用于低压直流的直流断路器的制作方法

本实用新型涉及一种断路器，尤其涉及一种用于低压直流的直流断路器。

背景技术：

轨道交通的供电系统包括高、中、低压交流供电系统、直流供电系统以及电力集中监控系统(SCADA)等。直流供电系统中的电器设备包括整流器、直流快速断路器、直流开关柜等，其中直流开关柜是轨道交通供电系统的核心设备之一，而直流开关柜中的直流断路器在直流开关柜中起到至关重要的作用。

目前，直流断路器的技术方案主要有三种类型，分别是基于常规开关的传统机械式直流断路器、基于纯电力电子器件的固态直流断路器以及基于二者结合的混合式直流断路器。其中，传统机械式直流断路器通常将交流断路器进行改造，通过并联LC谐振电路，在开断直流时为其制造电流过零点，具有带载能力强、通态损耗小等优点，但是由于自身结构的限制，断开时产生的电弧易损坏触头，故障电流切除时间较长。固态直流断路器完全由半导体器件作为断路器的开关器件，具有开断时间短、无弧光等优点，但存在容易过压过流、通态损耗高等缺点。混合式直流断路器结合了常规机械开关和电力电子器件的特点，具有通态损耗小、开断时间短、无关断死区等优点，是目前直流断路器研究的新方向，具有广阔的应用前景，但是目前还没有得到商业化应用。

现有轨道交通系统中的直流断路器普遍采用单一空气灭弧方式的直流开断原理，需要大量的灭弧栅片抬高电弧电压从而达到熄灭直流电弧的效果，所需灭弧室体积大，不利于断路器的小型化，而且开断速度较慢，短路电流值很大，电弧对触头触点的烧蚀严重。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于低压直流的直流断路器，用于解决轨道交通系统中的直流断路器所需灭弧室体积大、触头烧蚀严重导致不能够满足低压直流电流开断需求的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于低压直流的直流断路器，包括并联连接的通流支路和换流支路，所述通流支路中串设有断路器触点，所述换流支路中串设有换流控制开关和电容，所述电容的两端并联有耗散支路，所述耗散支路中串设有避雷器。

本实用新型的有益效果是：在断路器开断过程中，通过控制换流控制开关闭合，同时断开通流支路，通流支路中的断路器触点会产生电弧，在电弧电压的作用下，电流转移至换流支路；换流支路电流给电容充电，当电容两端电压增加至耗散支路中避雷器动作电压后，耗散支路导通，电流进一步转移至耗散支路，由于避雷器的工作特点，电流最终在耗散支路被切断；通过改进低压直流断路器的灭弧方式，在通流支路中串设较低电压等级的断路器触点即可切断较高等级的低压电压，具有灭弧室体积小、触头触点寿命长等优点，能够满足不同工作环境下对低压直流电流开断的需求。

进一步的，所述电容的两端并联有放电支路，所述放电支路中串设有放电控制开关和放电电阻。

通过在换流支路电容的两端并联放电支路，当耗散支路电流下降至零后，断开换流控制开关并闭合放电控制开关，换流支路中的电容对放电支路中的放电电阻进行放电，以完全泄放掉电容中的能量，避免影响断路器下次开断。

进一步的，所述换流支路的两端并联有放电支路，所述放电支路中串设有放电控制开关和放电电阻。

通过在换流支路的两端并联放电支路，当耗散支路电流下降至零后，控制闭合放电控制开关，换流支路中的电容对放电支路中的放电电阻进行放电，以完全泄放掉电容中的能量，避免影响断路器下次开断。

进一步的，所述换流控制开关为晶闸管。

进一步的，所述放电控制开关为晶闸管。

附图说明

图1是用于低压直流的直流断路器实施例1的电路结构图；

图2是用于低压直流的直流断路器实施例2的电路结构图；

图3是用于低压直流的直流断路器实施例3的电路结构图。

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，以下结合附图及具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

本实用新型提供了一种用于低压直流的直流断路器，其电路结构示意图如图1所示，包括并联连接的通流支路和换流支路。其中，通流支路中串设有断路器触点，换流支路中串设有换流控制开关T1和电容C。在电容C的两端并联有耗散支路，该耗散支路中串设有避雷器。

其中，在本实施例中，由于切断电流相对较小，通流支路中串设的断路器触点是MCB微型断路器，该MCB微型断路器包括操动机构和灭弧设备。当然，根据需要切断电流的大小情况，也可以选择MCCB塑壳断路器、ACB框架式断路器等其他类型的断路器。在具体应用时，可以根据实际情况选择该MCB的类型，例如可以选择真空断路器、六氟化硫断路器或者是其他类型的MCB断路器。换流支路中的换流控制开关T1为常开触点开关，可以是晶闸管，也可以是满足应用需求的其他类型的可控开关。

上述用于低压直流的直流断路器的工作原理为：

(1)在正常状态下，直流电流流过MCB所在的通流支路，换流支路和耗散支路均不导通。

(2)系统故障发生后，闭合换流控制开关T1，同时断开MCB，MCB中产生电弧，在电弧电压的作用下，电流转移至换流支路。换流支路电流给电容C充电，当电容C两端电压逐渐增加至避雷器动作电压后，耗散支路导通，电流进一步转移至耗散支路。根据避雷器在高电压作用下呈现低阻状态，而在低电压作用下呈现高阻状态的特点，最终电流在避雷器所在的耗散支路被切断。

作为进一步的改进方案，如图2所示，在电容C的两端还并联有一条放电支路，该放电支路中串设有放电控制开关T2和放电电阻R，放电控制开关T2为常开触点开关，可以是晶闸管，也可以是满足应用需求的其他类型的可控开关。在控制该用于低压直流的直流断路器开断过程中，当耗散支路电流下降至零后，断开换流控制开关T1并闭合放电控制开关T2，换流支路中的电容C对放电支路中的放电电阻R进行放电，以完全泄放掉电容中的能量，避免影响断路器下次开断。

作为其他的实施方式，如图3所示，上述的放电支路也可以直接并联在换流支路的两端。此时，当耗散支路电流下降至零后，无需断开换流控制开关T1，直接闭合放电控制开关T2，换流支路中的电容C对放电支路中的放电电阻R进行放电，以完全泄放掉电容中的能量。

本实用新型用于低压直流的直流断路器，通过改进低压直流断路器的灭弧方式，具有灭弧室体积小、触头触点寿命长等优点，能够满足不同工作环境下对低压直流电流开断的需求。