CN2852361Y - 可恢复大容量高速开关装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可恢复大容量高速开关装置。它包括非线性电阻器R和测控器CK，特别是非线性电阻器R的两端并联连接有高速开关K1和熄弧器，熄弧器由带有充电电源CD的储能电容器C与呈开断状态的辅助开关K2相串接构成，所说测控器CK的输出端与高速开关K1的控制端、辅助开关K2的控制端电连接；所述的充电电源CD由交流电源的输出端L串接整流电路构成的直流充电电源或由交流电源的输出端L串接限流电阻器R2和交流充电开关K3构成的交流充电电源，所述的非线性电阻器R为氧化锌电阻器或碳化硅电阻器，所述的高速开关K1为接触器或真空开关，所述的辅助开关K2为火花间隙。它的使用成本极低，可广泛用于额定电流较大的场合中有效地快速开断短路电流。

Description

可恢复大容量高速开关装置

技术领域  本实用新型涉及一种开关装置，尤其是可恢复大容量高速开关装置。

背景技术  目前，在电力系统中，人们为了在额定电流较大的应用场合中能有效地快速开断短路电流，作了一些尝试和努力，如在2000年11月22日公开的中国实用新型专利说明书CN 2407491Y中披露的一种“大容量高速开关装置”。它意欲提供一种适合于应用在额定电流较高的场合下进行短路保护的开关装置。它由轻型开关和大容量断路器串联构成，其中的大容量断路器由带事故电流引爆器的爆炸桥、熔断器和氧化锌电阻相互并联构成。当发电机出口端发生短路时，测量系统通过测量电流增长速率和电流瞬时值予以判断，使爆炸桥瞬时爆炸后开路，巨大的短路电流全部注入熔断器使其熔断，熔断瞬时产生的过电压使氧化锌电阻导通，同时绝大部分能量也通过氧化锌电阻得以吸收。但是，这种开关装置存在着不足之处，首先，在开断短路电流的同时，装置中的主要部件爆炸桥和熔断器均被炸毁和熔断，均须更换新的爆炸桥和熔断器才能将开关装置重新投入使用，使得开关装置的使用、维护的成本过高，且无法解决；其次，在更换新的爆炸桥和熔断器时，必须使用电系统较长时间的停电，这又大大地增加了使用的成本和极易造成不良的社会影响；再次，难以应用于仅能短时断电的场合。

发明内容  本实用新型要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种结构合理、实用，使用方便、运行成本低的可恢复大容量高速开关装置。

所采用的技术方案包括非线性电阻器和测控器，特别是所说非线性电阻器的两端并联连接有高速开关和熄弧器，所说熄弧器由带有充电电源的储能电容器与呈开断状态的辅助开关相串接构成，所说测控器的输出端与高速开关的控制端、辅助开关的控制端电连接。

作为技术方案的进一步改进，所述的充电电源跨接于储能电容器的两端，其为直流充电电源或交流充电电源；所述的直流充电电源由交流电源的输出端串接整流电路或倍压电路构成；所述的整流电路由限流电阻器与整流硅堆串接构成；所述的交流充电电源由交流电源的输出端串接限流电阻器和交流充电开关构成，所说交流充电开关的控制端与储能电容电压测控器的输出端电连接；所述的非线性电阻器为氧化锌电阻器或碳化硅电阻器；所述的高速开关为接触器或合闸器或真空开关或六氟化硫开关或油开关或空气开关；所述的辅助开关为火花间隙或单稳态接触器或单稳态合闸器或单稳态真空开关或单稳态六氟化硫开关或单稳态油开关或单稳态空气开关；所述的非线性电阻器的一端串接有隔离开关。

相对于现有技术的有益效果是，其一，由于在非线性电阻器的两端并联连接着高速开关和熄弧器，其中的熄弧器采用带有充电电源的储能电容器与呈开断状态的辅助开关相串接的结构，同时，测控器的输出端与高速开关的控制端、辅助开关的控制端电连接，使得只要本实用新型所在的电路中发生短路故障，测控器就会使高速开关和辅助开关同时或先后分别执行开断和闭合的动作。高速开关的使用，保证了其在接到测控器的开断信号后，能于5毫秒内快速地完成动作。熄弧器的储能电容器因带有充电电源而始终被充有高压。呈开断状态的辅助开关既能于接到测控器的闭合再开断的信号(使用双稳态开关时)或闭合信号(使用单稳态开关时)后，进行瞬时的闭合，又能于瞬时闭合后再次处于开断的状态。带有充电电源的储能电容器与呈开断状态的辅助开关在测控器发出闭合信号后，能共同将储能电容器上的高压经由熄弧器和高速开关构成的回路而形成熄弧电流，该熄弧电流与高速开关中的短路电流相互作用，产生相抵相消的结果，从而使高速开关中的短路电流过零点而自动熄弧，进而完成高速开关的开断。非线性电阻器的存在，可对开断过程中产生的过电压进行钳制和吸收被开断电路中的磁场能量，既保护了储能电容器不会被过电压击穿，又可于吸收过电压后能有效地开断本实用新型；其二，无论选用直流充电电源还是交流充电电源，包括直流充电电源的极性接法不同，储能电容器均会在放电的过程中，因振荡而形成熄弧电流；其三，采用交流电源的输出端串接由限流电阻器与整流硅堆串联构成的整流电路作为直流充电电源，或采用交流电源的输出端串接限流电阻器和其控制端与储能电容电压测控器的输出端电连接的交流充电开关作为交流充电电源，除结构简单外，且同时还具有工作可靠、稳定，故障率低的优点；其四，采用氧化锌电阻器或碳化硅电阻器作为非线性电阻器，不仅能有效、及时地吸收过电压并使其呈现高阻抗状态以开断开关装置，还因其技术成熟和具有较高的性能价格比；其五，高速开关选用接触器或合闸器或真空开关或六氟化硫开关或油开关或空气开关，辅助开关选用火花间隙或单稳态接触器或单稳态合闸器或单稳态真空开关或单稳态六氟化硫开关或单稳态油开关或单稳态空气开关，均使得开关部件的来源广，易于制造和日常维护；其六，隔离开关的使用，进一步增加了日常维护的便利和安全；其七，使用成本极低，开断短路电流后，仅需将短路点的故障排除，而根本不需更换任何部件即可再次将其投入运行；其八，开断短路电流与再次投运间的时间间隔仅受摘除故障设备所需时间的限制，故可用于短时断电的多种场合。

附图说明  下面结合附图对本实用新型的优选方式作进一步详细的描述。

图1是本实用新型的一种基本结构示意图；

图2是图1中充电电源CD的直流充电电源的一种基本电路原理图；

图3是图1中充电电源CD的交流充电电源的一种基本电路原理。

具体实施方式  参见图1、图2和图3，选用氧化锌电阻器作为非线性电阻器R、真空开关作为高速开关K1，将氧化锌电阻器、真空开关和熄弧器相互并联连接后，再与隔离开关K相串联连接；其中，熄弧器由带有充电电源CD的储能电容器C与呈开断状态的辅助开关K2相串接构成，其中的充电电源CD为直流充电电源(或交流充电电源)，其正极与储能电容器C和辅助开关K2的结点电连接、负极与储能电容器C的另一端电连接(或正、负极对调)，直流电源采用交流电源的输出端L串接整流电路的结构，整流电路由限流电阻器R1与整流硅堆D串接构成(交流充电电源由交流电源的输出端L串接限流电阻器R2和交流充电开关K3构成，其中的交流充电开关K3的控制端与储能电容电压测控器CY的输出端电连接，储能电容电压测控器CY的输入端跨接于储能电容器C的两端，用于在储能电容器C充足电后，将交流充电开关K3断开)。辅助开关K2使用单稳态真空开关(或火花间隙)。前述真空开关的控制端、单稳态真空开关的控制端(或火花间隙的导通激发端)均与测控器CK的输出端电连接，测控器CK的输入端与本实用新型所在的电路电连接。

使用时，当电路中发生短路故障，测控器CK就能迅速地检测到，并立即同时或先后向真空开关的控制端和单稳态真空开关的控制端(或火花间隙的导通激发端)输出控制信号，使真空开关和单稳态真空开关(或火花间隙)分别执行开断和闭合(或导通)的动作。在此之前，因储能电容器C已经充电电源CD充电而在储能电容器C与单稳态真空开关(或火花间隙)的一端形成了高电压，当真空开关在测控器CK输出的控制信号的作用下进行开断动作时，巨大的短路电流将在真空开关的触头处产生使其难以断开的电弧，而单稳态真空开关(或火花间隙)的瞬时闭合，会将储能电容器C上储备的高压经熄弧器和真空开关构成的回路而形成熄弧电流，此熄弧电流与真空开关中的短路电流相互作用，使真空开关中的电流过零点，从而使真空开关触头间的电弧得以迅速地熄灭，进而完成真空开关的开断。开断过程中产生的过电压由氧化锌电阻器钳制，被开断电路中的磁场能量同时也被氧化锌电阻所吸收，氧化锌电阻器吸收过电压后即呈高阻抗状态，从而有效地开断了本实用新型。当电路中的故障消除后，可通过测控器CK或手动使真空开关复位成闭合状态，而将其再次投入运行。也可再开断隔离开关K，以进行电路等的维护工作。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型的可恢复大容量高速开关装置进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1、一种可恢复大容量高速开关装置，包括非线性电阻器R和测控器CK，其特征在于所说非线性电阻器R的两端并联连接有高速开关K1和熄弧器，所说熄弧器由带有充电电源CD的储能电容器C与呈开断状态的辅助开关K2相串接构成，所说测控器CK的输出端与高速开关K1的控制端、辅助开关K2的控制端电连接。

2、根据权利要求1所述的可恢复大容量高速开关装置，其特征是充电电源CD跨接于储能电容器C的两端，其为直流充电电源或交流充电电源。

3、根据权利要求2所述的可恢复大容量高速开关装置，其特征是直流充电电源由交流电源的输出端L串接整流电路或倍压电路构成。

4、根据权利要求3所述的可恢复大容量高速开关装置，其特征是整流电路由限流电阻器R1与整流硅堆D串接构成。

5、根据权利要求2所述的可恢复大容量高速开关装置，其特征是交流充电电源由交流电源的输出端L串接限流电阻器R2和交流充电开关K3构成，所说交流充电开关K3的控制端与储能电容电压测控器CY的输出端电连接。

6、根据权利要求1所述的可恢复大容量高速开关装置，其特征是非线性电阻器R为氧化锌电阻器或碳化硅电阻器。

7、根据权利要求1所述的可恢复大容量高速开关装置，其特征是高速开关K1为接触器或合闸器或真空开关或六氟化硫开关或油开关或空气开关。

8、根据权利要求1所述的可恢复大容量高速开关装置，其特征是辅助开关K2为火花间隙或单稳态接触器或单稳态合闸器或单稳态真空开关或单稳态六氟化硫开关或单稳态油开关或单稳态空气开关。

9、根据权利要求1所述的可恢复大容量高速开关装置，其特征是非线性电阻器R的一端串接有隔离开关K。

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