專利名稱:一種斷路器燃弧時間的控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種斷路器燃弧時間的控制裝置；控制裝置包括充電變壓器、電容器組、電抗器、第一中高壓快速開關(guān)、第二中高壓快速開關(guān)、充電電阻、充電開關(guān)、整流器以及用于控制第一中高壓快速開關(guān)或第二中高壓快速開關(guān)閉合的控制電路；當(dāng)兩組超快速開關(guān)分別與斷路器串聯(lián)和并聯(lián)時，關(guān)合串聯(lián)的開關(guān)，使單頻振蕩回路導(dǎo)通，電壓加在斷路器上，使一定開距下的斷路器產(chǎn)生自擊穿燃??；當(dāng)燃弧時間達(dá)到需要的時間，關(guān)合并聯(lián)的超快速開關(guān)進(jìn)行電流轉(zhuǎn)移，使斷路器電弧熄滅。由于超快速開關(guān)的分散性極小，保證了這兩組開關(guān)關(guān)合時序的準(zhǔn)確性，通過控制電路來完成關(guān)合時序的控制，可以對斷路器的燃弧時間進(jìn)行精確的控制，且電路簡單可靠，容易實現(xiàn)。
【專利說明】一種斷路器燃弧時間的控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于中高壓斷路器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種斷路器燃弧時間的控制 裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 斷路器定開距工況下的燃弧時間控制，對研宄斷路器觸頭的燒蝕特性和電壽命有 重要的作用。通過控制斷路器的燃弧時間，可以研宄電弧能量，燃弧時間對觸頭的燒蝕作 用，從而得到電弧對觸頭的質(zhì)量燒蝕率，進(jìn)而得到觸頭的燒蝕電壽命。
[0003]現(xiàn)有的技術(shù)采用控制繼電器來控制開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)動作，從而實現(xiàn)開關(guān)的投切， 但是現(xiàn)有的技術(shù)一方面因為繼電器動作時間慢，分散性大；另一方面現(xiàn)有技術(shù)采用的開關(guān) 操作機(jī)構(gòu)動作時間也慢，分散性也大。當(dāng)需要兩組開關(guān)關(guān)合時序控制時，由于現(xiàn)有的這些裝 置的分散性達(dá)到10毫秒級，難以做到毫秒級的時序控制，而現(xiàn)在對斷路器觸頭電壽命的研 宄要求需要對燃弧時間進(jìn)行毫秒級的控制。 實用新型內(nèi)容
[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的在于提供了一種可以實現(xiàn)燃弧時間精確 控制的控制裝置。
[0005] 本實用新型提供了一種斷路器燃弧時間的控制裝置，包括充電變壓器T、電容器組 C、電抗器L、第一中高壓快速開關(guān)CB1、第二中高壓快速開關(guān)CB2、充電電阻R、充電開關(guān)K和 整流器D ;所述充電變壓器T的初級繞組用于連接供電電源，所述電抗器L的一端通過所述 充電開關(guān)K連接至所述整流器D的陰極，所述電抗器L的一端還通過所述電容器組C接地； 所述電抗器L的另一端與所述第一中高壓快速開關(guān)CB1的一端連接；所述第一中高壓快速 開關(guān)CB1的另一端用于連接至所述斷路器CB3的一端，所述斷路器CB3的另一端接地；所述 第二中高壓快速開關(guān)CB2與所述斷路器CB3并聯(lián)連接；所述整流器D的陽極通過所述充電 電阻R連接至所述充電變壓器T的次級繞組的一端，所述充電變壓器T的次級繞組的另一 端接地。
[0006] 更進(jìn)一步地，工作時，第一中高壓快速開關(guān)CB1和第二中高壓快速開關(guān)CB2的初始 狀態(tài)為分?jǐn)酄顟B(tài)，斷路器CB3處于定開距工況，關(guān)合充電開關(guān)K，充電變壓器T升高電壓，整 流器D將交流電壓變成直流并對電容器組C進(jìn)行充電，當(dāng)電容器組C充好電后分?jǐn)嗨龀?電開關(guān)K，并分別控制所述第一中高壓快速開關(guān)CB1閉合和所述第二中高壓快速開關(guān)CB2閉 合。
[0007]更進(jìn)一步地，所述控制電路還包括用于控制所述第一中高壓快速開關(guān)CB1或所述 第二中高壓快速開關(guān)CB2閉合的控制電路；所述控制電路包括：依次連接的單片機(jī)和功率 放大電路，連接在所述功率放大電路的第一輸出端的第一晶閘管驅(qū)動電路，連接在所述功 率放大電路的第二輸出端的第二晶閘管驅(qū)動電路，與所述第一晶閘管驅(qū)動電路連接的第一 晶閘管和與所述第二晶閘管驅(qū)動電路連接的第二晶閘管；所述單片機(jī)用于發(fā)出控制所述第 一中高壓快速開關(guān)CB1關(guān)合的第一控制信號或控制所述第二中高壓快速開關(guān)CB2關(guān)合的 第二控制信號；所述功率放大電路用于對所述單片機(jī)發(fā)出的控制信號進(jìn)行放大處理；所述 第一晶閘管驅(qū)動電路用于根據(jù)放大后的第一控制信號產(chǎn)生第一驅(qū)動信號；所述第二晶閘管 驅(qū)動電路用于根據(jù)放大后的第二控制信號產(chǎn)生第二驅(qū)動信號；所述第一晶閘管用于根據(jù)所 述第一驅(qū)動信號導(dǎo)通，使得所述第一中高壓快速開關(guān)CB1的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，控制 所述第一中高壓快速開關(guān)CB1閉合；所述第二晶閘管用于根據(jù)所述第二驅(qū)動信號導(dǎo)通，使 得所述第二中高壓快速開關(guān)CB2的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，控制所述第二中高壓快速開關(guān) CB2閉合。
[0008] 更進(jìn)一步地，所述單片機(jī)發(fā)出用于控制所述第一中高壓快速開關(guān)CB1關(guān)合的第一 控制信號，所述控制信號經(jīng)過所述功率放大電路放大后，進(jìn)入晶閘管驅(qū)動電路產(chǎn)生用于驅(qū) 動晶閘管的驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號經(jīng)過晶閘管，使得晶閘管導(dǎo)通，所述第一中高壓快速開 關(guān)CB1的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，操作機(jī)構(gòu)動作進(jìn)行合閘，所述第一中高壓快速開關(guān)CB1關(guān) 合，電容器組C上的電壓加載到斷路器CB3上，斷路器觸頭間隙擊穿產(chǎn)生電弧，然后單片機(jī) 發(fā)出用于控制所述第二中高壓快速開關(guān)CB2關(guān)合的第二控制信號，使所述第二中高壓快速 開關(guān)CB2關(guān)合，構(gòu)成電流通路，通過斷路器CB3的電流發(fā)生轉(zhuǎn)移，觸頭之間的電弧熄滅，從而 實現(xiàn)燃弧時間的控制。
[0009] 更進(jìn)一步地，當(dāng)所述第一控制信號與所述第二控制信號的時間差小于半個周期 時，即可控制燃弧時間為半個周期。
[0010] 更進(jìn)一步地，所述第一晶閘管驅(qū)動電路和所述第二晶閘管驅(qū)動電路為脈沖變壓 器。
[0011] 本實用新型具有以下優(yōu)點：（1)本實用新型采用特定實驗回路接線法和中高壓超 快速開關(guān)的初始狀態(tài)，可以使通過斷路器的電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)移，與傳統(tǒng)分?jǐn)嚯娐肥闺娀∠?，?弧熄滅迅速，不存在時間延遲，結(jié)構(gòu)原理簡單，具有更高的可靠性。（2)本實用新型采用的中 高壓超快速關(guān)合速度快，分散性小，減小了兩個相同開關(guān)的動作時間差，從而提高了燃弧時 間的控制準(zhǔn)確性。（3)本實用新型開關(guān)關(guān)合時序的控制裝置，采用了晶閘管來控制開關(guān)的操 作機(jī)構(gòu)電源放電回路，動作時間快，分散性小，減小了兩個相同晶閘管的動作時間差，從而 提高了燃弧時間的控制準(zhǔn)確性。

【附圖說明】

[0012] 圖1為本實用新型提供的控制裝置的電路圖；
[0013] 圖2為本實用新型提供的控制裝置的邏輯圖；
[0014] 圖3為本實用新型提供的控制裝置中控制電路的電路圖；
[0015] 圖4是本實用新型的實驗波形示意圖。
[0016] 在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：C為電容器 組，L為電抗器，CB1為第一中高壓快速開關(guān)，CB2為第二中高壓快速開關(guān)，CB3為斷路器，V 為電壓表，A為電流表，R充電電阻，D為整流器，K為充電開關(guān)，T為充電變壓器。

【具體實施方式】
[0017] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0018] 本實用新型采用晶閘管控制中高壓超快速開關(guān)的斥力操作機(jī)構(gòu)，來實現(xiàn)開關(guān)的投 切，晶閘管動作時間快，為微秒級，分散性小，斥力機(jī)構(gòu)關(guān)合速度快，分散性低于1毫秒，通 過控制晶閘管進(jìn)行對兩組超快速開關(guān)的關(guān)合時序控制，最后實現(xiàn)燃弧時間精確控制。
[0019] 本實用新型中的中高壓超快速開關(guān)可以采用公開號為CN203536332U的專利申請 文件中的中高壓超快速開關(guān)，在此不再贅述。
[0020] 在本實用新型中，燃弧時間的控制裝置包括一種試驗回路，所述中高壓超快速開 關(guān)一個與斷路器串聯(lián)，一個與斷路器并聯(lián)，實驗前，兩個快速開關(guān)都處于分?jǐn)酄顟B(tài)，控制電 路控制兩個快速開關(guān)的關(guān)合時序。
[0021] 在本實用新型中，燃弧時間的控制電路包括單片機(jī)、功率放大電路、晶閘管驅(qū)動電 路、晶閘管；單片機(jī)產(chǎn)生控制信號，經(jīng)過功率放大電路連接晶閘管驅(qū)動電路，晶閘管驅(qū)動電 路連接晶閘管控制晶閘管的通斷，晶閘管控制中高壓快速開關(guān)的斥力操作機(jī)構(gòu)電源部分放 電，實現(xiàn)中高壓快速開關(guān)的投切。
[0022] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所 涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023] 本實用新型涉及一種燃弧時間的控制裝置，其包括實驗回路，中高壓超快速開關(guān) 和控制中尚壓快速開關(guān)關(guān)合時序的控制電路。中尚壓超快速開關(guān)一個串聯(lián)于LC單頻振蕩 回路，一個并聯(lián)與斷路器并聯(lián)。中高壓超快速開關(guān)初始狀態(tài)都為分?jǐn)?，斷路器為定開距工 況。當(dāng)電容器組充電完成以后，啟動單片機(jī)發(fā)出信號，信號經(jīng)過放大電路，進(jìn)入晶閘管驅(qū)動 電路產(chǎn)生驅(qū)動晶閘管的信號，信號經(jīng)過晶閘管，晶閘管導(dǎo)通，中高壓超快速開關(guān)的操作機(jī)構(gòu) 電源回路放電，操作機(jī)構(gòu)動作進(jìn)行合閘，CB1關(guān)合，電容器組上的電壓加載到斷路器CB3上， 斷路器CB3觸頭間隙擊穿產(chǎn)生電弧，然后單片機(jī)針對CB2也發(fā)出信號，使CB2關(guān)合，構(gòu)成電 流通路，通過斷路器CB3的電流發(fā)生轉(zhuǎn)移，觸頭之間的電弧熄滅。單片機(jī)對CB1和CB2發(fā)出 的關(guān)合信號的時間差小于半個周期即可以控制燃弧時間為半個周期。其中，中高壓超快速 開關(guān)，與其他類型的開關(guān)相比有關(guān)合速度快，分散性小等特點，這使得2個相同的中高壓超 快速開關(guān)，動作時間差別小，分散性小，提高了燃弧時間控制的準(zhǔn)確性。
[0024] 其中，晶閘管的使用，與繼電器，接觸器等相比有動作速度快，分散性小等特點，這 使得2個相同的晶閘管，動作時間差別小，分散性小，提高了燃弧時間控制的準(zhǔn)確性。
[0025] 本實用新型采用特定實驗回路接線法和中高壓超快速開關(guān)的初始狀態(tài)，可以使通 過斷路器的電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)移，與傳統(tǒng)分?jǐn)嚯娐肥闺娀∠?，電弧熄滅迅速，不存在時間延遲， 結(jié)構(gòu)原理簡單，具有更高的可靠性。
[0026] 本實用新型采用的中高壓超快速關(guān)合速度快，分散性小，減小了兩個相同開關(guān)的 動作時間差，從而提高了燃弧時間的控制準(zhǔn)確性。
[0027] 本實用新型開關(guān)關(guān)合時序的控制電路，采用了晶閘管來控制開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)電源 放電回路，動作時間快，分散性小，減小了兩個相同晶閘管的動作時間差，從而提高了燃弧 時間的控制準(zhǔn)確性。
[0028] 為了更進(jìn)一步的說明本實用新型提供的燃弧時間的控制裝置及控制方法，下面結(jié) 合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029] 圖1示出了本實用新型提供的控制回路中的中高壓超快速開關(guān)接入回路電路圖， 包括：C為電容器組，L為電抗器，CB1，CB2為中高壓快速開關(guān)，CB3為斷路器，V為電壓表， A為電流表，R充電電阻，D為整流器，K為充電開關(guān)，T為充電變壓器。實驗時，CB1，CB2初 始狀態(tài)為分?jǐn)酄顟B(tài)，CB3處于定開距工況，關(guān)合充電開關(guān)K，充電變壓器T升高電壓，整流器 D把交流電壓變成直流對電容器組進(jìn)行充電，電容器組C充好電后，分?jǐn)喑潆婇_關(guān)K。
[0030] 圖2為中尚壓超快速開關(guān)時序控制邏輯圖，圖3中尚壓超快速開關(guān)時序控制電路 電路圖?？刂齐娐钒ǎ簡纹瑱C(jī)，功率放大電路，第一晶閘管驅(qū)動電路，第二晶閘管驅(qū)動電 路，第一晶閘管，第二晶閘管。單片機(jī)對CB1發(fā)出關(guān)合信號，信號經(jīng)過放大電路，進(jìn)入晶閘 管驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動晶閘管的信號，信號經(jīng)過晶閘管，晶閘管導(dǎo)通，中高壓超快速開關(guān)的操 作機(jī)構(gòu)電源回路放電，操作機(jī)構(gòu)動作進(jìn)行合閘，CB1關(guān)合，電容器組上的電壓加載到斷路器 CB3上，斷路器觸頭間隙擊穿產(chǎn)生電弧，然后單片機(jī)針對CB2也發(fā)出關(guān)合信號，使CB2關(guān)合， 構(gòu)成電流通路，通過斷路器CB3的電流發(fā)生轉(zhuǎn)移，觸頭之間的電弧熄滅。單片機(jī)對CB1和 CB2發(fā)出的關(guān)合信號的時間差小于半個周期即可以控制燃弧時間為半個周期。
[0031] 在本實用新型中，第一晶閘管驅(qū)動電路和第二晶閘管驅(qū)動電路均可以為脈沖變壓 器。
[0032] 如圖3所示，控制電路還包括下拉電阻R1、限流電阻R2、限流電阻R3、下拉電阻 R4、電阻R5、電阻R6,二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5和二極管D6 ;單 片機(jī)對CB1發(fā)出關(guān)合信號，信號經(jīng)過下拉電阻R1和限流電阻R2后進(jìn)入達(dá)林頓管ULN2003， 使ULN2003輸出信號到脈沖變壓器，脈沖變壓器產(chǎn)生脈沖信號經(jīng)過二極管Dl、D2、D3和電 阻R5的穩(wěn)壓和整形作用，進(jìn)入第一晶閘管使晶閘管導(dǎo)通；然后單片機(jī)針對CB2也發(fā)出關(guān)合 信號，信號經(jīng)過下拉電阻R4和限流電阻R3后進(jìn)入達(dá)林頓管ULN2003,使ULN2003輸出信號 到脈沖變壓器，脈沖變壓器產(chǎn)生脈沖信號經(jīng)過二極管D4、D5、D6和電阻R6的穩(wěn)壓和整形作 用，進(jìn)入第二晶閘管使晶閘管導(dǎo)通。
[0033] 如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型使用時，按照實驗電路原理圖接好線路，中高壓 超快速開關(guān)CB1和CB2處于分閘狀態(tài)，實驗時，關(guān)合充電開關(guān)K，充電變壓器T升高電壓，整 流器D把交流電壓變成直流對電容器組C進(jìn)行充電，電容器組C充好電后，分?jǐn)喑潆婇_關(guān) K，然后單片機(jī)發(fā)出用于控制CB1關(guān)合的信號，信號經(jīng)過放大電路，進(jìn)入晶閘管驅(qū)動電路產(chǎn) 生驅(qū)動晶閘管的信號，信號經(jīng)過晶閘管，晶閘管導(dǎo)通，中高壓超快速開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)電源回 路放電，操作機(jī)構(gòu)動作進(jìn)行合閘，CB1關(guān)合，電容器組C上的電壓加載到斷路器CB3上，斷路 器觸頭間隙擊穿產(chǎn)生電弧，然后單片機(jī)針對CB2也發(fā)出用于控制CB2關(guān)合的信號，使CB2關(guān) 合，構(gòu)成電流通路，通過斷路器CB3的電流發(fā)生轉(zhuǎn)移，觸頭之間的電弧熄滅。單片機(jī)對CB1 和CB2發(fā)出的關(guān)合信號的時間差小于半個周期即可以控制燃弧時間為半個周期。
[0034] 表實例實驗條件
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種斷路器燃弧時間的控制裝置，其特征在于，包括充電變壓器T、電容器組C、電抗 器L、第一中高壓快速開關(guān)CBl、第二中高壓快速開關(guān)CB2、充電電阻R、充電開關(guān)K和整流器 D ； 所述充電變壓器T的初級繞組用于連接供電電源，所述電抗器L的一端通過所述充電 開關(guān)K連接至所述整流器D的陰極，所述電抗器L的一端還通過所述電容器組C接地；所述 電抗器L的另一端與所述第一中高壓快速開關(guān)CBl的一端連接； 所述第一中高壓快速開關(guān)CBl的另一端用于連接至所述斷路器CB3的一端，所述斷路 器CB3的另一端接地； 所述第二中高壓快速開關(guān)CB2與所述斷路器CB3并聯(lián)連接； 所述整流器D的陽極通過所述充電電阻R連接至所述充電變壓器T的次級繞組的一 端，所述充電變壓器T的次級繞組的另一端接地。2. 如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述控制電路還包括用于控制所述第 一中高壓快速開關(guān)CBl或所述第二中高壓快速開關(guān)CB2閉合的控制電路； 所述控制電路包括：依次連接的單片機(jī)和功率放大電路，連接在所述功率放大電路的 第一輸出端的第一晶閘管驅(qū)動電路，連接在所述功率放大電路的第二輸出端的第二晶閘管 驅(qū)動電路，與所述第一晶閘管驅(qū)動電路連接的第一晶閘管和與所述第二晶閘管驅(qū)動電路連 接的第二晶閘管； 所述單片機(jī)用于發(fā)出控制所述第一中高壓快速開關(guān)CBl關(guān)合的第一控制信號或控制 所述第二中高壓快速開關(guān)CB2關(guān)合的第二控制信號； 所述功率放大電路用于對所述單片機(jī)發(fā)出的控制信號進(jìn)行放大處理； 所述第一晶閘管驅(qū)動電路用于根據(jù)放大后的第一控制信號產(chǎn)生第一驅(qū)動信號； 所述第二晶閘管驅(qū)動電路用于根據(jù)放大后的第二控制信號產(chǎn)生第二驅(qū)動信號； 所述第一晶閘管用于根據(jù)所述第一驅(qū)動信號導(dǎo)通，使得所述第一中高壓快速開關(guān)CBl 的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，控制所述第一中高壓快速開關(guān)CBl閉合； 所述第二晶閘管用于根據(jù)所述第二驅(qū)動信號導(dǎo)通，使得所述第二中高壓快速開關(guān)CB2 的操作機(jī)構(gòu)電源回路放電，控制所述第二中高壓快速開關(guān)CB2閉合。3. 如權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，當(dāng)所述第一控制信號與所述第二控制 信號的時間差小于半個周期時，即可控制燃弧時間為半個周期。4. 如權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，所述第一晶閘管驅(qū)動電路和所述第二 晶閘管驅(qū)動電路為脈沖變壓器。
【文檔編號】H01H73-18GK204271015SQ201420691983
【發(fā)明者】丁璨, 何俊佳, 原浠超, 袁召, 李志兵, 劉北陽, 潘垣 [申請人]華中科技大學(xué), 中國電力科學(xué)研究院