专利名称：一种直流配电系统用的小电流分断装置及其分断方法
技术领域：
本发明设计一种中压直流断路器小电流分断装置，特别涉及一种直流配电系统用的中压直流断路器转移式小电流分断装置及其分断方法。
背景技术：
随着直流电机、电力半导体、电能储存、可再生能源发电、燃料电池技术的发展，直流供电的优势不断显现，人们开始重新重视直流供电的前景，直流供电系统与工业发展和民众的日常生活的联系也愈发紧密，并在我国冶炼、化工、医疗、矿山等许多重要行业中得到了广泛的应用。其中，直流断路器具有可靠切断直流回路故障电流的保护功能，是直流供电系统安全运行的保证。在我国经济迅速发展以及工业交通逐步现代化的同时，对直流供电系统可靠性的要求也愈发严格，由此对直流断路器的开断性能提出了越来越高的要求。在直流配电网中，当线路出现故障或接到分闸指令时，要求断路器在最短时间内将其分断。具体来说，断路器动静触头分离后，触头间的电弧一方面靠触头的分离而被切向拉长(平行弧轴方向)，另一方面会因导电回路电流所产生的磁场而被法向拉长(垂直弧轴方向)。其中，法向拉长电弧不仅使电弧长度增加，还使电弧产生横向运动，并使电弧迅速进入栅片进行切割并冷却，最终使电弧迅速熄灭。当分断的电流值较大时，触头及跑弧道区域磁场强度较大，电弧对自身的磁吹和气吹作用明显，因此较大幅值的故障电流较容易开断。 但当开断较小的故障电流时，磁吹与气吹作用明显减弱，小电流电弧受到的横向力过小，导致电弧将不能迅速进入栅片进行冷却和切割，却停留在触头之间长时间持续燃烧，造成动静触头严重烧蚀，材料损耗，触头表面局部金属液滴飞溅，最终导致开断失败。因此，断路器的小电流电弧分断一直是中压直流断路器及其相关开关电器行业研究的重点和难点。
发明内容
本发明的目的在于利用直流接触器和可控硅晶闸管构成转移电路，设计并提供一种应用于中压直流断路器，能够快速、安全地转移并成功分断小幅值故障电流的装置及其转移分断方法。一种直流配电系统用的小电流分断装置及其分断方法，小电流分断装置包括中压直流断路器、直流接触器、可控硅晶闸管、小电流检测判断装置及其信号调理电路。所述直流接触器和可控硅晶闸管串联构成小电流分断转移支路；所述直流接触器作为一个常闭触点；所述小电流分断转移支路与直流断路器主断口并联；所述小电流监测判断装置用来检测流过主回路的电流，并对电流幅值大小进行判断；若是小电流开断则输出动作信号，经信号调理电路放大后送至晶闸管门极，触发晶闸管导通。直流接触器用作一个常闭开关，与晶闸管串联构成转移支路。在断路器闭合正常导通承载额定电流时，由于晶闸管没有触发信号使其导通，转移支路不通，所以额定工作电流流经断路器主断口。在进行短路电流的开断时，小电流检测判断控制装置将测量并判断需要开断的、流经直流断路器断主回路的电流值。若该电流值大于设定值，未达到临界小电流的大小，则该故障电流由直流断路器主回路安全快速分断；若该电流值达到或低于小电流设定值，小电流检测判断控制系统会发出动作信号，该信号经调理放大后触发晶闸管导通，因为断路器的主断口已经打开，需要分断的小电流会转移至直流接触器回路上。由于该电流很小，小容量的直流接触器可安全快速地将其分断，最终完成小电流的转移和分断过程。
图I是一种直流配电系统用的小电流分断装置及其分断方法的电路连接图。图2是一种直流配电系统用的小电流分断装置及其分断方法的电流转移过程图。其中QF为中压直流断路器、KM为直流接触器、Tl为可控硅晶闸管、I为小电流检测判断装置。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。参见附图，这种中压直流断路器小电流分断装置，由中压直流断路器QF、直流接触器KM、可控硅晶闸管Tl、小电流检测判断装置及其信号调理电路等部分组成。其中，直流接触器KM作为一个常闭触点，和可控硅晶闸管Tl串联构成小电流分断转移支路，该小电流分断转移支路与直流断路器主断口 QF并联。所述小电流监测判断装置用来检测流过主回路的电流，并对电流幅值大小进行判断，若是小电流开断则输出动作信号。该动作信号经调理电路后，送至晶闸管Tl门极，作为晶闸管的触发信号，触发其导通。在断路器QF闭合正常导通和承载额定电流时，由于晶闸管Tl没有触发信号使其导通，转移支路不通，所以额定工作电流流经断路器主断口 QF。在开断故障电流的过程中， 小电流检测判断控制系统将测量并判流经直流断路器QF主回路的电流值。若该电流值大于设定值，未达到临界小电流的大小，则该故障电流由直流断路器QF安全快速分断；若该电流值达到或低于小电流设定值，小电流检测判断控制装置会发出动作信号，该信号经调理后作为触发信号，使晶闸管Tl导通，因此转移支路导通。此时断路器主断口 QF断开，需要分断的小电流转移至直流接触器KM上。由于该电流很小，选择小容量的直流接触器可安全快速地将其分断，最终完成转移并分断小电流的过程。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式
仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
权利要求
1.一种直流配电系统用的小电流分断装置，其特征在于这种直流配电系统用的小电流分断装置，包括中压直流断路器、直流接触器、可控硅晶闸管、小电流检测判断装置及其信号调理电路；所述直流接触器和可控硅晶闸管串联构成小电流分断转移支路；所述直流接触器作为一个常闭触点；所述小电流分断转移支路与直流断路器主断口并联；所述小电流监测判断装置用来检测流过主回路的电流，并对电流幅值大小进行判断； 所述小电流检测判断装置输出的电流信号经调理电路后，送至晶闸管门极，作为晶闸管触发信号，使其导通。
2.基于权利要求I所述的一种直流配电系统用的小电流分断装置的分断方法，其特征在于直流接触器用作一个常闭开关，与晶闸管串联构成转移支路；在断路器闭合正常导通和承载额定电流时，由于晶闸管没有触发信号使其导通，转移支路不通，所以额定工作电流流经断路器主断口 ；在进行短路电流的开断时，小电流检测判断控制装系统将测量并判断需要开断的、流经直流断路器断主回路的电流值；若该电流值大于设定值，未达到临界小电流的大小，则该故障电流由直流断路器主回路安全快速分断；若该电流值达到或低于小电流设定值，小电流检测判断控制系统会发出动作信号，该信号经调理放大后触发晶闸管导通，因为断路器的主断口已经打开，需要分断的小电流会转移至直流接触器回路上；由于该电流很小，小容量的直流接触器可安全快速地将其分断，最终完成小电流的转移和分断过程。
全文摘要
本发明公开了一种中压直流断路器转移式小电流分断装置及其分断方法。本发明中，直流接触器和可控硅晶闸管串联构成小电流分断转移支路。在开断小电流的过程中，小电流检测判断控制装置会发出信号，触发可控晶闸管导通，使需要分断的小电流转移至直流接触器支路。由于该电流很小，选择合适的直流接触器可安全快速地将其分断，最终完成转移并分断小电流的过程。本装置结构简单，布局合理，在保证能成功分断故障小电流的前提下提高设备工作可靠性，制造成本低，适于推广应用。
文档编号H02H3/08GK102593787SQ20121004122
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者吴翊, 孙昊, 杨芸, 杨飞, 纽春萍, 荣命哲 申请人:西安交通大学