[发明专利]一种采用外施旋转磁场的真空灭弧室及其开断直流方法

说明书

本发明公开了一种采用外施旋转磁场的真空灭弧室及其开断直流方法，属于电力系统断路器领域；采用旋转磁场的真空灭弧室包括真空灭弧室和若干外部线圈单元；开断方法：1)故障发生时，真空灭弧室触头打开，产生电弧；2)在真空灭弧室外部布置的若干对线圈中通具有相位差的电流，产生旋转磁场；3)电弧在旋转磁场作用下运动，电弧电压上升至系统电压，电弧熄灭，从而实现开断。

技术领域

本发明涉及电力系统断路器技术领域，具体涉及一种采用外施旋转磁场的真空灭弧室及其开断直流方法。

背景技术

1.低压直流电力系统在舰船电力系统、电信设备配电系统、地铁等轨道交通牵引配电系统和可再生能源构成的直流微电网领域有着越来越广泛的应用。低压直流断路器是低压直流电网安全运行和保护的关键设备，其性能对系统保护策略的制定和工程实现都非常关键。但是由于直流电流没有自然过零点，开断过程中熄弧主要依靠提高电弧电压限制电流来实现。目前低压直流断路器中比较成熟的限流技术有1)利用电弧的近阴极压降，采用金属栅片等将电弧分割成串联短弧，提高电弧电压；2)利用磁场使电弧横向拉长；3)增加灭弧室中气体介质压力或者吹弧。目前，低压直流开断主要采用空气断路器，体积较大，开断时间较长。

2.真空断路器具有体积小，维护简单、可靠性高以及对外界环境影响小等优点在中压交流领域得到了广泛的应用。但真空断路器熄弧时电弧电压较小，从而限制了其在低压直流开断领域的应用。

由上可知，一方面，低压直流开断领域对断路器的性能有着更高的要求，另一方面，真空断路器具有一系列优良的性能。但想要将真空断路器应用于低压直流开断，需要采用有效的技术手段来提高真空电弧电压，强制电流过零。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种采用外施旋转磁场的真空灭弧室及其开断直流方法，能够将真空灭弧室应用于低压直流开断，提高真空电弧电压，限制电流，实现快速可靠开断，保障系统安全运行。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种采用外施旋转磁场的真空灭弧室，由真空灭弧室1和外部旋转磁场发生装置组成，所述的旋转磁场发生装置主要由若干对空间上对称布置于真空灭弧室周围的线圈单元2组成，每对线圈单元2中通过具有一定相位差的电流i₁、i₂…i_n。

进一步的，外部旋转磁场发生装置产生的旋转磁场的方向与燃弧时电弧的弧柱轴线方向不平行，旋转磁场有垂直于弧柱轴线的分量。

进一步的，每对线圈单元2由两个相对的线圈串联而成，每个线圈由外包绝缘漆皮的良导体如铜线多层绕制而成。

进一步的，每对线圈单元中通过的电流分别为i₁、i₂…i_n，i₁、i₂…i_n幅值任意，可以相等也可以不等。

进一步的，每对线圈单元中通过的电流i₁、i₂…i_n的频率f₁、f₂…f_n任意，可以相等也可以不等。

进一步的，每对线圈单元中通过的电流i₁、i₂…i_n的初始相位θ₁、θ₂…θ_n可以相差任意度数。