CN212459956U - 硅链保护电子开关 - Google Patents

Abstract

一种硅链保护电子开关，包括可控硅、稳压二极管和限流电阻，其中可控硅的控制极与稳压二极管连接，稳压二极管与限流电阻连接。本实用新型的硅链保护电子开关解决了传统设计方案中需要定期人为巡视的缺点，减少了繁重的定期测试任务，更有效地保证了直流屏母线电压可靠输出，减少了工作量，提高了工作效率，达到减员增效的目的。

Description

硅链保护电子开关

技术领域

本实用新型涉及电力系统，特别是涉及一种硅链保护电子开关。

背景技术

电力系统的直流电源是由：充电(整流)设备，电压调节装置(硅链)，蓄电池组部分组成。直流电源的作用是为变电站内：信号设备、保护装置、自动控制装置，通讯、事故照明及断路器分、合闸操作提供可靠的直流电源。直流电源的可靠与否直接影响电力系统安全运行。直流电源一般设计是：充电设备(充电模块)用1+1冗余设计，稳压用5或7挡硅链自动调节器，蓄电池采用足够容量(足够安时)的电池。当硅链自动调节器(损坏)开路时，母线电源就会失电。

直流屏是用来供应直流电源的，为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等提供电源，是当代电力系统控制、保护的基础。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性、安全性。直流屏的重点是输出控制母线电压在210V～230V之间。而母线电压的稳定、可靠，大多是由充电模块和硅链来保证的，模块均带有各种保护，而硅链开路目前尚无保护的产品或元件。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种硅链保护电子开关，能达到使控母不失电并相应保护硅链。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种硅链保护电子开关，包括可控硅、稳压二极管和限流电阻，其中可控硅的控制极与稳压二极管连接，稳压二极管与限流电阻连接。

优选地，稳压二极管和限流电阻连接并且与硅链并联。

优选地，可控硅接在硅链的两端。

优选地，硅链两端分别通过开关与合闸母线和控制母线连接。

优选地，当合闸母线和控制母线之间的电压超过35V时，可控硅导通。

优选地，当可控硅受反向阳极电压时，可控硅处于阻断状态。

优选地，当可控硅承受正向阳极电压时，仅在可控硅的控制极承受正向电压时可控硅由阻断状态转变为导通状态。

优选地，可控硅导通情况下，只有当正向阳极电压减少到一定值时，可控硅从导通状态恢复为阻断状态。

优选地，一定值为零或者负值。

优选地，限流电阻对稳压二极管限流。

采用上述技术方案，本实用新型的有益效果有：

本实用新型提供的硅链保护电子开关检测系统及检测方法，硅链保护电子开关的工作电压、电流、温度及其它参数可以进行检测，因此可准确地根据输出母线电压的变化来判断硅链是否正常，并相应保护。本实用新型的硅链保护电子开关解决了传统设计方案中需要定期人为巡视的缺点，减少了繁重的定期测试任务，更有效地保证了直流屏母线电压可靠输出，减少了工作量，提高了工作效率，达到减员增效的目的。

附图说明

图1为硅链保护电子开关的电路图；

图2为硅链保护电子开关检测系统的示意布置图；

图3为硅链保护电子开关的响应时间试验的示意布置图；

图4为硅链保护电子开关的抗气候试验循环曲线；

图5为硅链保护电子开关检测方法的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种硅链保护电子开关，如图1所示，硅链保护电子开关1主要包括可控硅2、稳压二极管3和限流电阻4，其中可控硅2的控制极与稳压二极管3连接，稳压二极管3与限流电阻4连接，稳压二极管3和限流电阻4连接并且与硅链5并联，可控硅2接在硅链5的两端，硅链5两端分别通过开关与合闸母线(输入端)HM和控制母线(输出端)KM连接。当合闸母线HM和控制母线KM之间的电压超过35V(相当于硅链5开路)时可控硅2导通，即合闸母线HM和控制母线KM短接，不用硅链5稳压，从而使控母电压不失电。

当可控硅2受反向阳极电压时，不论可控硅2的控制极承受正向或反向电压，可控硅2均处于阻断状态。当可控硅2承受正向阳极电压时，仅在可控硅2的控制极承受正向电压时可控硅2才由阻断状态转变为导通状态。在导通情况下，只要可控硅2承受一定的正向阳极电压，则不论可控硅2的控制极的电压如何，可控硅2仍导通。即可控硅2导通后，可控硅2的控制极便失去控制作用。可控硅2导通情况下，只有当正向阳极电压减少到一定值(例如零)或者阳极电压为负值时，可控硅2才从导通状态恢复为阻断状态。可控硅2要由阻断状态变为导通状态，必须同时具备正向阳极电压和正向控制极电压两个条件，且一旦导通，可控硅2的控制极即失去对可控硅2的控制作用。

稳压二极管3反向击穿曲线比较陡，一般工作于反向击穿区，稳压二极管3反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小，当反向电压增高到击穿电压时，反向电流突然猛增，稳压二极管3从而反向击穿，此后，电流虽然在很大范围内变化，但稳压二极管3两端的电压的变化却相当小，利于这一特性，使可控硅2触发导通。而且，稳压二极管3与其它普通二极管不同处是反向击穿是可逆性的，当去掉反向电压，稳压二极管3又恢复正常，但如果反向电流超过允许范围，稳压二极管3将会发生热击穿，所以，与稳压二极管3配合的限流电阻4起到限流的作用。

一种硅链保护电子开关检测系统，如图2所示，包括硅链保护电子开关1、直流屏(未示出)的硅链5、第一开关K1、第二开关K2、电阻R，其中直流屏的硅链5与第一开关K1串联并连接直流屏系统的正合闸母线+HM和正控制母线+KM，硅链保护电子开关1与空气开关K和负载6串联并一起连接在硅链5和第一开关K1的两端，第二开关K2与电阻R串联并连接于正控制母线+KM和负极(公共端)-M之间。硅链保护电子开关1接入直流屏系统中。参照图1，硅链保护电子开关1的稳压二极管3和可控硅2均与硅链5并联，稳压二极管3与限流电阻4连接。其中负载6可以为灯或指示灯。可以选择不同电流等级的硅链保护电子开关1。检测系统可以选择不同电流等级的硅链。

一种硅链保护电子开关检测方法，包括指示试验、抗干扰试验、温升试验、响应时间试验、气候环境试验、绝缘性能试验和冲击电压试验。试验布置如图2所示，硅链5与第一开关K1串联，硅链保护电子开关1与空气开关K和负载6串联并一起连接在硅链5和第一开关K1的两端，第二开关与电阻串联并连接于正控制母线和负极之间。

指示试验，如图2所示，将相应电流等级的硅链保护电子开关1接入直流屏系统中，直流屏外接负载电流分别调在2A、5A、10A三个点上。直流屏系统通电，依次闭合第一开关K1、第二开关K2、空气开关K，使硅链保护电子开关1处于准备状态。试验时，硅链保护电子开关1中的空气开关K在闭合状态下，负载6为灯且亮。在以下实施例中，符合对应要求，则通过指示试验。

在不带控母模块的直流屏系统的实施例中，硅链保护电子开关1在交流供电的情况下：当负载电流为2A时，断开第一开关K1，硅链保护电子开关1应启动，灯灭；当负载电流为5A时，断开第一开关K1，硅链保护电子开关1应启动，灯灭；当负载电流为10A时，断开第一开关K1，硅链保护电子开关1应启动，灯灭。

在带控母模块的直流屏系统的实施例中，硅链保护电子开关1在交流供电的情况下：当负载电流为2A时，断开第一开关K1，硅链保护电子开关1不应启动；当负载电流为5A时，断开第一开关K1，硅链保护电子开关1不应启动；当负载电流为10A时，断开第一开关K1，硅链保护电子开关1不应启动。

在又一实施例中，在硅链保护电子开关1在交流失电、电池供电的情况下：当负载电流为2A时，断开第一开关K1，硅链保护电子开关1应启动，灯灭；当负载电流为5A时，断开第一开关K1，硅链保护电子开关1应启动，灯灭；当负载电流为10A时，断开第一开关K1，硅链保护电子开关1应启动，灯灭。

抗干扰试验：负荷冲击试验，如图2所示，直流屏外接负载电流调为20A并断开第二开关K2。直流屏系统通电，依次闭合第一开关K1、第二开关K2、空气开关K，硅链保护电子开关1处于准备状态，硅链5正常工作。直流屏系统带至少0.3A负载(未示出)工作，断开第二开关K2，硅链5应正常工作，硅链保护电子开关1应仍然处于准备状态，进行三次循环，则通过抗干扰试验。

温升试验，如图2所示，直流屏外接负载电流调为15A并断开第一开关K1。直流屏系统通电，依次闭合第一开关K1、第二开关K2、空气开关K，硅链保护电子开关1处于准备状态。断开第一开关K1，维持硅链保护电子开关1导通及负载电流为15A的状态3个小时，测量硅链保护电子开关1散热器的温升，符合以下要求则通过温升试验：当环境温度为15℃～30℃，直流屏系统长期输出额定电压和额定电流，并且输入电压为额定电压的110％时，硅链保护电子开关1散热器温升不超过55K，并且硅链保护电子开关1散热器的温度不影响周围元器件的正常工作和损坏。

响应时间试验，如图3所示并参考图2，在正控制母线+KM与负极-M之间设置示波器7，在直流屏系统处于正常浮冲电状态下，人为中断第一开关K1，硅链保护电子开关1在500～1000ns内动作，示波器7拍录正控制母线+KM电压波形，观察正控制母线+KM电压瞬间波动不低于标称电压的80％。

气候环境试验，布置如图2所示，在一实施例中，将硅链保护电子开关1放入人工气候室(未示出)，气候室的温度从环境温度降到-25℃的低温，在另一实施例中，硅链保护电子开关1直接放入-25℃的气候室，在-25℃的气候室保持低温2小时，然后从气候室中取出硅链保护电子开关1，常温下放置15分钟。将硅链保护电子开关1再次放入气候室，温度以2K/h的速度增加，直到达+55℃高温，相对湿度保持在50％±5％。在此高温下保持3小时，在3小时的第1.5-3小时内相对湿度增至96％，将硅链保护电子开关1再移至室温下保持2小时。在硅链保护电子开关1从气候室中移出后，在5分钟内对硅链保护电子开关1的正确动作情况进行检测，允许对硅链保护电子开关1外部进行清揩。如果试验符合温升试验的规定并且硅链保护电子开关1动作情况符合抗干扰试验的规定，则通过测试。气候环境试验时间分布如图4所示。

绝缘性能试验，考核绝缘性能的大气条件不应超出环境温度、相对湿度和大气压力的范围。在一实施例中，环境温度范围为15℃～30℃，相对湿度范围为45％～75％，大气压力范围为86Kpa～106Kpa。用开路电压测量仪器测量有关部位的绝缘电阻应符合以下规定：在一实施例中，带电回路与地(即金属框架)之间的绝缘电阻应≥10MΩ，无电气联系的各带电电路之间的绝缘电阻应≥10MΩ，在硅链保护电子开关1断开所有其他连接支路时，对地(即金属框架)之间绝缘电阻应≥10MΩ。对下列部位进行介质强度试验：各独立带电电路与地(即金属框架)之间、无电气联系的各电路之间。并且各独立带电电路与地(金属框架)之间、无电气联系的各电路之间的部位应承受频率为±50Hz之间、500V的直流试验电压值，历时1分钟的试验，绝缘不应该出现击穿或闪烙现象。

冲击电压试验，硅链保护电子开关1各带电电路对地(即金属框架)之间，应能承受标准雷击电波短时冲击电压试验，试验值为2.5Kv。承受冲击电压后，硅链保护电子开关1的主要功能应符合出厂试验项目要求，在试验过程中，允许出现不导致损坏绝缘的闪烙，如果出现闪烙，则应复查绝缘电阻及介质强度，介质强度试验电压为规定值的75％。

本实用新型的硅链保护电子开关1，在电压回路无备用电池(仅有充电机和自动降压硅链)以及电压回路有备用电池(GNB M12V90 90AH)时，用FLUKE 8840A万用表和AgilentTechnologles MSO 6054A示波器测得，母线电压值跌落，硅链保护电子开关1动作时间非常快，均是几百us，不到1ms，能达到使控母不失电。

本实用新型的硅链保护电子开关1的检测系统和检测方法，能对硅链5的工作电压、电流、温度及其它参数进行检测。可准确地根据输出母线电压的变化来判断硅链5是否正常，并相应保护。本实用新型的硅链保护电子开关1解决了传统设计方案中需要定期人为巡视的缺点，减少了繁重的定期测试任务，更有效地保证了直流屏母线电压可靠输出，减少了工作量，提高了工作效率，达到减员增效的目的。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种硅链保护电子开关，其特征在于，包括可控硅、稳压二极管和限流电阻，其中所述可控硅的控制极与所述稳压二极管连接，所述稳压二极管与所述限流电阻连接。

2.根据权利要求1所述的硅链保护电子开关，其特征在于，所述稳压二极管和所述限流电阻连接并且与硅链并联。

3.根据权利要求2所述的硅链保护电子开关，其特征在于，所述可控硅接在所述硅链的两端。

4.根据权利要求3所述的硅链保护电子开关，其特征在于，所述硅链两端分别通过开关与合闸母线和控制母线连接。

5.根据权利要求4所述的硅链保护电子开关，其特征在于，当所述合闸母线和所述控制母线之间的电压超过35V时，所述可控硅导通。

6.根据权利要求1所述的硅链保护电子开关，其特征在于，当所述可控硅受反向阳极电压时，所述可控硅处于阻断状态。

7.根据权利要求1所述的硅链保护电子开关，其特征在于，当所述可控硅承受正向阳极电压时，仅在所述可控硅的控制极承受正向电压时所述可控硅由阻断状态转变为导通状态。

8.根据权利要求1所述的硅链保护电子开关，其特征在于，所述可控硅导通情况下，只有当正向阳极电压减少到一定值时，所述可控硅从导通状态恢复为阻断状态。

9.根据权利要求8所述的硅链保护电子开关，其特征在于，所述一定值为零或者负值。

10.根据权利要求1所述的硅链保护电子开关，其特征在于，所述限流电阻对所述稳压二极管限流。

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