[发明专利]直流负荷刀开关灭弧的一种方法

说明书

本发明涉及一种用于直流电路上的负荷刀开关。属于直流电路应用领域。该负荷刀开关由两组刀开关串联组成，两组刀开关分断时间有先后。先分断的一组刀开关并联有一组件，该组件具有控制刀开关过零分断和低压分断的功能，当先分断的刀开关分断后又具有自动关断的功能，使后分断的刀开关无弧分断。实现直流负荷刀开关长寿命使用。

技术领域

本发明属于直流电力器件技术领域。尤其涉及到负荷刀开关在直流电路中的应用。

背景技术

分断直流电路时产生的电弧，很容易把负荷刀开关的电接刀口烧蚀。因此分断电压较高的直流电路，负荷刀开关电寿命很短，甚至不能使用。

发明内容

本发明提供了原理简单、科学有效、安全可靠地延长直流负荷刀开关电寿命的一种方法。

为解决直流负荷刀开关电寿命短的问题，本发明采用了以下技术方案：见图1，机械刀开关1组与组件6并联，再与机械刀开关2组串联。机械刀开关1组与机械刀开关2组在分断时间上有时间差。分断时，机械刀开关1组比机械刀开关2组要提前。与机械刀开关1组并联的组件6是由电容、电力电子器件及压敏电阻组成。本方案采用双重灭弧的方法。刀开关接通时，与机械刀开关1组并联的电容电压为零，电力电子器件为饱和导通状态。刀开关分断的瞬间，首先是给电容充电，实现零电压分断。其次电力电子器件在分断瞬间还处于饱和导通状态，机械刀开关1组的两端电压是电力电子器件饱和压降，从而使机械刀开关1组可以无弧或少弧分断。经检测确认机械刀开关1组已分断，电力电子器件立即转为关断状态，当机械刀开关1组分断后。只要机械刀开关2组分断时间落后于电力电子器件关断时间，则机械刀开关2组也不会产生电弧。最终有效安全可靠地延长了直流负荷刀开关电寿命。

组件6中的电力电子器件为三极管、IGBT、IGCT、BIGT等。

附图说明

图1刀开关处于闭合状态。图中1是操作机构，虚线框2是机械刀开关1组，虚线框3是机械刀开关2组。6是电容、电力电子器件及压敏电阻的组件。I表示电流的流向。

图2刀开关处于半分断状态。其中机械刀开关1组刚分断，机械刀开关2组处于导通状。S表示机械刀开关1组与机械刀开关2组固定刀口的差距。I表示电流的流向，该电流是瞬时的。

图3刀开关处于半分断状态。设置机械1组刀与机械2组刀差距S另一种方式。I表示电流的流向，该电流是瞬时的。

图4刀开关处于完全分断状态。其中4-d、5-d是与操作机构一起运动的刀，4-g、5-g是固定的刀。

图5是组件6的示意图(电容、压敏电阻及IGBT的连接)。

具体实施方式

如图1所示，负荷刀开关通过端口IN和OUT串联接入直流系统中，其中端口IN与直流电源正极相连，OUT与负载相连。先分断的机械刀开关1组与组件6并联，再与后分断的机械刀开关2组串联。组件6连接也有方向，其中+端要与电源正极相连，-端与1组及2组相连的固定刀连在一起。

机械刀开关1组和2组，在分断时有时间差。这个时间差是由机械设计产生。可将负荷刀开关的两组固定刀设计成不同的高度形成时间差，见图2。也可将负荷刀开关的两组活动刀的行程设计为不一样形成时间差，见图3。

负荷刀开关闭合时：机械刀开关1组和2组都闭合，电路中的电流I(见图1)通过机械刀开关流向负载形成回路。

负荷刀开关分断：首先是机械刀开关1组分断。见图2，组件6中的电容迅速充电，由于电容是由短路变为开路，因此电容两端充电电压是由零开始上升，即机械刀开关1组是零电压分断。

同时电力电子器件在开关闭合时是饱和导通状态。因此机械刀开关1组两端电压又被限制在电力电子器件饱和导通压降以内。