[发明专利]一种快速切换开关装置、系统及快速切换方法

说明书

本发明公开一种快速切换开关装置，包括开关单元，所述开关单元包括动触头和静触头，所述开关装置包括真空灭弧室，所述动触头和静触头设置于真空灭弧室内；所述开关装置包括快速动作单元，所述快速动作单元与所述动触头相连接，用于提供动触头相对于静触头运动的力。本发明所提供的快速切换开关装置与传统的电磁操动机构相比，原理上明显不同，与电磁开关原理相比，由于磁场在空间上的衰减较快，电磁开关的作用力是由小到大，即启动时力小，动作结束时力大(吸合方式)，而涡流盘作用下则是启动时力大，动作结束时力小(距离变大)，利于快速启动。

技术领域

本发明属于电网中大电流开关控制技术领域，涉及大电流超快速电路切换方案，具体涉及一种非固态的实现快速切换的开关装置、快速切换系统以及实现快速切换的控制方法。

背景技术

在大多数有连续供电需求的重要负荷场景中，针对电压暂降和短时电压中断的有源快速切换控制技术是重要负荷运行安全与稳定性的关键技术。

在进行备用电源快速切换时利用分布式电源残压支撑提高敏感负荷的电能质量。对无源用户采用储能电池配合快速切换的方法，要求快速开关在20ms内实现快速开断，这期间由储能电池车对重要负荷380V母线进行电源支撑，在20ms以内闭合母联开关，实现重要负荷连续供电。

在通过快速切换进行电压暂降及短时中断的治理中，相当于缩短了电压暂降或短时中断在母线上的持续时间。目前基于固态开关，业界已有产品可以保证在13ms内完成切换。但是采用固态开关进行切换的方案也存在着一些固有的缺陷：

(1)由于电力电子器件存在导通压降，在电流大的情况下功率损耗大，并且需要专门的冷却设备来防止固态开关过热；

(2)短路电流的关断分为强制切换和过零切换两种，强制切换存在主电源侧晶闸管关断判断不准，导致主备用电源并联运行的危险，而过零切换需要等待主电源侧晶闸管自然过零，在一些情况下会造成切换时间的大幅度延长。

(3)受到耐压能力及容量的限制，为了避免开关被过电压或过电流损坏，往往采用多级半导体器件串并联的结构，由于元件数量的增多会降低开关的整体可靠性，因此目前产品的电压等级主要局限在低压400V，这也导致固态开关快速切换难以列入网侧解决方案。

发明内容

针对现有技术中非固态开关动作/切换时间长以及固态快速切换开关的不足，提出了一种基于非固态开关实现快速动作的解决方案。

依据本发明的一个方面，提供一种快速切换开关装置，包括开关单元，所述开关单元包括动触头和静触头，其特征在于，

所述开关装置包括真空灭弧室，所述动触头和静触头设置于真空灭弧室内；

所述开关装置包括快速动作单元，所述快速动作单元与所述动触头相连接，用于提供动触头相对于静触头运动的力。

作为本发明可选方案的一种，所述开关装置包括绝缘子，所述绝缘子绝缘的两端部分别与动触头和快速动作单元相连接，可实现快速动作单元到动触头的力的传递。

作为本发明可选方案的一种，所述快速动作单元包括分闸线圈、合闸线圈和涡流盘；

所述分闸线圈、合闸线圈与涡流盘同轴设置，所述涡流盘设置于所述分闸线圈和合闸线圈之间。

作为本发明可选方案的一种，所述快速动作单元包括传动轴，所述传动轴与所述涡流盘相连接；

所述传动轴的一端设置为所述快速动作单元的动力输出端，可在快速动作单元动作时提供驱动所述动触头动作的力矩；

所述传动轴的轴线与所述涡流盘的轴线重合。

作为本发明可选方案的一种，所述传动轴连接有双稳态组件，所述双稳态组件用于在所述分闸线圈和合闸线圈非工作状态下，维持所述动触头的位置不变。