[发明专利]混合式气隙和固态断路器及防止电路故障和过载的方法

权利要求书

1.一种混合式气隙和固态断路器，所述混合式气隙和固态断路器包括：

线路输入端子与线路输出端子；

固态装置，所述固态装置被配置在所述线路输入端子与所述线路输出端子之间；

气隙断连单元，所述气隙断连单元在所述线路输入端子与所述线路输出端子之间与所述固态装置串联，所述气隙断连单元包括具有一个或更多个电触点的皮套、具有柱塞的螺线管、一个或更多个常为压缩状态的弹簧、可移动保持件，所述可移动保持件响应于所述螺线管的所述柱塞的移动而移动，并且在正常操作状态下，当不存在短路或不可接受的过载时，所述可移动保持件用于固定所述皮套，使得所述皮套的所述一个或更多个电触点保持在封闭所述线路输入端子与所述线路输出端子之间的气隙的位置处；

控制电路，所述控制电路被配置为，当检测到短路或不可接受的长持续时间过载时，关断所述固态装置，并且生成用于所述螺线管的电脉冲，所述电脉冲使所述螺线管的所述柱塞重新定位所述可移动保持件，使得所述可移动保持件不再保持所述皮套，并且所述一个或更多个常为压缩状态的弹簧能解除压缩并且使所述皮套移位，使得所述皮套的所述一个或更多个电触点不再封闭所述线路输入端子与所述线路输出端子之间的所述气隙。

2.根据权利要求1所述的混合式气隙和固态断路器，其中，所述控制电路包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器和所述第二比较器被配置为确定负载电流的突然增大是由于接入的电阻负载还是由于即将发生的故障。

3.根据权利要求1所述的混合式气隙和固态断路器，其中，所述控制电路包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器和所述第二比较器被配置为区分接入的电阻负载与接入的电感负载。

4.根据权利要求1所述的混合式气隙和固态断路器，其中，所述控制电路包括：

微分器，所述微分器被配置为接收表示流过所述固态装置的线路电流的电信号，并且根据该电信号生成表示所述线路电流的变化率的电信号；

第一比较器，所述第一比较器被配置为将表示所述线路电流的所述变化率的电信号与第一预定最大电流变化率di/dt_max,1进行比较；以及

第二比较器，所述第二比较器被配置为将表示所述线路电流的所述变化率的电信号与比所述第一预定最大电流变化率di/dt_max,1大的第二预定最大电流变化率di/dt_max,2进行比较，

其中，所述控制电路被配置为，当所述线路电流的所述变化率大于所述第二预定最大电流变化率di/dt_max,2时，在雷击期间将所述固态装置保持在接通状态，但如果表示所述线路电流的电信号的幅值大于长时间跳闸阈值电流I_LT，则关断所述固态装置。

5.根据权利要求1所述的混合式气隙和固态断路器，其中，所述控制电路包括感测和驱动电路以及与所述感测和驱动电路分开的微控制器，其中，当检测到短路或不可接受的长持续时间过载时，所述感测和驱动电路关断所述固态装置，所述微控制器被配置为生成所述电脉冲，所述电脉冲触发所述螺线管，并且使所述气隙断连单元打开所述线路输入端子与所述线路输出端子之间的气隙。

6.根据权利要求1所述的混合式气隙和固态断路器，其中，所述控制电路包括微控制器，所述微控制器被配置为，控制所述固态装置的占空比并且促进感应电动机负载的软启动。

7.根据权利要求6所述的混合式气隙和固态断路器，其中，所述微控制器进一步被配置为，控制所述固态装置的切换并且抑制在所述软启动期间发生电压瞬变。

8.根据权利要求1所述的混合式气隙和固态断路器，其中，所述控制电路包括微控制器，所述微控制器被配置为，在涌入事件期间允许流过涌入电流，但是如果所述固态装置在所述涌入事件期间开始在安全工作区外进行操作，则关断所述固态装置。