專利名稱：高能ZnO與PTC復合器件的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及適用于電力領域的交、直流大電流開斷的斷路器以及大型發(fā)電機組的滅磁及過電壓保護的高能ZnO與PTC復合器件。
背景技術：
交、直流斷路器在大電流開斷的過程中，觸頭間會形成巨大的場強，引起金屬熱游離加劇，產(chǎn)生強烈的電弧，經(jīng)常發(fā)生觸頭的嚴重燒損和危害性操作過電壓，造成設備擊穿，引起火災等嚴重事故。中國發(fā)明專利02115555.0提供了一種大型發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)磁場回路的大電流開斷和滅磁電路，摒棄了不可靠的換流器件及復雜的控制回路，采用一種高能正溫度系數(shù)的PTC熱敏電阻器件，對主回路中的滅磁開關主觸頭實現(xiàn)換流建壓，用高能ZnO非線性電阻移能技術實現(xiàn)磁場回路的大電流開斷和快速滅磁場，它的特點是用該技術制造的電子組合型磁場斷路器，體積小、重量輕、不燒損開關主觸頭，無危害性操作性過電壓，滅磁速度快。但由于ZnO電子陶瓷是一種負組特性的器件，而且V-A特性較硬，所以在它們多組串并聯(lián)使用時會受到一定的限制，除對每片閥片的漏電流、殘壓比等參數(shù)進行嚴格的測試、并按閥值電壓配片外，還需在每一支路中串接均流電阻及熔絲，以防止不均流而引起電流短路。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種不僅具有卓越的自然均流、均能、限流性能，而且占積率小、重量輕、易于安裝的環(huán)形高能ZnO與PTC復合器件，以使之可廣泛應用于交、直流開關的觸頭防電弧燒損，大型發(fā)電機組的滅磁及過電壓保護，靈活地組合可做成各種電子換流器DHQ、移能器YNQ及過壓保護裝置GB等大功率、大容量器件。
所述高能ZnO與PTC復合器件的其特征是將制成環(huán)形的高能ZnO非線性壓敏電阻與PTC正溫敏電阻進行串并聯(lián)組合，其中環(huán)形的PTC電阻器件也可采用蜂窩環(huán)形狀的組件形式設置；上述組件可采用二個或多個組合成串并聯(lián)連接電路結構形式復合疊置在一起，呈圓柱狀；組件之間采用鍍銀軟夾墊、不銹鋼電極片、硅橡膠片、DMC絕緣夾板進行間隔組合，其中央圓孔中套有尼龍絕緣套管。
所述復合器件可采用多種形式的串、并聯(lián)連接電路結構構成電子換流器DHQ、移能器YNQ和過電壓保護裝置GB。
所述電子換流器DHQ由多組PTC電阻與ZnO電阻并聯(lián)組成(如圖4-1、4-2示)；或由ZnO電阻串接PTC//ZnO組成，式中符號“//”表示并聯(lián)，即由ZnO電阻串接PTC與ZnO并后的復合體組成。(如圖3-1示)所述移能器YNQ由ZnO電阻串接PTC//ZnO后再串接ZnO電阻而組成，即由ZnO電阻串接PTC與ZnO并聯(lián)后的復合體后再串接ZnO電阻而組成(如圖5、6示)。
工作原理說明1.如圖3-1交流開關的電子換流器DHQ原理接線圖示。
圖3-1中的RN為ZnO非線性電阻，RT為PTC溫敏電阻。
如圖3示，以400V開關為例(高壓開關可用串并聯(lián)方式增加容量)閥值電壓參數(shù)設計原則(RNA1+RNB1)V10ma≥1.32,VAB=690V]]>其中VAB-線電壓S-荷電率(通常取0.8)則RA1＝RB1＝RC1＝1/2×690V＝345V正常工作時，開關觸頭閉合，電子換流器DHQ不起作用，在開關跳閘時，當開關斷口電壓大于345V時，DHQ中的RNA1就導通(因RT是阻值很小的高能PTC器件)，與RT并接的RN2除了起限壓保護作用外，還起吸能作用。
2.直流開關的電子換流器DHQa適用于自勵系統(tǒng)(工作原理在專利02115555.0中已作了闡述)主要用于換流，阻斷并建壓(如圖4-1示)。
b用于它勵系統(tǒng)的電子換流器(如圖4-2示)其RN1閥值電壓的選擇V10ma≥VzmaxVzmax-直流電源最大值。
以雙斷口開關為例，其換流原理圖如4示。
工作原理直流開關K閉合時，電子換流器不起作用，當開關K跳閘時，其斷口電壓VK僅只需大于非線性電阻RN11的殘壓時就能實現(xiàn)換流，RT為初始阻值很小的高能PTC組件，當磁場電流流經(jīng)它時，能實現(xiàn)發(fā)熱阻斷，并建立起電壓，這時開關斷口兩端的電壓為2倍的RN11+RN12串接以后的非線性電阻殘壓。若再在其兩端并接移能器，即能實現(xiàn)快速滅磁。
3.移能器YNQ原來用于吸收發(fā)電機轉子回路的能量采用ZnO非線性電阻串接均流電阻及熔斷器的方式。以葛洲壩12.5萬千瓦機組的滅磁回路為例，共需48并以下的電路，裝置需很大的安裝空間(如圖5-1示)。
現(xiàn)采用的移能器YNQ為下列接線圖(如圖5示)。由于采用環(huán)形閥片RN組裝方式串并接連接非常方便，其功能除吸能外，還可以起防止電源短路，自動均流的功能，而且安裝的空間為原來的1/6。
4.過電壓保護裝置GB(如圖6示)在ZnO非線性電阻中串接RT//RN器件后再串接ZnO電阻而組成并做成組件，可有效地克服非線性電阻的負組特性，防止電源短路，并接RN的作用是當電路過流RT時，RT除吸收過電壓量外，有可能在能量過大時，會產(chǎn)生熱阻斷現(xiàn)象，為了釋放電流，并接RN可以分流部分電流，而且對RT起限壓保護作用，采用本電路后，可限制可控硅整流的尖峰換弧過電壓幅值，而且可以獲取較高的荷電率，真正起到有效的過電壓保護作用。
本實用新型的有益效果是本實用新型專利是在原專利(本人發(fā)明)基礎上的改進。它可以彌補前述的不足，靈活地組合做成各種電子換流器DHQ、移能器YNQ及過電壓保護裝置GB等大功率、大容量器件，不僅性能卓越，而且占積率小，重量輕，易于安裝?？蓮V泛應用于交、直流開關的觸頭防弧燒損、大型發(fā)電機組的滅磁及過電壓保護。
圖1環(huán)形高能PTC復合器件結構示意圖；圖1-1圖1的A-A剖視圖；圖2高能ZnO與PTC復合器件結構示意圖；圖3實施例1原理圖；圖3-1交流開關的電子換流器DHQ原理接線圖；圖4實施例2原理圖；圖4-1、4-2適用于自動系統(tǒng)的直流開關的電子換流器DHQ原理圖；圖5實施例3原理圖；圖5-1原12.5萬千瓦機組的滅磁回路移能器YNQ原理圖；圖6實施例4原理圖；圖7實施例5原理圖。
圖中K-機械開關主觸頭，RT-PTC熱敏電阻，RN-ZnO壓敏電阻，1、5、13、15-緊固螺栓，4、14-緊固螺母，2、11-墊片，3-銅套，6-硅橡膠片，7-環(huán)形高能ZnO，8-鍍銀軟夾墊、不銹鋼電極片；9-DMC夾板；10-鍍鋅鐵板；12-彈簧墊圈。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進-步說明圖1中在硅橡膠片6上設置有蜂窩環(huán)形狀多個高能PTC正溫敏電阻。
圖2中，非線性壓敏電阻高能ZnO 7是環(huán)形的，正溫敏電阻PTC也是環(huán)形的或為蜂窩環(huán)形狀的，兩個或多個上述組件以串聯(lián)或/和并聯(lián)連接的電路結構形式，以復合疊置的機械形式組合成一體，整體呈圓柱狀；各層組件之間采用DMC夾板9，鍍銀軟夾墊、不銹鋼電極片8、硅橡膠片6、進行間隔，圓柱狀復合器件的頂面及底面為鍍鋅鐵板10，圓柱狀復合器件的中央有一貫通圓孔。圖2中的1、2、3、4、15緊固螺栓為接線柱構件。
實施例1如圖3，是交流開關的電子換流器DHQ原理接線圖，它的工作過程是正常工作時，開關觸頭閉合，電子換流器DHQ不起作用，在開關跳閘時，當開關斷口電壓大于345V時，DHQ中的RNA1就導通(因RT是阻值很小的高能PTC器件)，與RT并接的RNA除了起限壓保護作用外，還起吸能作用。
實施例2是直流開關的電子換流器DHQ原理接線圖(如圖4示)，它的工作過程是直流開關K1、K2閉合時，電子換流器DHQ不起作用，當開關K1、K2跳閘時，其斷口電壓VK僅只需大于非線性電阻RN1的殘壓時就能實現(xiàn)換流，RT為初始阻值很小的高能PTC組件，當磁場電流流經(jīng)它時能實現(xiàn)發(fā)熱阻斷并建立起電壓，這時開關端口兩端的電壓為2倍的RN1+RN2串接后來的非線性電阻殘壓。若再在其兩端并接移能器YNQ，即能實現(xiàn)快速滅磁。
實施例3是移能器YNQ原理接線圖如圖5示，由于采用環(huán)形閥片RN組裝方式串并接連接非常方便，其功能除吸能外，還可以起防止電源短路，自動均流的功能，而且安裝的空間為原來的1/6。
實施例4是過電壓保護裝置GB原理接線圖(如圖6示)，在ZnO非線性電阻中串接RT//RN器件后再串接ZnO并做成組件，可有效地克服非線性電阻的負組特性，防止電源短路，并接RN的作用是當電路過流RT時，RT除吸收過電壓量外，有可能能量過大時，會產(chǎn)生阻斷現(xiàn)象，為了釋放電流，并接RN可以分流部分電流，而且對RT起限壓保護作用，采用本電路后，可限制可控硅整流的尖峰換弧過電壓幅值，而且可以獲取較高的荷電率，真正起到有效的電壓保護作用。
實施例5如圖7示，采用DHQ電子換流器，可用于自勵系統(tǒng)中，磁場開關K在跳閘過程中。由于高能PTC為初始阻值很小的溫敏電阻，所以很容易實現(xiàn)對開關換流，不會產(chǎn)生燒損開關觸頭的電弧，圖7中D1的作用是為不影響停機時正常的逆變，D2的作用是為了阻斷正向電源電壓的作用。使用DHQ可確保觸頭實現(xiàn)免維護運行，YNQ主要用來吸收電感中儲藏的能量，GB用來吸收轉子回路中的過電壓。
權利要求1.一種高能ZnO與PTC復合器件，其特征是非線性壓敏電阻高能ZnO(7)是環(huán)形的，正溫敏電阻PTC也是環(huán)形的或為蜂窩環(huán)形狀的，兩個或多個上述組件以串聯(lián)或/和并聯(lián)連接的電路結構形式，以復合疊置的機械形式組合成一體，整體呈圓柱狀；各層組件之間采用DMC夾板(9)，鍍銀軟夾墊、不銹鋼電極片(8)、硅橡膠片(6)、進行間隔，圓柱狀復合器件的頂面及底面為鍍鋅鐵板(10)，圓柱狀復合器件的中央有一貫通圓孔。
2.根據(jù)權利要求1所述的高能ZnO與PTC復合器件，其特征是所述復合器件可采用多種形式的串、并聯(lián)連接電路結構構成電子換流器DHQ、移能器YNQ和過電壓保護裝置GB。
3.根據(jù)權利要求1所述的高能ZnO與PTC復合器件，其特征是前述復合器件中央貫通圓孔中套有尼龍絕緣套管，復合器件通過緊固螺栓(13)、緊固螺母(14)、彈簧墊圈(12)、墊片(11)固定成一體。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的高能ZnO與PTC復合器件，其特征是所述電子換流器DHQ由多組PTC電阻與ZnO電阻并聯(lián)組成；或由ZnO電阻串接PTC與ZnO并后的復合體組成。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的高能ZnO與PTC復合器件，其特征是所述移能器YNQ由ZnO電阻串接PTC與ZnO并聯(lián)后的復合體后再串接ZnO電阻而組成。
專利摘要一種高能ZnO與PTC復合器件，將制成環(huán)形的高能ZnO非線性壓敏電阻與PTC正溫敏電阻進行串并聯(lián)組合，其中環(huán)形的PTC電阻器件也可采用蜂窩環(huán)形狀的組件形式設置；上述組件可采用二個或多個組合成串并聯(lián)連接電路結構形式復合疊置在一起，呈圓柱狀；組件之間采用鍍銀軟夾墊、不銹鋼電極片、硅橡膠夾墊、DMC絕緣夾板進行間隔組合，其中央圓孔中套有尼龍絕緣套管。本實用新型利用高能低場強ZnO非線性電阻的壓敏特性與PTC正溫敏電阻的阻斷與導通特性，巧妙地組合成各種復合器件，可廣泛應用于電力領域，做成特性優(yōu)良的過電壓保護裝置，交、直流開關觸頭防電弧燒損的電子換流器以及大型發(fā)電機組滅磁及過電壓保護的移能裝置。
文檔編號H01H9/30GK2779570SQ200420076829
公開日2006年5月10日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權日2004年10月8日
發(fā)明者朱仲彥 申請人:朱仲彥