一种具有桥式感应转移结构的混合式断路器及其使用方法与流程

文档序号:12484664阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种具有桥式感应转移结构的混合式断路器,其特征在于,所述断路器包括主电流电路、过电压限制电路和转移电流电路;所述主电流电路、过电压限制电路和转移电流电路并联;

所述转移电流电路包含感应转移电路(6),所述感应转移电路(6)中包含串联连接且组成闭合回路的感应转移电感(L1)、感应转移电容(C1)和感应转移支路功率半导体器件(A0);

所述转移电流电路还包含由第一功率半导体器件(A1)、第二功率半导体器件(A2)、第三功率半导体器件(A3)、第四功率半导体器件(A4)、主回路电感(L0)和主回路电容(C0)组成的桥式电路;

所述主回路电感(L0)和所述感应转移电感(L1)耦合组成互感器。

2.根据权利要求1所述的混合式断路器,其特征在于,优选的,所述桥式电路的连接关系为:所述第一功率半导体器件(A1)与第三功率半导体器件(A3)串联,所述第二功率半导体器件(A2)与第四功率半导体器件(A4)串联,所述第一功率半导体器件(A1)与所述第三功率半导体器件(A3)之间具有第一端点;所述第二功率半导体器件(A2)与所述第四功率半导体器件(A4)之间具有第二端点;所述主回路电感(L0)和主回路电容(C0)串联并连接于所述第一端点和所述第二端点之间。

3.根据权利要求1所述的混合式断路器,其特征在于,所述第一功率半导体器件(A1)、第二功率半导体器件(A2)、第三功率半导体器件(A3)、第四功率半导体器件(A4)为单向导通功率半导体器件;所述转移支路功率半导体器件(A0)为双向导通功率半导体器件。

4.根据权利要求1所述的混合式断路器,其特征在于,所述主电流电路由高速机械开关组成;所述高速机械开关为基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关。

5.根据权利要求1所述的混合式断路器,其特征在于,所述主回路电容(C0)、感应转移电容(C1)为空心电感器或含磁芯的电感器;由一个或多个电感串联或并联组成;所述的转移电流电路中的主回路的电感(L0)和感应转移电感(L1)耦合为相互耦合的互感线圈。

6.根据权利要求1所述的混合式断路器,其特征在于:所述第一功率半导体器件(A1)、第二功率半导体器件(A2)、第三功率半导体器件(A3)、第四功率半导体器件(A4)为不可控或具有半控功能的功率半导体器件或其组合,包括但不限于电力二极管、晶闸管、IGCT、IGBT和GTO中的任意一个或者任意多个的组合。

7.根据权利要求1所述的断路器,其特征在于:所述过电压限制电路的为压敏电阻或氧化锌阀片组成的避雷器的一个或任意多个的组合。

8.根据权利要求1-7之一所述的具有桥式感应转移结构的混合式断路器的使用方法,其特征在于:

正常工作状态下,电流从所述主电流电路流过;此时,由第一功率半导体器件(A1)、第二功率半导体器件(A2)、第三功率半导体器件(A3)、第四功率半导体器件(A4)、主回路电感(L0)和主回路电容(C0)组成的桥式电路和感应转移电路(6)均处于关断状态,所述转移电流电路没有电流通过,所述主回路电容(C0)上无电压,所述感应转移电路(6)中的感应转移电容(C1)保持预充电状态,电压极性,所述过电压限制电路没有电流流过;

当系统需要进行开断时,控制所述主电流电路中的所述高速机械开关进行分闸动作,由于所述高速机械开关存在机械延时,在分闸动作做出时,所述高速机械开关触头仍处于闭合状态;通过测量所述主电流电路的电流幅值和变化率确定所述主电流电路中感应转移支路功率半导体器件(A0)以及转移电流电路中第一至第四功率半导体器件(A1,A2,A3,A4)是否动作以及相应的动作时序。

9.根据权利要求1-7之一所述的具有桥式感应转移结构的混合式断路器的使用方法,系统正常运行时,电流全部从主电流电路流过,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

步骤0:系统发生短路故障,主电流电路电流开始上升,当超过系统短路阈值时,控制系统动作,机械开关开始动作;

步骤1,机械触头间建立起足够的弧压,控制系统导通第一功率半导体器件(A1)、第三功率半导体器件(A3)及感应转移支路功率半导体器件(A0),所述电流转移支路导通,感应电感模块电路导通,感应转移电容(C1)开始放电,耦合电感使得转移电流电路中的主回路电感(L0)两端产生感应电压,主回路电感(L0)和主回路电容(C0)开始放电;流经主电流电路的电流向转移电流支路转移;主回路电感(L0)与主回路电容(C0)的串联支路超过短路电流的一部分会从第二功率半导体器件(A2)和第四功率半导体器件(A4)上流过;

步骤2,机械开关完全打开,主电路电流全部转移至转移电流支路;转移电流支路承受全部短路电流,且短路电流逐渐上升;

步骤3,当短路电流对主回路电容(C0)充电的电压值达到了过电压限制电路的导通阈值,过电压限制电路导通;电流开始向过电压限制电路转移;由于过电压限制电路的电压钳位作用,所述断路器两端电压上升幅度很小;

步骤4,转移电流支路中的电流全部转移至过电压限制电路,此时断路器两端的电压达到最高值,为开断过程中断路器两端过电压峰值;此后,过电压限制电路中的电流将开始下降,断路器两端的电压也开始缓慢下降,当系统电流小于过电压限制电路的最小导通电流时;过电压限制电路关闭,过电压限制电路两端电压迅速下降;

步骤5,过电压限制电路中的电流为0,感应转移电路(6)中的感应转移电容(C1)重新充电,断路器开断完成,断路器两端的电压降为系统电压。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:所述过电压限制电路在断路器正常运行情况下处于截止状态,漏电流小于1μA;所述过电压限制电路的导通电压阈值为所述断路器所处的系统电压的1.5倍。

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