[发明专利]双稳态超高速操动机构、直流断路器及控制方法

说明书

公开了一种双稳态超高速操动机构、直流断路器及控制方法，双稳态超高速操动机构包括触头、电磁斥力机构、分合闸保持装置和缓冲装置，静触头螺纹连接进线铜排，动触头螺纹连接绝缘拉杆，动触头经由表带触指连接出线铜排；电磁斥力机构包括斥力盘、绝缘拉杆、充放电回路和控制器，其中，斥力盘经由绝缘拉杆致动动触头，充放电回路包括串联的带有预充电的驱动电容、控制晶闸管和线圈，线圈两端反向并联续流二极管，控制器连接并控制控制晶闸管触发以实现机构分闸操作；分合闸保持装置包括分合闸保持弹簧、分合闸保持滑块、弹簧支架、传动连杆和传动法兰，缓冲装置包括缓冲器、用于停止传动法兰的止位套筒、合闸复位弹簧和用于复位的复位滑块。

技术领域

本发明涉及直流断路器技术领域，特别涉及一种双稳态超高速操动机构、直流断路器及控制方法。

背景技术

由于直流系统其线路造价低、没有容性电流、没有涡流损耗、潮流更容易控制等优点，直流高压直流输电系统备受关注。特别是某些特定场合，如大型船舶供电系统、城市轨道交通供电系统等直流系统得到了长足的发展。同时伴随着直流系统的容量持续增长和电压等级的不断提高，其短路电流上升率也在15A/us以上。传统的机械式断路器，由于其自身开断时间长，限流能力有限等特点的限制，难以适应直流系统的高电压、大电流的发展需求。

伴随着电力电子技术的不断发展，出现了基于门极可关断器件的固态直流断路器，其拥有动作时间短，可以实现无弧分断的特点使其在一定场合得到了应用。但是和传统的机械式断路器相比，其通态损耗大、承载能力有限和抗涌流、过电压能力较弱的缺点使得其在应用中有较大的局限性。

近年来，一种通过将高速机械开关和电力电子器件并联实现的混合式直流断路器被提出，具有通流能力强，分断速度快等优势，在直流开断领域颇具潜力。混合式断路器要求,机械开关能够实现触点高速分离，便于电流向转移支路转移，同时此时要求机械开关能够获得尽量大的初始速度尽快形成绝缘间隙，抵抗之后机械断路器断口间出现的一个很高的瞬态恢复电压。现阶段高速操动机构大多使用双稳弹簧结构，需要两个斥力线圈，两套驱动回路，机构和驱动回路体积较大，成本高，不利于断路器小型化，集约化。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足或缺陷，本发明的目的在于提供一种双稳态超高速操动机构、直流断路器及控制方法。结构简单、易于操作、分闸速度快且降低了操动机构的响应时间，提高直流断路器的开断速度，减小机构体积。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

本发明的一方面，一种双稳态超高速操动机构包括触头、电磁斥力机构、分合闸保持装置和缓冲装置，

触头，其包括静触头和动触头，所述静触头螺纹连接进线铜排，所述动触头螺纹连接绝缘拉杆，动触头经由表带触指连接出线铜排；

电磁斥力机构，其包括斥力盘、绝缘拉杆、充放电回路和控制器，其中，所述斥力盘经由绝缘拉杆致动动触头，所述充放电回路包括串联的带有预充电的驱动电容、控制晶闸管和线圈，所述线圈两端反向并联续流二极管，所述控制器连接并控制所述控制晶闸管触发以实现机构分闸操作；

所述分合闸保持装置，其包括分合闸保持弹簧、分合闸保持滑块、弹簧支架、传动连杆和传动法兰，其中，传动法兰弹性压接在所述绝缘拉杆下端，传动连杆一端连接传动法兰，另一端连接分合闸保持滑块，分合闸保持滑块嵌入弹簧支架之中且与弹簧支架滑动接触，所述分合闸保持弹簧套在分合闸保持滑块之上，分合闸保持滑块穿在水平限位挡板之上以实现限位，分合闸保持弹簧预压缩顶紧分合闸保持滑块，分合闸保持滑块顶紧传动连杆使得传动法兰提供分/合闸保持力；

所述缓冲装置包括缓冲器、用于停止所述传动法兰的止位套筒、合闸复位弹簧和用于复位的复位滑块,其中，复位滑块连接所述合闸复位弹簧，所述缓冲器距离所述分合闸保持装置预定间距。