一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路及检测方法与流程

1.本发明涉及断路器技术领域，具体涉及一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路及检测方法。


背景技术：

2.混合式直流断路器中主通流支路和电流转移支路并联氧化锌压敏电阻来吸收瞬态尖峰电压。根据氧化锌压敏电阻典型v-i特性曲线，在混合式直流断路器关断时，当主通流支路和电流转移支路电压超出氧化锌压敏电阻额定电压时，使得压敏电阻工作在击穿区同时迅速吸收尖峰能量，从而保证主通流支路和电流转移支路不会过压而损坏。当主通流支路和电流转移支路两端瞬态电压低于压敏电阻的额定电压时，压敏电阻工作在预击穿区，此时等效为mω级以上的绝缘电阻，通过压敏电阻的电流为微安级。压敏电阻利用击穿区来吸收主通流支路和电流转移支路关断时的能量。
3.由于混合式直流断路器每次关断时，线路电感能量产生的尖峰电压均需压敏电阻吸收，压敏电阻在多次能量冲击后性能会下降，使用寿命缩短，甚至失效，不再具有尖峰过压吸收功能。压敏失效后，混合式直流断路器关断时的尖峰电压会持续升高(由于没有压敏电压钳位和能量吸收)，直到将转移支路或主通流支路击穿为止。此时，混合式断路器确底损坏，即使控制系统能检测出压敏电压失效，也无法避免转移支路或主通流支路不被击穿损坏。混合式断路器是一个关键保护器件，在负载出现短路等重大故障时本来需要立即断开，但在主通流支路或转移支路被过压击穿后成为一个短路元件，再无法断开，进而造成更大的系统性故障。
4.为杜绝该类故障发生，现有混合式直流断路器中压敏电阻采用定期更换方式，不管有没有接近使用寿命，都直接进行更换，造成巨大乱费；或定期检测，每次在混合式断路器使用前采用测量工具检测压敏电阻的性能情况，耗时耗力。若没有对压敏电阻定期更换或检测，就使混合式断路器处于吸合工作状态，那在断开时将面临巨大的安全隐患。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供了一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路及检测方法。
6.本发明的目的通过以下技术方案实现：一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路，包括主回路装置以及控制装置；所述控制装置包括控制器、检测模块以及驱动模块；所述控制器分别与检测模块以及驱动模块连接；所述主回路装置包括电流转移支路、主通流支路以及能量吸收支路；所述能量吸收支路分别与电流转移支路以及主通流支路连接；所述驱动模块分别与电流转移支路以及主通流支路连接；所述检测模块与能量吸收支路连接；
7.所述能量吸收支路包括一级压敏电阻以及二级压敏电阻；所述二级压敏电阻的开启电压大于一级压敏电阻的开启电压；所述二级压敏电阻的残压值大于一级压敏电阻的残压值；所述二级压敏电阻的开启电压以及二级压敏电阻的残压值均小于电流转移支路的额
定电压以及主通流支路的额定电压。
8.本发明进一步设置为，所述电流转移支路内设有固态开关；所述固态开关与控制器电性连接。
9.本发明进一步设置为，所述主通流支路内设有快速机械开关；所述快速机械开关与控制器电性连接。
10.本发明进一步设置为，所述检测模块包括电压检测模块；所述电压检测模块用于检测能量吸收支路的输出电压。
11.本发明进一步设置为，所述检测模块包括电流检测模块以及温度检测模块。
12.本发明进一步设置为，所述断路器瞬态尖峰电压吸收电路还包括人机交互模块；所述人机交互模块包括电脑或者触摸屏；所述人机交互模块与控制器连接。
13.本发明进一步设置为，所述断路器瞬态尖峰电压吸收电路还包括报警器；所述报警器与控制器连接。
14.一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路的检测方法，包括以下步骤：
15.a、关闭断路器；
16.b、一级压敏电阻启动，吸收瞬态尖峰电压后释放残压；
17.c、检测模块检测能量吸收支路的输出电压；若能量吸收支路的输出电压与一级压敏电阻的释放残压相同，则一级压敏电阻正常工作，若能量吸收支路的输出电压大于一级压敏电阻的释放残压，则启动二级压敏电阻；
18.d、二级压敏电阻启动，吸收瞬态尖峰电压后释放残压；
19.e、检测模块检测能量吸收支路的输出电压；若能量吸收支路的输出电压与二级压敏电阻的释放残压相同，则一级压敏电阻损坏。
20.本发明的有益效果：1.在现有混合式断路器上只多增加一级压敏电阻，就可巧妙判断出原压敏电阻是否失效断开，且控制和检测系统不增加任何成本；2.增加多一级压敏电阻后，不但能检测出原压敏电阻是否失效断开，还能确保混合式断路器安全可靠关断；3.提高了混合式直流断路器的适应性、安全性和可靠性；4.控制器一旦检测到压敏失效断开后，报警提示，直到更换故障压敏电阻且复位后才能启动混合式断路器使用。
附图说明
21.利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
22.图1是本发明的原理图；
23.图2是本发明主回路装置的原理图；
24.其中：1、控制装置；2、主回路装置；3、人机交互模块；4、电流转移支路；5、主通流支路；6、一级压敏电阻；7、二级压敏电阻；8、电压检测模块；9、快速机械开关。
具体实施方式
25.结合以下实施例对本发明作进一步描述。
26.由图1至图2所示，本实施例所述的一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路，包括主回
路装置2以及控制装置1；所述控制装置1包括控制器、检测模块以及驱动模块；所述控制器分别与检测模块以及驱动模块连接；所述主回路装置2包括电流转移支路4、主通流支路5以及能量吸收支路；所述能量吸收支路分别与电流转移支路4以及主通流支路5连接；所述驱动模块分别与电流转移支路4以及主通流支路5连接；所述检测模块与能量吸收支路连接；
27.所述能量吸收支路包括一级压敏电阻6以及二级压敏电阻7；所述二级压敏电阻7的开启电压大于一级压敏电阻6的开启电压；所述二级压敏电阻7的残压值大于一级压敏电阻6的残压值；所述二级压敏电阻7的开启电压以及二级压敏电阻7的残压值均小于电流转移支路4的额定电压以及主通流支路5的额定电压。
28.具体地，本实施例所述的断路器瞬态尖峰电压吸收电路，能量吸收支路由两级压敏电阻组成，二级压敏电阻7开启电压和残压值分别比一级压敏电阻6开启电压和残压值要高，但比主通流支路5和电流转移支路4开关额定电压要低，二级压敏电阻7开启电压和残压值比第一级压敏电阻6要高至少在5％以上，但会远小于主通流支路5和转移支路的额定电压值。在一级压敏电阻6起作用情况下，二级压敏电阻7不会工作；在混合式断路器关断过程中，若二级压敏电阻7电压钳位，启动工作，说明一级压敏电阻6已经损坏，控制系统将报警提示。
29.如，一4500v/3000a混合式直流断路器的主通流支路5和电流转移支路4的额定电压为10kv，将一级压敏电阻6开启电压取5000v、残压值取5500v，二级压敏电阻7开启电压取6000v、残压值取6500v。在混合式直流断路器关断时，若电压检测最大值在5500v左右，则说明一级压敏电阻6正常；若电压检测值最大值在6500v左右，则说明一级压敏电阻6已经失效断开，起作用的是二级压敏电阻7。一旦电压检测值在6500v左右，控制器必须报警提示一压敏电阻已经失效损坏，需要更换。
30.电压检测模块8是混合式断路器的固有配件，平时进行断路器额定电压的测量保护和通断检测。本发明利用该传感器和其检测电路进行压敏失效断开检测，不增加成本。
31.本实施例在现有混合式断路器上只多增加一级压敏电阻6，就可巧妙判断出原压敏电阻是否失效断开，且控制和检测系统不增加任何成本；增加多一级压敏电阻6后，不但能检测出原压敏电阻是否失效断开，还能确保混合式断路器安全可靠关断；提高了混合式直流断路器的适应性、安全性和可靠性；控制器一旦检测到压敏失效断开后，报警提示，直到更换故障压敏电阻且复位后才能启动混合式断路器使用。
32.本实施例所述的一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路，所述电流转移支路4内设有固态开关；所述固态开关与控制器电性连接。通过上述设置能够实现电流转移支路4的作用。
33.本实施例所述的一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路，所述主通流支路5内设有快速机械开关9；所述快速机械开关9与控制器电性连接。通过上述设置能够实现主通流支路5的作用。
34.本实施例所述的一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路，所述检测模块包括电压检测模块8；所述电压检测模块8用于检测能量吸收支路的输出电压。具体地，通过上述设置能够检测检测能量吸收支路的输出电压，从而判断一级压敏电阻6是否正常工作。
35.本实施例所述的一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路，所述检测模块包括电流检测模块以及温度检测模块。通过上述设置能够检测断路器的电流以及温度。
36.本实施例所述的一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路，所述断路器瞬态尖峰电压吸收电路还包括人机交互模块3；所述人机交互模块3包括电脑或者触摸屏；所述人机交互模块3与控制器连接。通过上述设置便于用户进行操控。
37.本实施例所述的一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路，所述断路器瞬态尖峰电压吸收电路还包括报警器；所述报警器与控制器连接。
38.控制器在检测到一级压敏失效断开后，报警器报警提示。若用户没有更换故障压敏电阻就做了压敏故障复位，则下次混合式断路器断开时将再次检测到压敏电阻失效断开故障，此时，控制系统不再接受用户压敏故障复位，需厂家重新下载程序代码才可以使用
39.具体地，当控制器检测到二级压敏电阻7钳位电压时，说明一级压敏电阻6已经失效断开，控制器与人机交互模块3通信，在电脑或显示屏上通过报警器报警提示。用户可通过人机交互模块3清除报警，但在混合式断路器连续两次通断后都报压敏电阻故障，则无法通过人机交互模块3清除报警，需厂家重新烧写控制器程序。
40.混合式断路器在出厂前，已经在控制器中设置好了一级压敏电阻6和第二级压敏电阻7的残压值，控制器会自动检测和采样开关两端(压敏电阻两端)电压值，与设置的残压值进行比较，若最高电压测量值在一级压敏残压值附近(
±
5％),则说明一级压敏电阻6正常；若最高电压测量值在二级压敏残压值附近(
±
5％),则说明第一级压敏电阻6已经失效断开，不再起电压钳位作用。
41.本实施例所述的一种断路器瞬态尖峰电压吸收电路的检测方法，包括以下步骤：
42.a、关闭断路器；
43.b、一级压敏电阻6启动，吸收瞬态尖峰电压后释放残压；
44.c、检测模块检测能量吸收支路的输出电压；若能量吸收支路的输出电压与一级压敏电阻6的释放残压相同，则一级压敏电阻6正常工作，若能量吸收支路的输出电压大于一级压敏电阻6的释放残压，则启动二级压敏电阻7；
45.d、二级压敏电阻7启动，吸收瞬态尖峰电压后释放残压；
46.e、检测模块检测能量吸收支路的输出电压；若能量吸收支路的输出电压与二级压敏电阻7的释放残压相同，则一级压敏电阻6损坏。
47.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。