CN223348646U - 混合式固态断路器及供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种混合式固态断路器及供电系统，涉及低压电器技术领域。该混合式固态断路器包括第一端子、第二端子、第一开关以及第一回路，第一回路具有第一连接点和第二连接点，第一开关电连接于第一端子和第一连接点之间，第二连接点和第二端子电连接；第一回路包括机械支路、电力电子支路以及能量吸收支路，机械支路、电力电子支路和能量吸收支路并联连接于第一连接点和第二连接点之间；机械支路上连接有第二开关，第一开关和第二开关呈联动设置以使第一开关和第二开关能够同步分闸。该混合式固态断路器及供电系统能够提高混合式固态断路器的断电可靠性，从而提高混合式断路器的安全性能。

Description

混合式固态断路器及供电系统

技术领域

本实用新型涉及低压电器技术领域，具体而言，涉及一种混合式固态断路器及供电系统。

背景技术

直流断路器开关主要有三种形式：机械式断路器、固态断路器和混合式固态断路器。其中，传统的机械式低压断路器可控性差且直流开断困难，通常需要多级串联或者放大灭弧系统，才能满足产品性能要求；固态断路器虽然开断时间短、寿命长且工作可靠，但其成本高，故全面推广应用也较为困难。相比之下，通过电子部分接到机械式断路器上的混合式固态断路器因既能解决机械式断路器的性能问题，又可以解决固态断路器的高成本问题，因此是目前较为可行的解决方案。

由于混合式固态断路器本身的结构关系，在其机械支路断开时，由于其电力电子支路和能量吸收支路无法明显地判断是否已经断开，因此有可能混合式固态断路器仍然处于“分”的状态，这样，电路中还是通电的，这就造成了安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种混合式固态断路器及供电系统，该混合式固态断路器及供电系统能够提高混合式固态断路器的断电可靠性，从而提高混合式断路器的安全性能。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型的一方面，提供一种混合式固态断路器，该混合式固态断路器包括第一端子、第二端子、第一开关以及第一回路，第一回路具有第一连接点和第二连接点，第一开关电连接于第一端子和第一连接点之间，第二连接点和第二端子电连接；第一回路包括机械支路、电力电子支路以及能量吸收支路，机械支路、电力电子支路和能量吸收支路并联连接于第一连接点和第二连接点之间；机械支路上连接有第二开关，第一开关和第二开关呈联动设置以使第一开关和第二开关能够同步分闸。该混合式固态断路器及供电系统能够提高混合式固态断路器的断电可靠性，从而提高混合式断路器的安全性能。

可选地，第一开关包括第一动触头和第一静触头，第一动触头和第一静触头中的一个与第一端子电连接且另一个与第一连接点电连接；第二开关包括第二动触头和第二静触头，第二动触头和第二静触头中的一个与第一连接点电连接且另一个与第二连接点电连接；第一动触头和第二动触头呈联动设置以使第一开关和第二开关能够同步分闸。

可选地，混合式固态断路器还包括联动件，联动件的一端连接第一动触头且另一端连接第二动触头。

可选地，混合式固态断路器还包括第一操作机构和第二操作机构，第一操作机构与第一动触头驱动配合，第二操作机构与第二动触头驱动，第一操作机构和第二操作机构呈联动设置，以使第一动触头和第二动触头能够同步分闸。

可选地，第一动触头远离第一静触头的一端与第二动触头远离第二静触头的一端连接，以形成动触头结构，动触头结构受驱运动能够同步脱离第一静触头和第二静触头，以使第一开关和第二开关同步分闸。

可选地，动触头结构转动连接于混合式固态断路器的壳体上。

可选地，混合式固态断路器还包括第三操作机构，第三操作机构与动触头结构驱动配合，第三操作机构用于驱动动触头结构运动。

可选地，混合式固态断路器还包括线路板，电力电子支路和能量吸收支路分别集成于线路板上。

可选地，混合式固态断路器还包括相互连接的第一壳体和第二壳体，第一开关和第二开关置于第一壳体内，线路板置于第二壳体内。

可选地，第一端子和第二端子极性相反。

本实用新型的另一方面，提供一种供电系统，该供电系统包括上述的混合式固态断路器。

本实用新型的有益效果包括：

本申请提供的混合式固态断路器包括第一端子、第二端子、第一开关以及第一回路，第一回路具有第一连接点和第二连接点，第一开关电连接于第一端子和第一连接点之间，第二连接点和第二端子电连接；第一回路包括机械支路、电力电子支路以及能量吸收支路，机械支路、电力电子支路和能量吸收支路并联连接于第一连接点和第二连接点之间；机械支路上连接有第二开关，第一开关和第二开关呈联动设置以使第一开关和第二开关能够同步分闸。本申请通过设置呈并联连接的机械支路、电力电子支路和能量吸收支路以形成第一回路，并将第一回路与第一开关串联连接在第一端子和第二端子之间，这样形成的混合式固态断路器相对于纯固态断路器而言成本较低，且相对纯机械式断路器而言性能较佳；通过将机械支路上的第二开关和混合式固态断路器的第一开关呈联动设置，这样，在机械支路断开时可以保证整个系统回路保持断电状态，可以有效提高混合式固态断路器的断电可靠性，从而改善混合式断路器的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的混合式固态断路器的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的混合式固态断路器的结构示意图之二；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为本实用新型实施例提供的混合式固态断路器的结构示意图之三。

图标：10-第一端子；20-第二端子；K1-第一开关；41-第一动触头；42-第一静触头；30-第一回路；31-第一连接点；32-第二连接点；33-机械支路；K2-第二开关；51-第二动触头；52-第二静触头；34-电力电子支路；35-能量吸收支路；61-动触头结构；62-第三操作机构；71-第一壳体；72-第二壳体。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1和图2，本实施例提供一种混合式固态断路器，该混合式固态断路器包括第一端子10、第二端子20、第一开关K1以及第一回路30，第一回路30具有第一连接点31和第二连接点32，第一开关K1电连接于第一端子10和第一连接点31之间，第二连接点32和第二端子20电连接；第一回路30包括机械支路33、电力电子支路34以及能量吸收支路35，机械支路33、电力电子支路34和能量吸收支路35并联连接于第一连接点31和第二连接点32之间；机械支路33上连接有第二开关K2，第一开关K1和第二开关K2呈联动设置以使第一开关K1和第二开关K2能够同步分闸。该混合式固态断路器及供电系统能够提高混合式固态断路器的断电可靠性，从而提高混合式断路器的安全性能。

本实施例的混合式固态断路器具有第一开关K1和第一回路30，该第一开关K1和第一回路30串联连接于第一端子10和第二端子20之间。在本实施例，若该混合式固态断路器应用于直流电中，可选地，上述第一端子10和第二端子20极性相反；当然，在其他实施例中，该混合式固态断路器也可以应用于交流电中。

其中，第一回路30具有第一连接点31和第二连接点32，上述第一开关K1电连接于第一端子10和第一连接点31之间，第二连接点32和第二端子20电连接。

在本实施例中，第一回路30包括机械支路33、电力电子支路34和能量吸收支路35，其中，机械支路33、电力电子支路34和能量吸收支路35并联连接于第一连接点31和第二连接点32之间，如图1所示。

需要说明的是，该混合式固态断路器在正常工作时，机械支路33导通，当机械支路33分断时，机械支路33断开后，电流换流至电力电子支路34，由电力电子支路34截断电流，由能量吸收支路35吸收系统能量。

在本实施例中，上述机械支路33上连接有第二开关K2，该第二开关K2与第一开关K1呈联动设置以使第一开关K1和第二开关K2可以实现同步分闸。也就是说，当第二开关K2分闸时，第一开关K1也可以同步分闸。这样，在机械支路33断开时，混合式固态断路器的整体回路也可以同步可靠断开，如此，能够避免现有技术中在机械支路33处于分断状态时，混合式固态断路器的整体回路还是保持通电状态的问题，从而可以降低现有技术的安全隐患。

另外，需要说明的是，上述第一开关K1和第二开关K2呈联动设置，可以只是使得第一开关K1和第二开关K2实现同步分闸，也可以在实现同步分闸的基础上还可以实现同步合闸，本申请对此不做限制，只要能够保证第一开关K1和第二开关K2同步分闸即可。

需要说明的是，前文中的第一连接点31和第二连接点32分别为第一回路30的两个并联点。

综上所述，本申请提供的混合式固态断路器包括第一端子10、第二端子20、第一开关K1以及第一回路30，第一回路30具有第一连接点31和第二连接点32，第一开关K1电连接于第一端子10和第一连接点31之间，第二连接点32和第二端子20电连接；第一回路30包括机械支路33、电力电子支路34以及能量吸收支路35，机械支路33、电力电子支路34和能量吸收支路35并联连接于第一连接点31和第二连接点32之间；机械支路33上连接有第二开关K2，第一开关K1和第二开关K2呈联动设置以使第一开关K1和第二开关K2能够同步分闸。本申请通过设置呈并联连接的机械支路33、电力电子支路34和能量吸收支路35以形成第一回路30，并将第一回路30与第一开关K1串联连接在第一端子10和第二端子20之间，这样形成的混合式固态断路器相对于纯固态断路器而言成本较低，且相对纯机械式断路器而言性能较佳；通过将机械支路33上的第二开关K2和混合式固态断路器的第一开关K1呈联动设置，这样，在机械支路33断开时可以保证整个系统回路保持断电状态，可以有效提高混合式固态断路器的断电可靠性，从而改善混合式断路器的安全性能。

请参照图2，可选地，上述第一开关K1包括第一动触头41和第一静触头42，第一动触头41和第一静触头42中的一个与第一端子10电连接且另一个与第一连接点31电连接；第二开关K2包括第二动触头51和第二静触头52，第二动触头51和第二静触头52中的一个与第一连接点31电连接且另一个与第二连接点32电连接；第一动触头41和第二动触头51呈联动设置以使第一开关K1和第二开关K2能够同步分闸。

其中，第一动触头41和第一静触头42的其中一个与第一端子10电连接，且另一个与第一连接点31电连接，本申请对具体连接方式不做限制，本领域技术人员可以根据需求自行选择。例如，如图1所示，第一动触头41可以与第一连接点31电连接，第一静触头42可以与第一端子10电连接。

同理，第二动触头51和第二静触头52中的其中一个与第一连接点31电连接，且另一个与第二连接点32电连接。例如，如图1所示，第二动触头51与第二连接点32电连接，第二静触头52与第一连接点31电连接。

还有，上述第二动触头51和第一动触头41呈联动设置，可以是第二动触头51和第一动触头41直接联动，也可以是间接联动，只要第二动触头51分闸时第一动触头41可以与其同步分闸即可。

例如，在一种可行的实现方式中，可选地，混合式固态断路器还包括联动件，联动件的一端连接第一动触头41且另一端连接第二动触头51。即，第一动触头41和第二动触头51可以采用直接联动的方式实现同步分闸。其中，上述联动件可以为连接第一动触头41和第二动触头51的连动杆。

又例如，在另一种可行的实施方式中，可选地，混合式固态断路器还包括第一操作机构和第二操作机构，第一操作机构与第一动触头41驱动配合，第二操作机构与第二动触头51驱动，第一操作机构和第二操作机构呈联动设置，以使第一动触头41和第二动触头51能够同步分闸。

也就是说，第一动触头41与第一操作机构驱动配合，第一操作机构用于驱动第一动触头41进行分闸或者合闸。第二动触头51与第二操作机构驱动配合，第二操作机构用于驱动第二动触头51进行分闸或者合闸。该第一操作机构和第二操作机构呈联动设置，即，驱动第二操作机构运动以使第二动触头51分闸时，第二操作机构可以同步带动第一操作机构动作，以使第一操作机构也带动第一动触头41分闸。

再例如，在又一种可行的实施方式中，如图2和图3所示，可选地，第一动触头41远离第一静触头42的一端与第二动触头51远离第二静触头52的一端连接，以形成动触头结构61，动触头结构61受驱运动能够同步脱离第一静触头42和第二静触头52，以使第一开关K1和第二开关K2同步分闸。

即，在该实施方式中，第一动触头41和第二动触头51相互连接以形成动触头结构61。其中，第一动触头41和第二动触头51可以呈一体成型设置，也可以是通过连接件连接的两个零部件，本申请对此不做限制。

本实施方式将第一动触头41和第二动触头51连接以形成动触头结构61后可以形成双断点开关，其中，动触头结构61的一端可以作为第一开关K1的动触点，动触头结构61的另一端则可以作为第二开关K2的动触点，通过驱动动触头结构61运动可以实现其与第一静触头42和第二静触头52的同步脱离，从而使得第一开关K1和第二开关K2实现同步分闸。

可选地，上述动触头结构61可以转动连接于混合式固态断路器的壳体上(当混合式固态断路器的壳体包括下文将提到的第一壳体71和第二壳体72时，动触头结构61可以转动连接于混合式固态断路器的第一壳体71上)。这样，通过驱动动触头结构61相对混合式固态断路器转动，便可以实现动触头结构61分别与第一静触头42和第二静触头52的分闸或者合闸。

当然，通过驱动动触头结构61转动以实现其与第一静触头42和第二静触头52的分闸时仅为示例，在其他的实施例中，还可以通过驱动动触头结构61直线运动以实现其与第一静触头42和第二静触头52的分闸。

示例性地，可选地，该混合式固态断路器还可以包括第三操作机构62，第三操作机构62与动触头结构61驱动配合，第三操作机构62用于驱动动触头结构61运动。也就是说，可以通过设置第三操作机构62以带动动触头结构61运动，以实现动触头结构61的两端分别与第一静触头42和第二静触头52的分闸。

另外，需要说明的是，本申请通过将第一动触头41远离第一静触头42的一端与第二动触头51远离第二静触头52的一端连接，以形成具有双断点的动触头结构61，这样，可以设置一个操作机构(第三操作机构62)以驱动动触头结构61，便可以实现第一开关K1和第二开关K2的同步分闸，如此，该混合式固态断路器相对现有技术而言可以省去一套操作机构，能够降低混合式固态断路器的零部件数量，缩小混合式固态断路器的体积，降低成本。

其中，第三操作机构62可以用于驱动动触头结构61转动或者直线运动。还有，第三操作机构62与动触头结构61的驱动点可以在动触头结构61的中间位置，如图2和图3所示。

为了使得混合式固态断路器的整体结构更规整，可选地，混合式固态断路器还可以包括线路板，电力电子支路34和能量吸收支路35分别集成于线路板上。这样，混合式固态断路器的线路结构更简洁。

另外，在本实施例中，请参照图4，混合式固态断路器还包括相互连接的第一壳体71和第二壳体72，第一开关K1和第二开关K2置于第一壳体71内，线路板置于第二壳体72内。这样，第一开关K1和第二开关K2的机械部分可以设置于第一壳体71内，而集成有电力电子支路34和能量吸收支路35的电路部分可以设置与第二壳体72内，机械部分和电路部分可以相对分开设置，便于混合式固态断路器的装配连接或者后续维修。

本实用新型的另一方面，提供一种供电系统，该供电系统包括上述的混合式固态断路器。其中，该混合式固态断路器的具体结构及其技术效果均已在前文做了详细阐述与说明，故本申请在此不再赘述。该供电系统在机械支路33断开时可以保证整个系统回路保持断电状态，可以有效提高混合式固态断路器的断电可靠性，从而改善混合式断路器的安全性能。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (11)

1.一种混合式固态断路器，其特征在于，包括第一端子(10)、第二端子(20)、第一开关(K1)以及第一回路(30)，所述第一回路(30)具有第一连接点(31)和第二连接点(32)，所述第一开关(K1)电连接于所述第一端子(10)和所述第一连接点(31)之间，所述第二连接点(32)和所述第二端子(20)电连接；

所述第一回路(30)包括机械支路(33)、电力电子支路(34)以及能量吸收支路(35)，所述机械支路(33)、所述电力电子支路(34)和所述能量吸收支路(35)并联连接于所述第一连接点(31)和所述第二连接点(32)之间；所述机械支路(33)上连接有第二开关(K2)，所述第一开关(K1)和所述第二开关(K2)呈联动设置以使所述第一开关(K1)和所述第二开关(K2)能够同步分闸。

2.根据权利要求1所述的混合式固态断路器，其特征在于，所述第一开关(K1)包括第一动触头(41)和第一静触头(42)，所述第一动触头(41)和所述第一静触头(42)中的一个与所述第一端子(10)电连接且另一个与所述第一连接点(31)电连接；所述第二开关(K2)包括第二动触头(51)和第二静触头(52)，所述第二动触头(51)和所述第二静触头(52)中的一个与所述第一连接点(31)电连接且另一个与所述第二连接点(32)电连接；所述第一动触头(41)和所述第二动触头(51)呈联动设置以使所述第一开关(K1)和所述第二开关(K2)能够同步分闸。

3.根据权利要求2所述的混合式固态断路器，其特征在于，所述混合式固态断路器还包括联动件，所述联动件的一端连接所述第一动触头(41)且另一端连接所述第二动触头(51)。

4.根据权利要求2所述的混合式固态断路器，其特征在于，所述混合式固态断路器还包括第一操作机构和第二操作机构，所述第一操作机构与所述第一动触头(41)驱动配合，所述第二操作机构与所述第二动触头(51)驱动，所述第一操作机构和所述第二操作机构呈联动设置，以使所述第一动触头(41)和所述第二动触头(51)能够同步分闸。

5.根据权利要求2所述的混合式固态断路器，其特征在于，所述第一动触头(41)远离所述第一静触头(42)的一端与所述第二动触头(51)远离所述第二静触头(52)的一端连接，以形成动触头结构(61)，所述动触头结构(61)受驱运动能够同步脱离所述第一静触头(42)和所述第二静触头(52)，以使所述第一开关(K1)和所述第二开关(K2)同步分闸。

6.根据权利要求5所述的混合式固态断路器，其特征在于，所述动触头结构(61)转动连接于混合式固态断路器的壳体上。

7.根据权利要求5所述的混合式固态断路器，其特征在于，所述混合式固态断路器还包括第三操作机构(62)，所述第三操作机构(62)与所述动触头结构(61)驱动配合，所述第三操作机构(62)用于驱动所述动触头结构(61)运动。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的混合式固态断路器，其特征在于，所述混合式固态断路器还包括线路板，所述电力电子支路(34)和所述能量吸收支路(35)分别集成于所述线路板上。

9.根据权利要求8所述的混合式固态断路器，其特征在于，所述混合式固态断路器还包括相互连接的第一壳体(71)和第二壳体(72)，所述第一开关(K1)和所述第二开关(K2)置于所述第一壳体(71)内，所述线路板置于所述第二壳体(72)内。

10.根据权利要求1所述的混合式固态断路器，其特征在于，所述第一端子(10)和所述第二端子(20)极性相反。

11.一种供电系统，其特征在于，包括权利要求1至10中任意一项所述的混合式固态断路器。