一种换流断路器，该换流断路器通过滑梭的物理运动向电路中逐步插入渐增的电阻，滑梭通过其上的一组滑动电触点连入电路中，这些滑动电触点通过移动的滑梭把电力连接至具有渐增电阻的一系列不同电阻路径中；滑梭的运动可以是直线式的，也可以是旋转式的。本发明专利技术的一个特点是，滑梭电极与相配的固定定子电极之间没有会产生强电弧的分断点。相反，电流从一条电阻通路转换至下一条电阻通路，每级的电阻变化很小，足以抑制电弧的产生。可变电阻可在移动的滑梭中，或者，滑梭可包括在一系列固定电阻上转移电流的换流滑梭。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种换流断路器，该换流断路器通过滑梭的物理运动向电路中逐步插入渐增的电阻，滑梭通过其上的一组滑动电触点连入电路中，这些滑动电触点通过移动的滑梭把电力连接至具有渐增电阻的一系列不同电阻路径中；滑梭的运动可以是直线式的，也可以是旋转式的。本专利技术的一个特点是，滑梭电极与相配的固定定子电极之间没有会产生强电弧的分断点。相反，电流从一条电阻通路转换至下一条电阻通路，每级的电阻变化很小，足以抑制电弧的产生。可变电阻可在移动的滑梭中，或者，滑梭可包括在一系列固定电阻上转移电流的换流滑梭。【专利说明】换流断路器
本专利技术涉及断路器。
技术介绍
为了使任何直流电路断开，必须吸收由于电流流动而在磁场中存储的感生能量； 这种能量可以存储到电容中，或者在电阻中消散（在这种意义上讲，电路断开时形成的闪 弧是电阻的一种特例）。在短路时，由于电流的快速涌入，感生的能量能轻易地远远超过正 常满载系统中存储的感生能量；若电流在受控之前达到正常满载电流的五倍，则感生的能 量会高达正常满载电路中的感生能量的二十五倍（取决于短接的位置）。为了断开高压直 流（HVDC)输电线回路，必须消散的感生能量可能高达数百兆焦（MJ)。在断开直流电路时， 另一个主要问题是，由于电流和电压不像交流电那样周期性地穿越零点，因此很难熄灭直 流电弧。 在现有技术中，有一些断开高功率直流电路的已知策略。对于800伏（0. 8千伏） 的8000安（8.0千安）以下直流电路，或者1600伏（1.6千伏）的4000安以下直流电路， 消弧栅断路器（例如美国专利2, 270, 723 ;3, 735, 074 ;7, 521，625 ;7, 541，902所揭示的消 弧栅断路器）能够有效地实现断路。使用消弧栅断路器，能够应对更高的电压，但是在这种 装置中，需要对电极进行物理隔离，并且消弧栅中的栅板数目随电压的升高而线性升高，因 此在应对3. 5千伏以上的电压时，消弧栅断路器的尺寸会变得很大。 消弧栅断路器的基本构思是把电弧电流在平行金属板之间的很大表面面积上延 展为多个小弧。由于电弧温度很高，因此许多小弧的较大表面面积意味着辐射冷却要快得 多。随着电弧的冷却，电阻会不断升高，直到最终抑制电弧电流；这个过程需要一些时间： 在兆瓦（MW)级消弧栅断路器中，引弧和消弧之间的时间通常为50-300毫秒（ms)。这么长 的电路断开时间与电极的运动速度关系不大；例如，在通用电气（GE)生产的Gerapid?断路 器中，电极在3毫秒（ms)内分开，但是使电弧冷却需要比这长100倍的时间，并且，在发生 短路的情况中，消弧栅断路器内的电流可能持续增大，需要经过长达十毫秒的时间才开始 减小。 现有技术中的另一个已知手段是，为了产生高功率直流断路器，可以利用电容的 充电或放电，从而在瞬间把电压和电流减小到速动交流型开关能够关断电路的水平。美国 专利3, 809, 959说明了一种装置，在该装置中，两个交流型开关、一个电阻、一个火花放电 器和一个电容组合在一起，产生一种能够有效应对高压直流（HVDC)电压的直流断路器。这 种断路器比消弧栅断路器更快，并可用于HVDC电压级。这一思想的后续改进包括：把电容 预充至与待切断的电流的极性相反的状态。 美国专利3, 534, 226说明了向直流电路插入电阻和电容来断开电路的独特方式； 该专利通过完整引用被结合于本申请。在美国专利3, 534, 226中详细说明了一种通过切 入电阻来断开直流电路的基本构思，即，在断开直流电路的过程中切入电阻，以逐步减小电 流，从而控制断开直流电路时的瞬态电压数值，这种方法需要使用许多独立的开关和电阻。 专利3, 534, 226中说明的方法包括两种不同的开关，这些开关必须按精确的顺序断开：首 先要断开低电阻的机械开关（当断路器闭合时，大部分电力流过这些开关）。这种开关是常 规开关，其中的电触点是处于分开状态的。虽然在低电阻开关的分离电极形式可能短暂地 形成等离子弧，但是由于电流被通过电阻转换到并联路径上，因此这种电弧会很快被熄灭， 而并联路径通过速动开关断开。为了能熄灭初始电弧并向并联的电阻路径转换，电阻网络 的初始电阻必须相当低。在最后一个速动开关断开之前，电流已被减小至其最大值的10% (这意味着99%以上的磁能已被消散），这样，最终的电容缓冲装置可以较小，并且比较经 济，相比之下，若该缓冲装置不得不吸收在初始断开时存储在电路中的大部分磁能，则其尺 寸会大得多。美国专利3, 534, 226构成了多个后续专利的基础，包括美国专利3, 611，031 和3, 660, 723 (这两个专利也使用低损耗机械开关把电流转换至基于快速电子开关的电阻 网络中）、以及美国专利6, 075, 684,该专利使用快速电子开关代替换流机械开关。
技术实现思路
以下美国专利申请的揭示内容通过引用结合在此： 1.申请号61/541301 ;提交日期为2011年9月30日 2.申请号13/366611 ;提交日期为2012年2月6日 3.申请号61/619531 ;提交日期为2012年4月4日 换流断路器（commutating circuit breaker)的工作原理是：按预定顺序向电路 切入渐增的电阻，直到电流被充分减小，从而能使用较小的缓冲电路（例如可变电阻或电 容）吸收存储的最后一点儿磁能，最终实现断开电路。电阻需要足够缓慢地增大，以保证在 抑制感生能量的同时不会产生高于系统能够承受的最高电压的电压尖峰。在换流断路器 中，使电路按顺序切换电阻是通过一个滑梭的运动完成的。由于下面的三种"情况"之一， 随着滑梭的移动，电阻会增大： 1.随着滑梭的移动，可变电阻滑梭上的电阻增大； 2.随着换流滑梭在一系列固定电阻上转换电流，断路器上的电阻增大；或 3.使用换流可变电阻滑梭来在一系列固定电阻上转换，但是一部分插入电阻位于 滑梭上。 在换流断路器中，电流从第一电极A通过第一定子电极（定子电极#1)流到滑梭 上的第一滑梭电极；从断路器的电极A至滑梭的这部分电流通路可通过任何可行的方式实 现，例如通过换流连接或稳定的连续连接实现；稳定的连续连接可通过软线、伸缩管、或滑 环等实现。当电流到达滑梭时，它流入第二滑梭电极，第二滑梭电极连接至一个或一系列第 二定子电极，以构成连接至电极B的电路，使得电阻随着滑梭移动而增大。 在上述的可变电阻滑梭的情况#1中，滑梭的可变电阻部分通过固定定子电极把 换流断路器的电极A连接至电极B。滑梭的运动可以是直线式的，也可以是旋转式的。固定 定子电极和移动滑梭电极之间的电连接点包括至少一个孤立的定子电极，在断路器的操作 过程中，滑梭沿该定子电极滑动，并且电流通过其传递。滑梭与电路的另一个连接同样可以 是滑动接触型的，但是也可以是软线连接或伸缩管，当滑梭移动时，该软线连接或伸缩管仍 附在滑梭上（仅在滑梭电路的一侧）。 在上述的换流滑梭的情况#2中，电阻保持固定，换流滑梭在移动时向不同的定子 电极送电，这些定子电极通过一系列固定电阻连接电流，使得在换流断路器断开的过程中 电阻反复增大。在此情况中，换流滑梭上的至本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种能够被触发从而断开的换流断路器，包括：具有两个或更多第一电触点的定子；一个或多个滑梭，当断路器被触发从而断开时，这些滑梭能够相对于定子移动，并且能同时移动，每个滑梭具有两个或更多第二电触点；一系列电阻，每个电阻电耦合至至少一个所述第一电触点和至少一个所述第二电触点；一个发射系统，该发射系统布置为在断路器的工作位置和断开位置之间相对于定子移动滑梭，在工作位置时，断路器在包含该断路器的电路中产生相对小的电阻，在断开位置时，断路器在包含该断路器的电路中产生很高的电阻，其中，滑梭在工作位置和断开位置之间的移动改变通过断路器的电路径，从而把电流相继转入具有渐增电阻的路径中；并且滑梭的运动可以是旋转运动，也可以是直线运动。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰W福克纳，
申请(专利权)人：罗杰W福克纳，
类型：发明
国别省市：美国;US
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