一種智能切換開(kāi)關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種開(kāi)關(guān)，具體涉及一種智能切換開(kāi)關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，當(dāng)某條供電線路出現(xiàn)故障時(shí)，為了保障用戶的連續(xù)供電，常用的方法是用機(jī)械開(kāi)關(guān)(真空斷路器、3^斷路器等)將用戶從故障線段切換到無(wú)故障的母線上去。機(jī)械開(kāi)關(guān)本身固有的特性使得切換速度和暫態(tài)特性都不是十分理想，不可能做到“無(wú)縫隙”的切換。對(duì)于敏感負(fù)荷而言，一般要求在5?20ms內(nèi)必須切換電源，甚至要求更高，機(jī)械開(kāi)關(guān)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能做到的這一點(diǎn)的。另外，機(jī)械開(kāi)關(guān)在閉合或開(kāi)斷時(shí)，會(huì)由于觸頭震動(dòng)或起弧現(xiàn)象而造成觸發(fā)蝕損、電磁干擾與電能損失，這不但限制了其使用范圍，而且也降低了電氣壽命。
[0003]目前，最新技術(shù)方向是利用基于半導(dǎo)體器件的電力電子開(kāi)關(guān)代替或改造傳統(tǒng)的機(jī)械開(kāi)關(guān)，可以有效解決傳統(tǒng)機(jī)械開(kāi)關(guān)的固有問(wèn)題，大大提高切換速度和開(kāi)關(guān)的使用壽命，滿足敏感負(fù)荷對(duì)供電可靠性和電能質(zhì)量的苛刻要求。此類快速切換開(kāi)關(guān)按結(jié)構(gòu)型式可分為純半導(dǎo)體器件和復(fù)合開(kāi)關(guān)(也稱組合開(kāi)頭)型式兩種，前者可以由晶閘管、門(mén)極關(guān)斷晶閘管(GTO)或集成門(mén)極換向晶閘管(IGCT)閥構(gòu)成，后者可以是半導(dǎo)體器件與機(jī)械開(kāi)關(guān)的有機(jī)組入口 ο
[0004]1、完全基于電力電子器件的切換開(kāi)關(guān)
[0005]由于晶閘管的觸發(fā)次數(shù)沒(méi)有限制，而且導(dǎo)通迅速，因此非常適用于頻繁投切場(chǎng)合下的切換。應(yīng)用時(shí)，通常采用兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管的閥組件構(gòu)成投切開(kāi)關(guān)。為了避免合閘涌流對(duì)晶閘管的沖擊，工程中必須采取過(guò)零觸發(fā)措施。這里過(guò)零觸發(fā)方案一般是指在晶閘管兩端電壓為零的瞬間發(fā)出觸發(fā)信號(hào)。此類技術(shù)方案的主要缺點(diǎn)是晶閘管損耗較大，必須采取相應(yīng)的散熱措施。此外，在高電壓(1kV級(jí)以上)場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)，受限于現(xiàn)有晶閘管制造水平，往往需要12?24只晶閘管(5400V)通過(guò)串并聯(lián)構(gòu)成閥組件，工程造價(jià)也高。
[0006]2、復(fù)合開(kāi)關(guān)
[0007]為了避免機(jī)械開(kāi)關(guān)動(dòng)作緩慢、接觸器不能頻繁動(dòng)作以及晶閘管損耗大的缺點(diǎn)，人們將機(jī)械開(kāi)關(guān)(接觸器)與晶閘管有機(jī)地并聯(lián)組合構(gòu)成復(fù)合開(kāi)關(guān)，在切換過(guò)程中，對(duì)于要投入的線路，首先使用晶閘管過(guò)零觸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)投入，然后接通機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)保持負(fù)荷的連續(xù)供電，這樣就避免了投切時(shí)的涌流，又避免了晶閘管連續(xù)運(yùn)行時(shí)的損耗。對(duì)于要切除的線路，首先發(fā)出觸發(fā)信號(hào)使晶閘管導(dǎo)通，然后斷開(kāi)機(jī)械開(kāi)關(guān)，最后撤銷(xiāo)觸發(fā)信號(hào)使晶閘管電流過(guò)零關(guān)斷，這樣就避免了機(jī)械開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)的電弧，提高了機(jī)械開(kāi)關(guān)的壽命。復(fù)合開(kāi)關(guān)中的晶閘管只在接通與斷開(kāi)電容器的瞬間使用，損耗很小，無(wú)須考慮散熱措施。此類復(fù)合開(kāi)關(guān)技術(shù)方案的主要缺點(diǎn)是，由于使用晶閘管，設(shè)備成本較高，并且引入晶閘管驅(qū)動(dòng)電路，需要精確實(shí)現(xiàn)過(guò)零觸發(fā)，否則仍存在起弧，降低了設(shè)備的整體可靠性?，F(xiàn)有工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，接觸器觸點(diǎn)仍會(huì)燒損。
[0008]因此，需要提供一種具有無(wú)弧、快速、低損耗、高可靠性的切換開(kāi)關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本實(shí)用新型提供了一種智能切換開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)包括并聯(lián)連接的機(jī)械開(kāi)關(guān)單元和全控型固態(tài)開(kāi)關(guān)單元。
[0010]優(yōu)選的，所述全控型固態(tài)開(kāi)關(guān)單元包括串聯(lián)連接的全控型器件和二極管；所述二極管的陰極與全控型器件的集電極連接；所述全控型器件兩端反向并聯(lián)有一個(gè)二極管；
[0011]優(yōu)選的，所述全控型固態(tài)開(kāi)關(guān)單元包括兩個(gè)串聯(lián)連接的全控型器件，每個(gè)全控型器件的兩端均反向并聯(lián)有一個(gè)二極管；
[0012]優(yōu)選的，所述全控型器件反向連接，一個(gè)全控型器件的發(fā)射極與另一個(gè)全控型器件的集電極相連；
[0013]優(yōu)選的，所述機(jī)械開(kāi)關(guān)單元中的機(jī)械開(kāi)關(guān)為交流接觸器；
[0014]優(yōu)選的，所述機(jī)械開(kāi)關(guān)單元中的機(jī)械開(kāi)關(guān)為磁保持繼電器和單穩(wěn)態(tài)繼電器中任一種繼電器；
[0015]優(yōu)選的，將所述開(kāi)關(guān)串聯(lián)接入輸電線后，每條輸電線中所述開(kāi)關(guān)的全控型固態(tài)開(kāi)關(guān)單兀的結(jié)構(gòu)完全相同；
[0016]優(yōu)選的，所述開(kāi)關(guān)還包括驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械開(kāi)關(guān)單元導(dǎo)通或者斷開(kāi)，以及驅(qū)動(dòng)所述全控型固態(tài)開(kāi)關(guān)單元導(dǎo)通或者斷開(kāi)。
[0017]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)異效果是:
[0018]1、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，機(jī)械開(kāi)關(guān)單元和全控型固態(tài)開(kāi)關(guān)單元并聯(lián)連接，在開(kāi)關(guān)切換過(guò)程中，全控型固態(tài)開(kāi)關(guān)可以保護(hù)機(jī)械開(kāi)關(guān)單元的觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)弧切換，極大地延長(zhǎng)機(jī)械開(kāi)關(guān)的使用壽命；
[0019]2、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，全控型固態(tài)開(kāi)關(guān)單元包括串聯(lián)連接的全控型器件和二極管，利用二極管單向?qū)ǖ目P(guān)特性，能夠?qū)θ匦凸虘B(tài)開(kāi)關(guān)單元和機(jī)械開(kāi)關(guān)單元進(jìn)行時(shí)序配合控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)弧快速切換操作；
[0020]3、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，全控型固態(tài)開(kāi)關(guān)中全控型器件在開(kāi)關(guān)閉合過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)切換；
[0021]4、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，由于全控器件導(dǎo)通與截止的特性，以及機(jī)械開(kāi)關(guān)的無(wú)弧切換，智能切換開(kāi)關(guān)的操作時(shí)間理論最大值為2-3ms ;
[0022]5、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，全控器件僅在開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)的瞬間工作，開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)時(shí)由機(jī)械開(kāi)關(guān)承受電流，因此開(kāi)關(guān)損耗低、無(wú)需附加散熱電路；
[0023]6、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，能夠依據(jù)實(shí)際工況對(duì)浪涌電流承受能力的要求，選擇全控器件的類型，極大的降低了開(kāi)關(guān)成本和體積。
【附圖說(shuō)明】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]圖1:本實(shí)用新型實(shí)施例中一種智能切換開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2:本實(shí)用新型實(shí)施例中智能切換開(kāi)關(guān)接入輸電線的應(yīng)用圖A ；
[0027]圖3:本實(shí)用新型實(shí)施例中智能切換開(kāi)關(guān)接入輸電線的應(yīng)用圖B ；
[0028]圖4:基于晶閘管的電子電子開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029]圖5:基于晶閘管和機(jī)械開(kāi)關(guān)的復(fù)合開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或