专利名称：高能ZnO与PTC复合器件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及适用于电力领域的交、直流大电流开断的断路器以及大型发电机组的灭磁及过电压保护的高能ZnO与PTC复合器件。
背景技术：
交、直流断路器在大电流开断的过程中，触头间会形成巨大的场强，引起金属热游离加剧，产生强烈的电弧，经常发生触头的严重烧损和危害性操作过电压，造成设备击穿，引起火灾等严重事故。中国发明专利02115555.0提供了一种大型发电机组励磁系统磁场回路的大电流开断和灭磁电路，摒弃了不可靠的换流器件及复杂的控制回路，采用一种高能正温度系数的PTC热敏电阻器件，对主回路中的灭磁开关主触头实现换流建压，用高能ZnO非线性电阻移能技术实现磁场回路的大电流开断和快速灭磁场，它的特点是用该技术制造的电子组合型磁场断路器，体积小、重量轻、不烧损开关主触头，无危害性操作性过电压，灭磁速度快。但由于ZnO电子陶瓷是一种负组特性的器件，而且V-A特性较硬，所以在它们多组串并联使用时会受到一定的限制，除对每片阀片的漏电流、残压比等参数进行严格的测试、并按阀值电压配片外，还需在每一支路中串接均流电阻及熔丝，以防止不均流而引起电流短路。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种不仅具有卓越的自然均流、均能、限流性能，而且占积率小、重量轻、易于安装的环形高能ZnO与PTC复合器件，以使之可广泛应用于交、直流开关的触头防电弧烧损，大型发电机组的灭磁及过电压保护，灵活地组合可做成各种电子换流器DHQ、移能器YNQ及过压保护装置GB等大功率、大容量器件。
所述高能ZnO与PTC复合器件的其特征是将制成环形的高能ZnO非线性压敏电阻与PTC正温敏电阻进行串并联组合，其中环形的PTC电阻器件也可采用蜂窝环形状的组件形式设置；上述组件可采用二个或多个组合成串并联连接电路结构形式复合叠置在一起，呈圆柱状；组件之间采用镀银软夹垫、不锈钢电极片、硅橡胶片、DMC绝缘夹板进行间隔组合，其中央圆孔中套有尼龙绝缘套管。
所述复合器件可采用多种形式的串、并联连接电路结构构成电子换流器DHQ、移能器YNQ和过电压保护装置GB。
所述电子换流器DHQ由多组PTC电阻与ZnO电阻并联组成(如图4-1、4-2示)；或由ZnO电阻串接PTC//ZnO组成，式中符号“//”表示并联，即由ZnO电阻串接PTC与ZnO并后的复合体组成。(如图3-1示)所述移能器YNQ由ZnO电阻串接PTC//ZnO后再串接ZnO电阻而组成，即由ZnO电阻串接PTC与ZnO并联后的复合体后再串接ZnO电阻而组成(如图5、6示)。
工作原理说明1.如图3-1交流开关的电子换流器DHQ原理接线图示。
图3-1中的RN为ZnO非线性电阻，RT为PTC温敏电阻。
如图3示，以400V开关为例(高压开关可用串并联方式增加容量)阀值电压参数设计原则(RNA1+RNB1)V10ma≥1.32,VAB=690V]]>其中VAB-线电压S-荷电率(通常取0.8)则RA1＝RB1＝RC1＝1/2×690V＝345V正常工作时，开关触头闭合，电子换流器DHQ不起作用，在开关跳闸时，当开关断口电压大于345V时，DHQ中的RNA1就导通(因RT是阻值很小的高能PTC器件)，与RT并接的RN2除了起限压保护作用外，还起吸能作用。
2.直流开关的电子换流器DHQa适用于自励系统(工作原理在专利02115555.0中已作了阐述)主要用于换流，阻断并建压(如图4-1示)。
b用于它励系统的电子换流器(如图4-2示)其RN1阀值电压的选择V10ma≥VzmaxVzmax-直流电源最大值。
以双断口开关为例，其换流原理图如4示。
工作原理直流开关K闭合时，电子换流器不起作用，当开关K跳闸时，其断口电压VK仅只需大于非线性电阻RN11的残压时就能实现换流，RT为初始阻值很小的高能PTC组件，当磁场电流流经它时，能实现发热阻断，并建立起电压，这时开关断口两端的电压为2倍的RN11+RN12串接以后的非线性电阻残压。若再在其两端并接移能器，即能实现快速灭磁。
3.移能器YNQ原来用于吸收发电机转子回路的能量采用ZnO非线性电阻串接均流电阻及熔断器的方式。以葛洲坝12.5万千瓦机组的灭磁回路为例，共需48并以下的电路，装置需很大的安装空间(如图5-1示)。
现采用的移能器YNQ为下列接线图(如图5示)。由于采用环形阀片RN组装方式串并接连接非常方便，其功能除吸能外，还可以起防止电源短路，自动均流的功能，而且安装的空间为原来的1/6。
4.过电压保护装置GB(如图6示)在ZnO非线性电阻中串接RT//RN器件后再串接ZnO电阻而组成并做成组件，可有效地克服非线性电阻的负组特性，防止电源短路，并接RN的作用是当电路过流RT时，RT除吸收过电压量外，有可能在能量过大时，会产生热阻断现象，为了释放电流，并接RN可以分流部分电流，而且对RT起限压保护作用，采用本电路后，可限制可控硅整流的尖峰换弧过电压幅值，而且可以获取较高的荷电率，真正起到有效的过电压保护作用。
本实用新型的有益效果是本实用新型专利是在原专利(本人发明)基础上的改进。它可以弥补前述的不足，灵活地组合做成各种电子换流器DHQ、移能器YNQ及过电压保护装置GB等大功率、大容量器件，不仅性能卓越，而且占积率小，重量轻，易于安装。可广泛应用于交、直流开关的触头防弧烧损、大型发电机组的灭磁及过电压保护。
图1环形高能PTC复合器件结构示意图；图1-1图1的A-A剖视图；图2高能ZnO与PTC复合器件结构示意图；图3实施例1原理图；图3-1交流开关的电子换流器DHQ原理接线图；图4实施例2原理图；图4-1、4-2适用于自动系统的直流开关的电子换流器DHQ原理图；图5实施例3原理图；图5-1原12.5万千瓦机组的灭磁回路移能器YNQ原理图；图6实施例4原理图；图7实施例5原理图。
图中K-机械开关主触头，RT-PTC热敏电阻，RN-ZnO压敏电阻，1、5、13、15-紧固螺栓，4、14-紧固螺母，2、11-垫片，3-铜套，6-硅橡胶片，7-环形高能ZnO，8-镀银软夹垫、不锈钢电极片；9-DMC夹板；10-镀锌铁板；12-弹簧垫圈。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进-步说明图1中在硅橡胶片6上设置有蜂窝环形状多个高能PTC正温敏电阻。
图2中，非线性压敏电阻高能ZnO 7是环形的，正温敏电阻PTC也是环形的或为蜂窝环形状的，两个或多个上述组件以串联或/和并联连接的电路结构形式，以复合叠置的机械形式组合成一体，整体呈圆柱状；各层组件之间采用DMC夹板9，镀银软夹垫、不锈钢电极片8、硅橡胶片6、进行间隔，圆柱状复合器件的顶面及底面为镀锌铁板10，圆柱状复合器件的中央有一贯通圆孔。图2中的1、2、3、4、15紧固螺栓为接线柱构件。
实施例1如图3，是交流开关的电子换流器DHQ原理接线图，它的工作过程是正常工作时，开关触头闭合，电子换流器DHQ不起作用，在开关跳闸时，当开关断口电压大于345V时，DHQ中的RNA1就导通(因RT是阻值很小的高能PTC器件)，与RT并接的RNA除了起限压保护作用外，还起吸能作用。
实施例2是直流开关的电子换流器DHQ原理接线图(如图4示)，它的工作过程是直流开关K1、K2闭合时，电子换流器DHQ不起作用，当开关K1、K2跳闸时，其断口电压VK仅只需大于非线性电阻RN1的残压时就能实现换流，RT为初始阻值很小的高能PTC组件，当磁场电流流经它时能实现发热阻断并建立起电压，这时开关端口两端的电压为2倍的RN1+RN2串接后来的非线性电阻残压。若再在其两端并接移能器YNQ，即能实现快速灭磁。
实施例3是移能器YNQ原理接线图如图5示，由于采用环形阀片RN组装方式串并接连接非常方便，其功能除吸能外，还可以起防止电源短路，自动均流的功能，而且安装的空间为原来的1/6。
实施例4是过电压保护装置GB原理接线图(如图6示)，在ZnO非线性电阻中串接RT//RN器件后再串接ZnO并做成组件，可有效地克服非线性电阻的负组特性，防止电源短路，并接RN的作用是当电路过流RT时，RT除吸收过电压量外，有可能能量过大时，会产生阻断现象，为了释放电流，并接RN可以分流部分电流，而且对RT起限压保护作用，采用本电路后，可限制可控硅整流的尖峰换弧过电压幅值，而且可以获取较高的荷电率，真正起到有效的电压保护作用。
实施例5如图7示，采用DHQ电子换流器，可用于自励系统中，磁场开关K在跳闸过程中。由于高能PTC为初始阻值很小的温敏电阻，所以很容易实现对开关换流，不会产生烧损开关触头的电弧，图7中D1的作用是为不影响停机时正常的逆变，D2的作用是为了阻断正向电源电压的作用。使用DHQ可确保触头实现免维护运行，YNQ主要用来吸收电感中储藏的能量，GB用来吸收转子回路中的过电压。
权利要求1.一种高能ZnO与PTC复合器件，其特征是非线性压敏电阻高能ZnO(7)是环形的，正温敏电阻PTC也是环形的或为蜂窝环形状的，两个或多个上述组件以串联或/和并联连接的电路结构形式，以复合叠置的机械形式组合成一体，整体呈圆柱状；各层组件之间采用DMC夹板(9)，镀银软夹垫、不锈钢电极片(8)、硅橡胶片(6)、进行间隔，圆柱状复合器件的顶面及底面为镀锌铁板(10)，圆柱状复合器件的中央有一贯通圆孔。
2.根据权利要求1所述的高能ZnO与PTC复合器件，其特征是所述复合器件可采用多种形式的串、并联连接电路结构构成电子换流器DHQ、移能器YNQ和过电压保护装置GB。
3.根据权利要求1所述的高能ZnO与PTC复合器件，其特征是前述复合器件中央贯通圆孔中套有尼龙绝缘套管，复合器件通过紧固螺栓(13)、紧固螺母(14)、弹簧垫圈(12)、垫片(11)固定成一体。
4.根据权利要求1或2所述的高能ZnO与PTC复合器件，其特征是所述电子换流器DHQ由多组PTC电阻与ZnO电阻并联组成；或由ZnO电阻串接PTC与ZnO并后的复合体组成。
5.根据权利要求1或2所述的高能ZnO与PTC复合器件，其特征是所述移能器YNQ由ZnO电阻串接PTC与ZnO并联后的复合体后再串接ZnO电阻而组成。
专利摘要一种高能ZnO与PTC复合器件，将制成环形的高能ZnO非线性压敏电阻与PTC正温敏电阻进行串并联组合，其中环形的PTC电阻器件也可采用蜂窝环形状的组件形式设置；上述组件可采用二个或多个组合成串并联连接电路结构形式复合叠置在一起，呈圆柱状；组件之间采用镀银软夹垫、不锈钢电极片、硅橡胶夹垫、DMC绝缘夹板进行间隔组合，其中央圆孔中套有尼龙绝缘套管。本实用新型利用高能低场强ZnO非线性电阻的压敏特性与PTC正温敏电阻的阻断与导通特性，巧妙地组合成各种复合器件，可广泛应用于电力领域，做成特性优良的过电压保护装置，交、直流开关触头防电弧烧损的电子换流器以及大型发电机组灭磁及过电压保护的移能装置。
文档编号H01H9/30GK2779570SQ200420076829
公开日2006年5月10日 申请日期2004年10月8日 优先权日2004年10月8日
发明者朱仲彦 申请人:朱仲彦