新型强迫换流型真空直流限流断路器研究

余跃听，黄青梅，江壮贤

(1. 海军驻武汉719所军事代表室，武汉 430064；2. 92730部队装备部，三亚 572016；3. 海军工程大学电气工程学院，武汉 430033)

0 引言

真空断路器由于具有耐压能力高、在电流过零点介质强度恢复速度快、燃弧能量低、安全和免维护等特点在交流系统中得到了广泛应用[1-3]。近年来真空开关逐步向直流系统发展，如直流输配电、轻轨、地铁及舰艇等场合也越来越多的采用真空直流开关[4-10]。为了将交流真空开关应用于直流系统，最常用的办法是采用强迫换流的方法使真空开关中的直流电流强制过零，利用真空开关在电流过零点极强的介质强度恢复能力来形成绝缘介质间隙，分断电流[11,12]。

图1所示为真空直流开关的一种原理结构图，它的工作过程如下：正常工作时主回路电流is从真空开关VB上流过；当需要分断电流时，首先打开真空开关 VB，真空电弧出现；经过一定时间的燃弧后真空开关形成足够的触头开距，此时导通关断回路晶闸管TH，预先充电的电容C通过电感L对真空开关放电，形成与主回路电流方向相反的脉冲电流ic，使真空开关中的电流逐渐的减小直至形成电流过零点。真空电弧电流过零之前由于电弧电压的钳位作用二极管D无法开通，直到电弧熄后反向脉冲电流才从二极管流过，为真空灭弧室提供零电压的介质恢复时间，更加有利于真空开关成功分断。

图1 真空直流开关原理结构图

采用强迫换流原理的真空直流断路器为了分断高上升率的短路电流，要求真空开关不仅机械延时短而且触头初期运动速度快，以尽快形成足够的触头开距。……