专利名称：交流开关两步灭弧方法
技术领域：
本发明属于一种交流开关两步灭弧方法。
机械工业出版社1982年10月出版的《电机工程手册》第五卷第24篇第7页公知的灭弧方法可分为三种形式(1)自能式即依靠电弧本身的能量来灭弧，如油是靠电弧能量分解出气体形成高速气流来灭弧。(2)外能式依靠外界能源供给能量来灭弧，如用压缩空气灭弧。(3)混合式即综合利用上述两者，但往往以一种为主，这些方法尽管对交流开关灭弧是有效的，但是着眼点都是在电弧电流过零后，设法加快触头间隙介质绝缘强度的恢复速度来达到灭弧的目的，因而必须选用灭弧能力强的灭弧介质以及设计合理的灭弧室结构(包括动、静触头及喷口结构等)由此带来了交流开关结构都较为复杂，工艺要求高，维修周期短等缺点。
此外，中国实用新型专利号为86205676.4公开了一种互补开关的具体结构，它的基本构成是在机电开关的每一对触点上并联一只半导体(固体)开关元件。当需要互补开关闭合时，先使半导体开关元件导通，再闭合机电触点;当需要互补开关关断时，先断开机电触点，再使半导体开关元件截止。这样的时序控制使得触点开关过程不会产生电弧，但由于半导体开关元件采用双向可控硅，增加了控制系统，而且双向可控硅受电流临界上升率及断态电压临界上升率的限制，不能用于大电流，高电压的开关灭弧，适用范围窄。
本发明的任务在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种依靠电路结构本身实现两步灭弧的方法，采用本发明方法的交流开关省去了复杂的灭弧装置，其结构更为简单，体积小，维修周期长，灭弧可靠，容量大并且适用于任何电压等级的交流开关的灭弧。
本发明的目的是这样实现的，在交流开关分断过程中，每级具有两组串联灭弧断口，其特征在于在交流开关的其中一组灭弧断口上并联有整流元件，该整流元件与另一组灭弧断口相串联，当电弧电流过零之前，并联整流元件的灭弧断口由于整流元件的正向导通而无电弧，电弧电流过零后整流元件反向截止，并联整流元件的灭弧断口承受瞬态恢复电压，保证电弧电流过零后的1/4至1/2周期内回路内无电流，则另一个断口有充分的时间使灭弧介质恢复绝缘，从而由电路结构本身实现了两步灭弧。
本发明的另一个特征是所述的整流元件为半导体二极管。
本发明因为只需要在交流开关断口上并联半导体二极管，依靠电路结构本身实现灭弧，因而结构特别简单，体积小，重量轻，半导体二极管本身不受电流临界上升率及反向断态电压临界上升率的限制，因而适用范围很广，同时，由于本发明的着眼点不在于加快触头间隙介质绝缘的强度的恢复速度来达到灭弧，所以对灭弧介质没有任何特殊要求，而且本发明的灭弧方法是使电弧电流自然过零，不会产生截流现象引起的操作过电压，灭弧可靠，灭弧能力强。
附图的图面说明如下
图1是本发明方法的三相交流开关电路原理图。
图2是发明方法的三相交流开关分断过程电流、电压波形图。
本发明下面将结合(附图)实施例作进一步详细叙述
参照图1、图2，当t1时，交流开关断口(1)、(2)、(4)、(5)、(7)、(8)触头开始分离，这时[B][C]两相中的半导体二极管(6)和(9)导通，[A]相半导体二极管(3)截止，交流开关断口(1)、(4)、(7)经电弧电流导通，断口(2)电流由电弧导通，而断口(5)、(8)电流由半导体二极管(6)、(9)导通。当t2时，B相电流iSB过零，但这时触头开距太小，断口(5)承受不住加在两端的电压而被击穿产缁〖绦鞴幌嗟缌鳌５眛3时，[A]相电流过零，[A]相断口(2)是电弧导通电流。换相后[A]相电流仍由二极管(3)导通。当t4时[C]相电流iSC过零，这时触头开距已足够大，可以承受 3/22]]>Urc电压(Urc是相电压)，断口(8)中无电弧，绝缘良好，电流换相后，[C]相二极管截止，保证了[C]相回路无电流时间是5毫妙(50Hz)的电源是5毫秒，也就是四分之一周期)，这段时间之内，[C]相断口(7)中的电弧足可以降温和熄灭而恢复良好的绝缘。当t5时，[C]相电压换相，[C]相二极管(9)又处于导通时，[C]相断口(7)已经是绝缘良好的分断状态，承受开关两端的全部电压而使分断灭弧成功，因此[C]相从t4开始无电流而从电路中解体分离开来，这时[A]、[B]两相呈串联回路，当t5时电流iSA和iSB同时过零，[A]、[B]相串联回路电流换相，断口(2)从t时刻起电流由二极管(3)导通，到t5时已有8.3毫秒的时间，因此，已是绝缘良好的分断状态，[A]、[B]相串联电流换相后，二极管(3)截止，此时，两端承受工频恢复电压为 3/22]]>(Ura+Urb)(Ura，Urb为相电压)，保证整个回路无电流的时间是5毫秒(四分之一周期)，断口(1)和(4)足已熄弧而恢复绝缘，经5毫秒电压换相时，断口(1)和(4)承受开关两段全部电压，到此三相分断全部完成。
上面分断过程燃弧最长为12毫秒，无论在什么时间开始分断，本发明燃弧时间不会超过一个周期的时间，同时电流过零时都是自然过零，不可能出现强迫过零的情形，因此不会出现强迫过零引起的操作过电压。
由于二极管(3)、(6)、(9)存在反向阻断漏电电流和均压电阻电流，使瞬态恢复电压发生畸形变，变得平坦，这相当于在电源与线路之间串接一个阻值很大的电阻，整个回路呈电阻性质，随电源电压逐渐下降，反向电流越来越小，而断口中的电弧电压则逐渐上升，最终使电弧熄灭，因此，在交流开关的分断过程中，触头之间产生的瞬态恢复电压峰值与电源线电压的峰值接近，选择半导体二极管(3)、(6)、(9)耐压应为线电压峰值的一到二倍之间。
二极管(3)、(6)、(9)电流指标的选择在一至二个周波内，二极管(3)、(6)、(9)允许通过的最大过载电流大于交流开关的额定开断电流值。
日本产半导体二极管电流可达到1600A，浪涌电流31.5KA，耐压4000V，因此可以组装高压硅堆，用于高电压的开关中。
权利要求
1.一种交流开关的两步灭弧方法，其特征在于在交流开关的其中一组灭弧断口上并联有整流元件并与另一组灭弧断口相串联，在电弧电流过零之前，整流元件导通，并联整流元件的断口无电弧，在电弧电流过零之后，整流元件截止，保证在1/4至1/2周期内回路无电流，另一组断口有充分的时间使灭弧介质恢复绝缘。
2.根据权利要求1所述的交流开关的两步灭弧方法，其特征在于所述的整流元件为半导体二极管。
全文摘要
本发明提出了一种交流开关两步灭弧的方法。在交流开关的其中一组断口上并联有半导体二极管并与另一组断口相串联，当电弧电流过零前，二极管正向导通，并联二极管的断口无电弧，电弧电流过零后二极管反向截止，并联二极管的断口承受瞬态恢复电压，保证电弧电流过零后的1/4至1/2周期内回路无电流，则另一组断口有充分的时间使灭弧介质恢复绝缘，从而由电路结构本身实现了两步灭弧。
文档编号H04Q11/04GK1038563SQ88103608
公开日1990年1月3日 申请日期1988年6月17日 优先权日1988年6月17日
发明者王有元 申请人:王有元