[发明专利]适用于机械式直流断路器的一体化电极结构及其驱动方法

说明书

本发明公开了适用于机械式直流断路器的一体化电极结构及其驱动方法，该一体化电极结构包括动导电杆，动导电杆的一端设置有主动电极，动导电杆上还设置有辅助动电极；主动电极对应设置有主静电极，主静电极连接于静导电杆的一端；辅助动电极对应设置有辅助静电极，辅助静电极连接辅助静电极引线端；其中动导电杆带动主动电极和辅助动电极进行直线运动。该电极结构能够通过一个动导电杆同时驱动主电极和辅助动电极，实现了主电极合分闸的同时辅助电极的快速合分，其中，还能够通过改变辅助电极的尺寸或动导电杆的运动速度来调节辅助电极保持合闸状态的时间。

技术领域

本发明属于电力开关技术领域；具体涉及一种适用于机械式直流断路器的一体化电极结构；还涉及上述一体化电极结构的驱动方法。

背景技术

随着直流电网技术的发展，电能的生产、传输、分配及消费正在逐步朝着高效环保的方向迈进。相对于传统的交流电网，直流电网主要具有传输功率大，损耗小，稳定性高等优点。但是，由于直流电流不存在自然过零点，因此，对于直流的开断，现阶段的技术还不成熟，这成为了直流电网进一步发展的一大瓶颈。

目前，针于直流断路器的设计方案，主要有三种形式：基于人工过零的机械式直流断路器、纯电力半导体直流断路器和混合式直流断路器。基于人工过零的机械式直流断路器具有成本低，耐压高，损耗小等优点；但是，该类型的直流断路器需要借助辅助电路来制造电流零点，通常，在该类直流断路器的主开关两端并联一个LC(电容电感)振荡支路，当主开关的电极打开到一定的开距并形成电弧，触发导通串联在LC振荡支路中的辅助开关，由于原先电容C预充有一定的电压，在导通LC振荡支路后，产生振荡电流，流过主开关的初始电流与振荡电流相叠加，在主开关中产生电流零点，电弧熄灭，电流被开断。

在现有的基于人工过零的直流断路器设计方案中，辅助开关一般采用球隙开关或者可控型电力半导体器件或者是传统的机械开关。其中，空气球隙开关由于导通时产生空气电弧，存在一定的安全隐患，故在很多场合并不适用；真空球隙开关中的真空电弧很容易在振荡电流过零时熄灭，而导致LC振荡电路停止工作，故该开关的电流续流性能比较差；可控型电力半导体器件由于其耐压低，导通电流小，仅适用于低电压小电流的场合。传统的机械开关存在分散性大、分合闸速度慢、机械强度不足等缺点，从而限制了整个直流断路器的性能。同时，上述三种开关，都具有辅助组件多，成本高，体积大，配合性差，可靠性低等缺点。因此，迫切需要一种适用于机械式直流断路器的一体化电极结构。

发明内容

本发明提供了一种适用于机械式直流断路器的一体化电极结构；该一体化电极结构能够通过一个动导电杆同时驱主动电极和辅助动电极，实现了主电极动作的同时辅助电极的快速合分；从而大大减小了直流断路器内部工作部件配合的难度与断路器整体的体积。

本发明的技术方案是：适用于机械式直流断路器的一体化电极结构，包括动主电极和辅助电极；其中，主电极包括主动电极和主静电极，辅助电极包括辅助静电极和辅助动电极；主动电极连接动导电杆，且主动电极设置于动导电杆的一端，动导电杆上还设置有辅助动电极，主动电极对应设置有主静电极，主静电极连接于静导电杆的一端；辅助动电极对应设置有辅助静电极，辅助静电极与辅助静电极引线端连接；其中动导电杆带动主动电极和辅助动电极做直线运动，使主动电极与主静电极导通，且辅助动电极与辅助静电极分离，或者使辅助动电极与辅助静电极接触，且主动电极与主静电极分离。

更进步一步的，本发明的特点还在于：

其中辅助静电极上设置有触发孔，辅助动电极能够穿过触发孔，且辅助动电极的外壁与触发孔的内壁接触，从而使辅助动电极与辅助静电极接触导通。

其中辅助动电极或触发孔上设置有辅助金属结构，辅助动电极穿过触发孔时通过辅助金属结构与辅助静电极接触导通。

其中主动电极设置在主静电极和辅助静电极之间，且主动电极在主静电极和辅助静电极之间进行直线运动。