一种多路径电弧转移装置、控制方法及直流断路器制造方法及图纸

本申请公开了一种多路径电弧转移装置、控制方法及直流断路器，在电弧室触头位置环绕设置的多组横向强磁线圈，横向强磁线圈的第一端与供能装置的第一端电连接，控制驱动装置分别与横向强磁线圈的第二端和供能装置的第二端电连接。当直流断路器动作产生电弧时，触发外加横向磁电路，横向强磁线圈作为电感，供能装置放电在线圈中产生脉冲电流进而激发外部横磁线圈在真空灭弧室两侧产生瞬时外部强磁场，电弧在外部强磁场的作用下运动到触头边缘，并且迅速拉伸到较大的长度使电弧电压显著增大，从而使故障电流转移至电力电子支路。而且多组横向强磁线圈循环作用，使得每次电弧运动方向和电弧拉伸时弧根所在区域不同，提高触头的寿命和弧压增强的稳定性。命和弧压增强的稳定性。命和弧压增强的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种多路径电弧转移装置、控制方法及直流断路器


[0001]本申请涉及柔性直流电网
，具体涉及一种多路径电弧转移装置、控制方法及直流断路器。

技术介绍

[0002]直流输电是远距离传输电能最佳方案之一，柔性直流输电系统将风能、太阳能和水力发电等可再生清洁能源在不同地区之间互联，使得可再生清洁能源的利用变的越来越高效。但是相比与交流电网，直流电网系统故障电流无过零点，所以传统的交流断路器在直流系统中并不适用，并且直流系统中故障电流上升非常迅速，所以直流电网的迅速推广对直流断路器等保护装置提出了极高的要求。
[0003]目前用于直流电网系统的直流断路器分为三种。第一种是电力电子式直流断路器，它利用利用电力电子模块承载额定电流和开断故障电流，具有开断时间短的优点，但其存在价格昂贵和通态损耗大的缺点。第二种是机械式直流断路器，主通流支路采用机械开关来承载额定电流，具有通态损耗低的优点，并且通过提高人工过零电流支路中的电容电压来有效地提高分断能力，但其存在开断小电流不理想的问题。第三种是混合式直流断路器，主通流支路中利用固态开关使得电流转移至电力电子支路，由于它的高效稳定，目前成为中高压直流断路器领域发展的核心技术之一，但由于其主支路存在电力电子模块，所以存在通态损耗低的特点。
[0004]为了减少混合式直流断路器的通态损耗，利用电弧电压换流的直流断路器应运而生，但是由于目前推广的真空灭弧室弧压较低，使得自然换流能力难以提高。而且在电弧室中电弧会始终沿一个方向运动，并在该方向边缘拉伸，所以会导致触头在该区域烧损非常严重

技术实现思路

[0005]本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种多路径电弧转移装置，其特征在于，包括：在电弧室内触头位置环绕设置的多组横向强磁线圈，所述横向强磁线圈的第一端与供能装置的第一端电连接，控制驱动装置分别与所述横向强磁线圈的第二端和所述供能装置的第二端电连接。
[0007]采用上述实现方式，当直流断路器动作产生电弧时，触发外加横向磁电路，横向强磁线圈作为电感存在，供能装置放电在线圈中产生脉冲电流进而激发外部横磁线圈在真空灭弧室两侧产生瞬时外部强磁场，电弧在外部强磁场的作用下运动到触头边缘，并且迅速拉伸到较大的长度使电弧电压显著增大，从而使故障电流转移至电力电子支路。而且多组横向强磁线圈循环作用，使得每次电弧运动方向和电弧拉伸时弧根所在区域不同，提高触头的寿命和弧压增强的稳定性。
[0008]结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述横向强磁线圈包括第
一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈一体设置且设置在所述触头的两侧，所述第一线圈和第二线圈的轴线垂直连接线穿过所述触头的中心。
[0009]结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，不同所述横向强磁线圈环绕所述触头交叉设置。
[0010]结合第一方面第一或二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述供能装置包括储能电容和续流二极管，所述储能电容和续流二极管并联设置，所述储能电容的第一端与第一线圈电连接，所述储能电容的第二端与控制驱动装置电连接，所述控制驱动装置与所述第二线圈电连接。
[0011]结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述控制驱动装置包括控制器和晶闸管，所述控制器与所述晶闸管的驱动端电连接，所述晶闸管的第一端与所述储能电容的第二端电连接，所述晶闸管的第二端与所述第二线圈电连接。
[0012]结合第一方面或第一方面第一至四种任一可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述横向强磁线圈设置有2
‑
4组。
[0013]第二方面，本申请实施例提供了一种多路径电弧转移装置控制方法，用于控制第一方面或第一方面任一可能实现方式所述的多路径电弧转移装置，所述方法包括：当电弧室内动触头和静触头之间产生电弧时，控制器控制第一晶闸管导通，所述第一晶闸管为多路径电弧转移装置中的任一晶闸管；第一晶闸管导通后，储能电容为与所述第一晶闸管电连接的第一横向强磁线圈供电产生强磁场，控制电弧运动到垂直于第一横向强磁线圈的两个线圈中心线的触头边沿并迅速拉伸；当再次产生电弧时，保持第一晶闸管关闭，导通其他任一晶闸管，控制电弧运动到触头不同边沿处拉伸。
[0014]结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，当直流断路器多次动作产生电弧时，控制横向强磁线圈通电的晶闸管依次循环触发，使得电弧运动轨迹和拉伸位置依次出现在触头不同区域。
[0015]第三方面，本申请实施例提供了一种直流断路器，包括：并联连接的主通流支路、电子电力支路和耗能支路，所述主通流支路内设置有第一方面或第一方面任一可能实现方式所述的多路径电弧转移装置。
附图说明
[0016]图1为本申请实施例提供的一种多路径电弧转移装置的结构示意图；
[0017]图2为本申请实施例提供的外加横向强磁场真空灭弧室的结构和原理示意图；
[0018]图3为本申请实施例提供的多路径电弧转移装置工作示意图；
[0019]图4为本申请实施例提供的一种多路径电弧转移装置控制方法的流程示意图；
[0020]图5为本申请实施例提供的一种直流断路器的示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。
[0022]图1为本申请实施例提供的一种多路径电弧转移装置的结构示意图，参见图1，本实施例中的多路径电弧转移装置，包括：在电弧室触头位置环绕设置的三组横向强磁线圈，
所述横向强磁线圈的第一端与供能装置的第一端电连接，控制驱动装置分别与所述横向强磁线圈的第二端和所述供能装置的第二端电连接。
[0023]所述横向强磁线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈一体设置且设置在所述触头的两侧，所述第一线圈和第二线圈的轴线垂直连接线穿过所述触头的中心。具体地，图1中三组横向强磁线圈a、b和c，横向强磁线圈a包括线圈a
‑
1和a
‑
2，横向强磁线圈b包括线圈b
‑
1和b
‑
2，横向强磁线圈c包括线圈c
‑
1和c
‑
2。线圈a
‑
1和a
‑
2的轴线垂直连接中心线、线圈b
‑
1和b
‑
2的轴线垂直连接中心线和线圈c
‑
1和c
‑
2的轴线垂直连接中心线均穿过触头的中心。
[0024]进一步参见图1，图1中横向强磁线圈a、b和c的线圈环绕触头交叉设置，以线圈a
‑
1未开始顺时针环绕依次为线圈b
‑
1、线圈c
‑
1、线圈a
‑
2、线圈b
‑
2和线圈c
‑
2。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多路径电弧转移装置，其特征在于，包括：在电弧室触头位置环绕设置的多组横向强磁线圈，所述横向强磁线圈的第一端与供能装置的第一端电连接，控制驱动装置分别与所述横向强磁线圈的第二端和所述供能装置的第二端电连接。2.根据权利要求1所述的多路径电弧转移装置，其特征在于，所述横向强磁线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈一体设置且设置在所述触头的两侧，所述第一线圈和第二线圈的轴线垂直连接线穿过所述触头的中心。3.根据权利要求2所述的多路径电弧转移装置，其特征在于，不同所述横向强磁线圈环绕所述触头交叉设置。4.根据权利要求2或3所述的多路径电弧转移装置，其特征在于，所述供能装置包括储能电容和续流二极管，所述储能电容和续流二极管并联设置，所述储能电容的第一端与第一线圈电连接，所述储能电容的第二端与控制驱动装置电连接，所述控制驱动装置与所述第二线圈电连接。5.根据权利要求4所述的多路径电弧转移装置，其特征在于，所述控制驱动装置包括控制器和晶闸管，所述控制器与所述晶闸管的驱动端电连接，所述晶闸管的第一端与所述储能电容的第二端电连接，所述晶闸管的第二端与所述第二线圈电连接。6.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，刘凯，肖凌风，罗光荣，张志成，谢文刚，宋中建，
申请(专利权)人：山东泰开高压开关有限公司，
类型：发明
国别省市：