本發(fā)明屬于電路保護(hù)設(shè)備，尤其是涉及一種高壓直流斷路器。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，高壓直流輸電因高效、損耗低等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用，高壓直流斷路器作為其中關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著在故障時(shí)快速切斷直流電流，保護(hù)線路與設(shè)備安全的重任，它確保了電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性，為大規(guī)模電力調(diào)配提供了有力保障。

2、當(dāng)前，常見的高壓直流斷路器包括機(jī)械式高壓直流斷路器、全固態(tài)高壓直流斷路器、混合式高壓直流斷路器、液電式高壓直流斷路器等，各個(gè)斷路器均具有自身的優(yōu)缺點(diǎn)，例如，機(jī)械式高壓直流斷路器成本較低，但開斷速度慢，全固態(tài)高壓直流斷路器響應(yīng)速度快，卻導(dǎo)通損耗大，而其中混合式高壓直流斷路器綜合了機(jī)械式的成本優(yōu)勢(shì)與固態(tài)式的快速開斷能力，既具備較低的導(dǎo)通損耗，又能在短時(shí)間內(nèi)切斷故障電流，不易產(chǎn)生電弧，故應(yīng)用較為廣泛，例如專利公告號(hào)為cn103618298b公開的一種高壓直流斷路器；

3、在電力系統(tǒng)中，混合式高壓直流斷路器承擔(dān)著關(guān)鍵的電路保護(hù)任務(wù)，然而，當(dāng)它長時(shí)間處于工作狀態(tài)時(shí)，會(huì)面臨一系列復(fù)雜工況，例如運(yùn)行環(huán)境中的高溫，會(huì)加速固態(tài)開關(guān)內(nèi)部電子元件的老化，隨著溫度升高，電子遷移現(xiàn)象加劇，半導(dǎo)體材料的性能發(fā)生改變，導(dǎo)致固態(tài)開關(guān)的性能劣化，從而影響其響應(yīng)速度，當(dāng)斷路器的控制端接收到故障信號(hào)，向固態(tài)開關(guān)發(fā)送指令時(shí)，由于固態(tài)開關(guān)響應(yīng)遲緩，與之協(xié)同工作的機(jī)械開關(guān)斷開速度也會(huì)受到牽連而變慢，在此期間，部分過載電流無法被及時(shí)阻斷，依舊會(huì)流向負(fù)載，削弱了斷路器對(duì)負(fù)載的保護(hù)效果，威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提供一種高壓直流斷路器。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：一種高壓直流斷路器，包括斷路器主體，所述斷路器主體的內(nèi)部設(shè)置有控制主板、保護(hù)電路單元，外部供電端通過保護(hù)電路單元為負(fù)載進(jìn)行供電，還包括：

3、冗余耗能單元，設(shè)置在斷路器主體的輸出端與負(fù)載的輸入端之間，所述冗余耗能單元與保護(hù)電路單元的輸出端電性連接，所述冗余耗能單元的輸出端與負(fù)載的輸入端電性連接；

4、散熱單元，安裝在所述斷路器主體的外側(cè)壁，且散熱單元與斷路器主體的內(nèi)部相連通，所述散熱單元和斷路器主體的內(nèi)部均填充有保護(hù)氣體，所述冗余耗能單元的內(nèi)部設(shè)置有調(diào)阻機(jī)構(gòu)；

5、預(yù)警機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述散熱單元的內(nèi)部，所述預(yù)警機(jī)構(gòu)與調(diào)阻機(jī)構(gòu)電性連接，所述調(diào)阻機(jī)構(gòu)與散熱單元電性連接。

6、優(yōu)選的，所述保護(hù)電路單元包括機(jī)械開關(guān)通斷電路、固態(tài)開關(guān)切換電路和耗能電路，在電路正常工作時(shí)，外部供電端通過機(jī)械開關(guān)通斷電路和固態(tài)開關(guān)切換電路為負(fù)載進(jìn)行供電，當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)，固態(tài)開關(guān)切換電路進(jìn)行切換動(dòng)作，使切斷機(jī)械開關(guān)通斷電路斷開，并配合耗能電路消耗過載電流。

7、優(yōu)選的，所述冗余耗能單元包括雙擲開關(guān)和蓄電池組件，所述機(jī)械開關(guān)通斷電路的輸出端與雙擲開關(guān)的輸入端電性連接，所述雙擲開關(guān)的其中一個(gè)輸出端與負(fù)載的輸入端電性連接，所述雙擲開關(guān)的另一個(gè)輸出端與調(diào)阻機(jī)構(gòu)的輸入端電性連接，所述調(diào)阻機(jī)構(gòu)的輸出端與負(fù)載的輸入端電性連接，所述蓄電池組件的正負(fù)兩端分別電性連接有計(jì)時(shí)開關(guān)和常閉型開關(guān)，且計(jì)時(shí)開關(guān)和常閉型開關(guān)與雙擲開關(guān)的供電端電性連接，所述常閉型開關(guān)與固態(tài)開關(guān)切換電路電性連接，所述計(jì)時(shí)開關(guān)閉合時(shí)，計(jì)時(shí)開關(guān)會(huì)斷開常閉型開關(guān)的供電回路，所述常閉型開關(guān)斷開時(shí)，常閉型開關(guān)會(huì)斷開計(jì)時(shí)開關(guān)的供電電路。

8、優(yōu)選的，所述散熱單元包括固定安裝在斷路器主體外側(cè)壁的圓套，所述圓套的端部安裝有可拆卸的端板，所述端板的側(cè)壁安裝有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，且驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的輸出端與端板的側(cè)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述圓套的內(nèi)部設(shè)置有扇葉，且驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的輸出端驅(qū)動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，所述斷路器主體的側(cè)壁位于圓套內(nèi)側(cè)的位置固定插接有多個(gè)進(jìn)氣管，所述斷路器主體遠(yuǎn)離圓套一側(cè)的側(cè)壁固定連通有回流罩，且回流罩與圓套之間共同固定連通有一組外循環(huán)散熱管，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)與控制主板電性連接。

9、優(yōu)選的，所述調(diào)阻機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在斷路器主體側(cè)壁的隔磁中空板，所述隔磁中空板的內(nèi)部固定安裝有左絕緣柱，且左絕緣柱的端部固定安裝有電阻棒，所述電阻棒遠(yuǎn)離右絕緣柱的一端與隔磁中空板共同安裝有右絕緣柱，所述隔磁中空板的內(nèi)部固定安裝有電磁推桿，且電磁推桿的伸縮端安裝有絕緣推塊，所述絕緣推塊的側(cè)壁固定插接有導(dǎo)電滑環(huán)，且導(dǎo)電滑環(huán)與電阻棒的桿壁滑動(dòng)接觸，所述控制主板根據(jù)故障信號(hào)輸入的強(qiáng)度控制電磁推桿工作，所述雙擲開關(guān)的輸出端通過電阻棒靠近左絕緣柱的一端及導(dǎo)電滑環(huán)與負(fù)載的輸入端電性連接。

10、優(yōu)選的，所述預(yù)警機(jī)構(gòu)包括可拆卸插接在斷路器主體端面的溫度檢測(cè)探頭，且溫度檢測(cè)探頭的檢測(cè)端設(shè)置在斷路器主體的內(nèi)部，所述控制主板根據(jù)溫度檢測(cè)探頭輸出的電信號(hào)控制電磁推桿工作，所述電阻棒靠近右絕緣柱的一端通過導(dǎo)電滑環(huán)和控制主板與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)電性連接，所述斷路器主體的外側(cè)壁位于圓套內(nèi)側(cè)的位置安裝有光電開關(guān)，所述端板的側(cè)壁固定插接有與光電開關(guān)同軸的射光燈，所述扇葉設(shè)置在光電開關(guān)與射光燈之間，且射光燈發(fā)射的光線通過扇葉的葉片縫隙投射至光電開關(guān)的感光端，所述光電開關(guān)和射光燈均與控制主板電性連接，所述控制主板設(shè)置有計(jì)數(shù)模塊，且計(jì)數(shù)模塊根據(jù)光電開關(guān)輸出的電信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。

11、優(yōu)選的，所述回流罩的側(cè)壁安裝有氣體濃度檢測(cè)探頭，且氣體濃度檢測(cè)探頭的檢測(cè)端設(shè)置在回流罩的內(nèi)部，所述氣體濃度檢測(cè)探頭用于檢測(cè)保護(hù)氣體的濃度，且氣體濃度檢測(cè)探頭與控制主板電性連接。

12、優(yōu)選的，所述端板的側(cè)壁安裝有蜂鳴器和無線信號(hào)發(fā)射模塊，所述控制主板根據(jù)氣體濃度檢測(cè)探頭反饋的電信號(hào)和計(jì)數(shù)模塊反饋的電信號(hào)控制蜂鳴器和無線信號(hào)發(fā)射模塊工作。

13、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，一種高壓直流斷路器的優(yōu)點(diǎn)在于：

14、1、通過設(shè)置的斷路器主體、控制主板、保護(hù)電路單元的相互配合，可以對(duì)負(fù)載進(jìn)行緊急電路保護(hù)，采用混合式切換的方式，具備較低的導(dǎo)通損耗，又能在短時(shí)間內(nèi)切斷故障電流，不易產(chǎn)生電弧，而通過設(shè)置的冗余耗能單元，可以基于保護(hù)電路單元的響應(yīng)速度，在保護(hù)電路單元響應(yīng)速度過慢時(shí)，二次切換，并對(duì)電流進(jìn)行減耗，確保進(jìn)入負(fù)載內(nèi)部電流的安全性，提高對(duì)負(fù)載的保護(hù)效果，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性運(yùn)行。

15、2、通過設(shè)置的散熱單元，可以對(duì)斷路器主體進(jìn)行散熱降溫，盡量避免斷路器主體產(chǎn)生高溫影響保護(hù)電路單元的固態(tài)開關(guān)的響應(yīng)速度，從而降低冗余耗能單元的啟閉頻率，利于維持整個(gè)斷路器主體的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

16、3、通過設(shè)置的預(yù)警機(jī)構(gòu)，配合散熱單元和冗余耗能單元的調(diào)阻機(jī)構(gòu)，可以基于斷路器主體內(nèi)部的溫度，自動(dòng)對(duì)斷路器主體的運(yùn)行進(jìn)行計(jì)量，并提醒相關(guān)人員及時(shí)對(duì)斷路器主體進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，配合冗余耗能單元二次切換的方式，能夠進(jìn)一步降低因固態(tài)開關(guān)響應(yīng)速度不及時(shí)導(dǎo)致對(duì)負(fù)載保護(hù)效果變差的現(xiàn)象。

技術(shù)特征：

1.一種高壓直流斷路器，包括斷路器主體(1)，所述斷路器主體(1)的內(nèi)部設(shè)置有控制主板(2)、保護(hù)電路單元(3)，外部供電端(4)通過保護(hù)電路單元(3)為負(fù)載(5)進(jìn)行供電，其特征在于，還包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直流斷路器，其特征在于，所述保護(hù)電路單元(3)包括機(jī)械開關(guān)通斷電路(31)、固態(tài)開關(guān)切換電路(32)和耗能電路(33)，在電路正常工作時(shí)，外部供電端(4)通過機(jī)械開關(guān)通斷電路(31)和固態(tài)開關(guān)切換電路(32)為負(fù)載(5)進(jìn)行供電，當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)，固態(tài)開關(guān)切換電路(32)進(jìn)行切換動(dòng)作，使切斷機(jī)械開關(guān)通斷電路(31)斷開，并配合耗能電路(33)消耗過載電流。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高壓直流斷路器，其特征在于，所述冗余耗能單元(6)包括雙擲開關(guān)(61)和蓄電池組件(62)，所述機(jī)械開關(guān)通斷電路(31)的輸出端與雙擲開關(guān)(61)的輸入端電性連接，所述雙擲開關(guān)(61)的其中一個(gè)輸出端與負(fù)載(5)的輸入端電性連接，所述雙擲開關(guān)(61)的另一個(gè)輸出端與調(diào)阻機(jī)構(gòu)(8)的輸入端電性連接，所述調(diào)阻機(jī)構(gòu)(8)的輸出端與負(fù)載(5)的輸入端電性連接，所述蓄電池組件(62)的正負(fù)兩端分別電性連接有計(jì)時(shí)開關(guān)(63)和常閉型開關(guān)(64)，且計(jì)時(shí)開關(guān)(63)和常閉型開關(guān)(64)與雙擲開關(guān)(61)的供電端電性連接，所述常閉型開關(guān)(64)與固態(tài)開關(guān)切換電路(32)電性連接，所述計(jì)時(shí)開關(guān)(63)閉合時(shí)，計(jì)時(shí)開關(guān)(63)會(huì)斷開常閉型開關(guān)(64)的供電回路，所述常閉型開關(guān)(64)斷開時(shí)，常閉型開關(guān)(64)會(huì)斷開計(jì)時(shí)開關(guān)(63)的供電電路。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高壓直流斷路器，其特征在于，所述散熱單元(7)包括固定安裝在斷路器主體(1)外側(cè)壁的圓套(71)，所述圓套(71)的端部安裝有可拆卸的端板(72)，所述端板(72)的側(cè)壁安裝有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(73)，且驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(73)的輸出端與端板(72)的側(cè)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述圓套(71)的內(nèi)部設(shè)置有扇葉(74)，且驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(73)的輸出端驅(qū)動(dòng)扇葉(74)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述斷路器主體(1)的側(cè)壁位于圓套(71)內(nèi)側(cè)的位置固定插接有多個(gè)進(jìn)氣管(75)，所述斷路器主體(1)遠(yuǎn)離圓套(71)一側(cè)的側(cè)壁固定連通有回流罩(76)，且回流罩(76)與圓套(71)之間共同固定連通有一組外循環(huán)散熱管(77)，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(73)與控制主板(2)電性連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高壓直流斷路器，其特征在于，所述調(diào)阻機(jī)構(gòu)(8)包括設(shè)置在斷路器主體(1)側(cè)壁的隔磁中空板(81)，所述隔磁中空板(81)的內(nèi)部固定安裝有左絕緣柱(82)，且左絕緣柱(82)的端部固定安裝有電阻棒(83)，所述電阻棒(83)遠(yuǎn)離右絕緣柱(84)的一端與隔磁中空板(81)共同安裝有右絕緣柱(84)，所述隔磁中空板(81)的內(nèi)部固定安裝有電磁推桿(85)，且電磁推桿(85)的伸縮端安裝有絕緣推塊(86)，所述絕緣推塊(86)的側(cè)壁固定插接有導(dǎo)電滑環(huán)(87)，且導(dǎo)電滑環(huán)(87)與電阻棒(83)的桿壁滑動(dòng)接觸，所述控制主板(2)根據(jù)故障信號(hào)輸入的強(qiáng)度控制電磁推桿(85)工作，所述雙擲開關(guān)(61)的輸出端通過電阻棒(83)靠近左絕緣柱(82)的一端及導(dǎo)電滑環(huán)(87)與負(fù)載(5)的輸入端電性連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高壓直流斷路器，其特征在于，所述預(yù)警機(jī)構(gòu)(9)包括可拆卸插接在斷路器主體(1)端面的溫度檢測(cè)探頭(91)，且溫度檢測(cè)探頭(91)的檢測(cè)端設(shè)置在斷路器主體(1)的內(nèi)部，所述控制主板(2)根據(jù)溫度檢測(cè)探頭(91)輸出的電信號(hào)控制電磁推桿(85)工作，所述電阻棒(83)靠近右絕緣柱(84)的一端通過導(dǎo)電滑環(huán)(87)和控制主板(2)與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(73)電性連接，所述斷路器主體(1)的外側(cè)壁位于圓套(71)內(nèi)側(cè)的位置安裝有光電開關(guān)(92)，所述端板(72)的側(cè)壁固定插接有與光電開關(guān)(92)同軸的射光燈(93)，所述扇葉(74)設(shè)置在光電開關(guān)(92)與射光燈(93)之間，且射光燈(93)發(fā)射的光線通過扇葉(74)的葉片縫隙投射至光電開關(guān)(92)的感光端，所述光電開關(guān)(92)和射光燈(93)均與控制主板(2)電性連接，所述控制主板(2)設(shè)置有計(jì)數(shù)模塊(94)，且計(jì)數(shù)模塊(94)根據(jù)光電開關(guān)(92)輸出的電信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高壓直流斷路器，其特征在于，所述回流罩(76)的側(cè)壁安裝有氣體濃度檢測(cè)探頭(10)，且氣體濃度檢測(cè)探頭(10)的檢測(cè)端設(shè)置在回流罩(76)的內(nèi)部，所述氣體濃度檢測(cè)探頭(10)用于檢測(cè)保護(hù)氣體的濃度，且氣體濃度檢測(cè)探頭(10)與控制主板(2)電性連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高壓直流斷路器，其特征在于，所述端板(72)的側(cè)壁安裝有蜂鳴器(11)和無線信號(hào)發(fā)射模塊(12)，所述控制主板(2)根據(jù)氣體濃度檢測(cè)探頭(10)反饋的電信號(hào)和計(jì)數(shù)模塊(94)反饋的電信號(hào)控制蜂鳴器(11)和無線信號(hào)發(fā)射模塊(12)工作。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電路保護(hù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高壓直流斷路器，包括斷路器主體，所述斷路器主體的內(nèi)部設(shè)置有控制主板、保護(hù)電路單元，外部供電端通過保護(hù)電路單元為負(fù)載進(jìn)行供電，還包括：冗余耗能單元，冗余耗能單元設(shè)置在斷路器主體的輸出端與負(fù)載的輸入端之間，所述冗余耗能單元與保護(hù)電路單元的輸出端電性連接，所述冗余耗能單元的輸出端與負(fù)載的輸入端電性連接。本發(fā)明采用混合式切換方式，可以對(duì)負(fù)載進(jìn)行緊急電路保護(hù)，且可以在混合式切換方式響應(yīng)過慢時(shí)二次切換減耗，提高對(duì)負(fù)載的保護(hù)效果，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)還能夠降低高溫對(duì)固態(tài)開關(guān)的影響，并基于溫度，自動(dòng)提醒人員對(duì)斷路器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

技術(shù)研發(fā)人員：魏曉峰,魏祎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：通用技術(shù)集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24