[发明专利]一种双工位断路器及应用的直流组合电器和工作方法

说明书

本发明公开了一种双工位断路器及应用的直流组合电器和工作方法，双工位断路器有两组触头，静主触头和动主触头构成第一触头组，第一静副触头、第二静副触头和动副触头构成第二触头组；熔断器开断短路电流，反向充电开关在过载故障发生时闭合，电容和电感产生反向电流注入双工位断路器。避雷器可以限制开断过程中产生的过电压。本发明的核心在于这种使用了双工位断路器的直流组合电器可以实现电流的全范开断，且双工位断路器的两组触头同时闭合或打开，在分合负载电流、开断过载电流和短路电流时，都只需要一次动作即可完成操作，简化了操作过程，缩小了直流组合电器的体积，降低了直流组合电的成本，提高了系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及直流开关电器技术领域，特别涉及一种双工位断路器及应用的直流组合电器和工作方法。

背景技术

目前我国城市轨道交通迅速发展，直流牵引系统容量持续增长，使系统的短路故障电流在几毫秒内达到上百千安，严重威胁直流牵引系统的可靠性。直流断路器是解决直流牵引系统短路故障快速切除、可靠隔离，提高系统可靠性的重要保障。此外，轨道交通系统中的短路电流可以达到100kA以上，对于直流断路器的开断能力是非常大的挑战。

专利文献CN108270198A公开了一种直流组合开关电器，所述直流组合开关电器的主回路由两条并联回路组成，第一支由电力电子器件和直流熔断器串联组成，第二支路由直流机械开关单独组成。但此方案在短路电流过大的直流系统中存在明显的缺陷。此方案中电力电子开关与熔断器处于同一支路，短路电流需要流经电力电子开关，再由熔断器切断短路电流，在该方案下短路电流易损坏电力电子开关，造成经济损失。该直流组合开关电器需要电力电子开关，成本较高。

专利文献CN207966846U公开了一种互锁真空开关及应用的串联补偿型限流装置，所述真空开关采用互锁真空灭弧室，选择快速斥力机构与之配合，实现串联补偿型限流装置串联补偿和限流两不同功能的快速转换。但此方案中的互锁真空开关本质上不是两组触头同时闭合或开断，无法适用于需要两组触头同时闭合或分断的直流组合电器中。

专利文献CN109774481A公开了一种电动汽车动力电池保护装置及其工作方法，所述保护装置的主回路由四条支路组成，第一支路由电力电子开关单独组成，第二支路由直流熔断器单独组成，第三条支路和第四条支路均由直流机械开关单独组成，其中Ⅰ、Ⅲ两条支路并联再与Ⅱ、Ⅳ支路的并联进行串联；其控制回路配备电流检测控制模块用以检测主回路中的电流状态和控制各开关的分合，实现不同的分合逻辑。所述保护装置可以发挥各种开关在不同故障电流范围的开断优势，实现电动汽车等直流应用领域的故障电流可靠分断，替代现有保护策略。此方案中的拓扑结构与本发明不同，该方案使用电力电子开关切断过载电流，本发明使用双工位断路器开断过载电流，双工位断路器的一号动触头和一号静触头选用纵向磁场触头，如杯状纵磁触头、线圈式纵磁触头和马蹄铁型纵磁触头等；二号动触头和二号静触头选用横向磁场触头，如螺旋槽式触头、杯状横磁触头和卐字式触头等，并且本发明增加了能量吸收装置可以限制开断过程中出现的过电压。

发明内容

针对上述现有技术的不足或缺陷，本发明提出一种一种双工位断路器及应用的直流组合电器和工作方法，可开断轨道交通直流牵引系统中的各种故障电流，解决现有轨道交通直流牵引系统既需要全范围开断故障电流，又需要开断能力大、价格低且体积小的直流断路器的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：