[发明专利]断路器

说明书

提出一种断路器(1)，其包括火线(2)和零线(5)以及位于所述火线(2)中的半导体切换单元(14)，所述断路器(1)进一步包括旁路线路(10)，所述旁路线路并联连接到所述半导体切换单元(14)，其中第一机械开关(8)和第二机械开关(11)位于旁路线路(10)中，其中所述第一机械开关(8)串联连接到所述第二机械开关(11)，由此所述半导体切换单元(14)、所述第一机械开关(8)和所述第二机械开关(11)由所述断路器(1)的处理单元(9)控制，实施所述处理单元以在短路检测的情况下将第一断开命令发送到所述第一机械开关(8)，且在发送所述第一断开命令后延时将第二断开命令发送到所述第二机械开关(11)。

技术领域

本发明涉及一种本申请意图保护的断路器。

背景技术

具有至少一个线路中的半导体切换单元和并联连接到半导体切换单元的机械旁路开关的断路器又称为“混合断路器”。申请人在WO2015/028634中描述根据这一概念的断路器。

旁路开关断开以实现切断操作，这使电流换向到半导体路径。随后将通过半导体切换单元切断电流。从机械开关到半导体切换单元的电流换向需要机械开关的机械触点之间的电弧电压。在电流换向后，机械开关的触点必须达到足够大的距离以使得当浪涌电压在半导体切换单元断开时出现时，触点之间的电弧将不重燃。在触点断开和电弧熄灭后，机械开关内部的气体和/或等离子体的温度降低，且触点之间的空气的介电强度将恢复。半导体切换单元必须传导换向电流直到机械开关达到最小介电强度为止。

半导体切换单元的切断使得并联连接到机械开关和半导体切换单元的金属氧化物压敏电阻器(metal-oxide-varistor；MOV)中的电压升高。如果半导体切换单元在机械开关的介电强度足够高之前切断，那么电弧将在机械开关的触点之间重燃。

作为已知概念的缺点，有必要等到机械旁路开关达到所需介电强度，电流才可由半导体切换单元切断。在短路电流的时间值仍升高期间，引起电应力和热应力。因此，有必要提供具有半导体的半导体切换单元，所述半导体能够切换大的电流且适用于大的电流和高功率损耗。通常，此类半导体的内阻和物理尺寸与具有较低切换能力的半导体相比较大。较大内阻额外增加由半导体产生的热量。

此外，具有串联连接的两个或更多个机械开关的混合断路器。操作所有这些开关以同时断开。其证实，这一概念将不减少半导体切换单元的必要电流传导时间。独立串联开关的触点将不在严格相同时间下操作。这引起较长电流换向时间。

发明内容

本发明的目的是通过提供断路器来克服现有技术水平的缺点，所述断路器可在短时间内以低的热应力和电应力来切断短路。

根据本发明，这一目的通过本申请意图保护的断路器来解决。

因而，在从第一机械开关的电流换向后，固态半导体切换单元的电流传导时间减少。较短电流传导时间减小断路器的所有电气组件和由断路器保护的电气网络上的电应力和热应力。

由于第二机械开关断开而无电流，因此在第二机械开关的触点之间将不形成电弧和电弧等离子体。特别地，不必等到所述开关，开关内部的相应气体或等离子体冷却下来。因此，在触点断开后将立即达到通过半导体单元切断电流所必须的介电强度。举例来说，可考虑EN 60664-1：2003表A.1中所给出的必要气隙距离。

因而，相较于单个机械开关或同时操作的多个串联机械开关，可较早达到必要介电强度。

因而，有可能仅在第二机械开关的触点达到足够距离后，切断半导体切换单元。相较于所描述的现有技术水平，只要短路电流较小，即可切断短路电流。其证实，相较于根据WO2015/028634的断路器，半导体切换单元的电流传导时间可减少80％。此外因而，有可能使用具有低最大切换能力和低物理尺寸的半导体。

此外因而，第二机械开关可充当第一机械开关的备用。