本发明属于低压直流断路器灭弧技术领域，涉及一种限流式空气直流断路器灭弧装置，还涉及该灭弧装置的灭弧方法。
背景技术：
近年来，分布式能源光伏发电和风力发电的广泛应用，促使了直流微电网和交直流混合配电网的快速发展，这对光伏发电系统和交直流混合配电网保护用直流断路器要求越来越苛刻。一方面要求直流侧电压不断提高，另一方面，为了节省成本，配电柜体积不升反降，这就要求直流断路器体积越来越小。断路器的开断性能主要取决于其灭弧性能，即断路器能否成功开断，电弧能否快速熄灭。直流电弧不同于交流电弧，直流电弧没有自然过零点，因此熄弧更加困难，对于传统的机械断路器，要开断高电压的电弧，通常是由多极串联，从而提高电弧电压，强迫电弧电流过零，从而使直流电弧熄灭。
对于dc1500v直流电弧，通常需要3极或者4极串联，才能够成功开断短路电流，但是这与目前断路器小型化的要求相矛盾。因此，较高的系统电压和较小的断路器体积成为了直流断路器发展的核心难点。据此，很多断路器生产厂家通过增加永磁体和产气材料来提升单极灭弧性能，从而实现高电压断路器的小型化设计，但是这一方面会增加成本，另一方面由于永磁体的存在，很难实现直流断路器的无极性开断要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种限流式空气直流断路器灭弧装置及其灭弧方法，解决了现有技术中存在的灭弧室的3极或者4极串联才能开断短路电流，造成体积较大的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种限流式空气直流断路器灭弧装置，包括安装在接线端子上的两个并联灭弧室；两个并联的灭弧室分别带有机械断口s1和机械断口s2；机械断口s1和机械断口s2分别连接两动导杆；两动导杆中的一个通过并联电阻与接线端子连接。
两动导杆尾端通过一串联铜板连接固定，两动导杆之间还连接有动导杆连接导线。
并联电阻一端通过电阻导线与接线端子上机械断口s1一侧的静触点连接，另一端通过电阻导线与串联铜板连接。
并联电阻电阻大小为线路电阻阻值的2-3倍。
本发明的特点还在于：
一种限流式空气直流断路器灭弧装置的灭弧方法，具体步骤如下：
步骤1、当线路故障，发生短路时，根据采集到的电流信号，将机械断口s1断开，电流通过并联电阻与机械断口s2形成闭合回路；
步骤2、接着，断开机械断口s2，电弧熄灭，成功切断故障线路。
本发明的有益效果是：
1)本发明不仅不需要对原有断路器灭弧室结构进行大幅度的改造，而且能够提高整个断路器的开断电压和开断短路电流，大幅提升断路器的开断性能。
2)由于灭弧室中无需添加产气材料和永磁体，降低整个产品的成本，同时，开断高电压下的短路电流，最多只需要原有机械断路器的2极即可实现开断，大大减小了整个断路器的体积，实现了断路器的小型化设计要求。
3)由于机械断口s2打开时，电流很小，对触头和栅片的烧蚀很小，因此提高了断路器的电寿命。
4)由于没用永磁体，因此消除了直流电流极性的影响，实现了直流无极性开断。
5)当出现短路电流时，由于并联电阻的存在，等效增加了回路电阻，减小了电路时间常数，同时，由于电阻对电弧能量的消耗，减少了注入机械断口的电弧能量，从而有利于电弧的快速开断。
附图说明
图1是本发明限流式空气直流断路器灭弧装置结构图；
图2是本发明限流式空气直流断路器灭弧装置机械端口结构图；
图3是本发明限流式空气直流断路器灭弧装置及其灭弧方法中电路原理图；
图4是本发明限流式空气直流断路器灭弧装置及其灭弧方法中正常运行时电流流通路径示意图；
图5是本发明限流式空气直流断路器灭弧装置及其灭弧方法中短路故障时电流流通路径示意图。
图中，1.接线端子，2.灭弧室，3.静触点，4.电阻导线，5.并联电阻，6.动导杆连接导线，7.串联铜板，8.机械断口s2，9.机械断口s1。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1-2所示，一种限流式空气直流断路器灭弧装置，包括安装在接线端子1上的两个并联灭弧室2；所述两个并联的灭弧室2分别带有机械断口s19和机械断口s28；机械断口s19和机械断口s28分别连接两动导杆；所述两动导杆中的一个通过并联电阻5与接线端子1连接。通过在任意一极灭弧室2的机械断口之间并联一个并联电阻5，以实现限流作用，有效的在高电压下减小装置体积的目的。
本发明中每个灭弧室2采用常规设计，包含多个灭弧栅片。每个灭弧室2中，动触头的操作机构也是独立的。
两动导杆尾端通过一串联铜板7连接固定，两动导杆之间还连接有动导杆连接导线6。
并联电阻5一端通过电阻导线4与接线端子1上机械断口s19一侧的静触点3连接，另一端通过电阻导线4与串联铜板7连接。
并联电阻5电阻大小为线路电阻阻值的2-3倍。
由于并联电阻5的存在，一方面使整个电路中总电阻增加，从而导致短路电流减小，即起到限流的作用。另一方面，减小了机械断口s28打开时的电弧能量，在加速电弧熄灭的同时提高了断路器的寿命。
如图3-5所示，一种限流式空气直流断路器灭弧装置的灭弧方法，具体步骤如下：
正常导通时，直流断路器导通额定电流，两个串联的灭弧室2的机械断口s19和机械断口s28均闭合，此时，并联电阻5被短路，电流通过机械断口s19和机械断口s28构成回路，机械断口s19和机械断口s28的电阻很小，电路损耗基本为0；
步骤1、当线路故障，发生短路时，根据采集到的电流信号，将机械断口s19断开，短路电流转移到并联电阻5所在的支路上，此时，机械断口s1相当于在零电流情况下打开，从而减小了电弧对其触头的烧蚀，电流通过并联电阻5与机械断口s28形成闭合回路；此时，电路中总电阻值增加，短路电流减小，从而起到限流的作用。
步骤2、接着，断开机械断口s28，电弧熄灭，成功切断故障线路。
本发明不仅不需要对原有断路器灭弧室结构进行大幅度的改造，而且能够提高整个断路器的开断电压和开断短路电流。
实施例1
对于某一直流高电压线路，系统电压为直流1500v，预期短路电流15ka。
根据已知条件，计算线路电阻r1为0.1ω，如果并联电阻设计为r2＝0.2ω,当机械断口s1断开以后，线路中电阻变为线路电阻和并联电阻r2之和0.3ω。此时，线路中的短路电流i＝1500/0.3＝5ka。较限流之前的短路电流减小了2/3。机械断口s2断开时两端的电压为1500v，但是短路电流仅为5ka，机械断口s2将很容易断开较小的短路电流。
本发明具有以下优点：
1)本发明不仅不需要对原有断路器灭弧室结构进行大幅度的改造，而且能够提高整个断路器的开断电压和开断短路电流，大幅提升断路器的开断性能。
2)由于灭弧室中无需添加产气材料和永磁体，降低整个产品的成本，同时，开断高电压下的短路电流，最多只需要原有机械断路器的2极即可实现开断，大大减小了整个断路器的体积，实现了断路器的小型化设计要求。
3)由于机械断口s2打开时，电流很小，对触头和栅片的烧蚀很小，因此提高了断路器的电寿命。
4)由于没用永磁体，因此消除了直流电流极性的影响，实现了直流无极性开断。
5)当出现短路电流时，由于并联电阻的存在，等效增加了回路电阻，减小了电路时间常数，同时，由于电阻对电弧能量的消耗，减少了注入机械断口的电弧能量，从而有利于电弧的快速开断。
1.一种限流式空气直流断路器灭弧装置，其特征在于，包括安装在接线端子(1)上的两个并联灭弧室(2)；所述两个并联的灭弧室(2)分别带有机械断口s1(9)和机械断口s2(8)；机械断口s1(9)和机械断口s2(8)分别连接两动导杆；所述两动导杆中的一个通过并联电阻(5)与接线端子(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种限流式空气直流断路器灭弧装置，其特征在于，所述两动导杆尾端通过一串联铜板(7)连接固定，两动导杆之间还连接有动导杆连接导线(6)。
3.根据权利要求2所述的一种限流式空气直流断路器灭弧装置，其特征在于，所述并联电阻(5)一端通过电阻导线(4)与接线端子(1)上机械断口s1(9)一侧的静触点(3)连接，另一端通过电阻导线(4)与串联铜板(7)连接。
4.根据权利要求2所述的一种限流式空气直流断路器灭弧装置，其特征在于，所述并联电阻(5)电阻大小为线路电阻阻值的2-3倍。
5.根据权利要求1-4所述的一种限流式空气直流断路器灭弧装置的灭弧方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1、当线路故障，发生短路时，根据采集到的电流信号，将机械断口s1(9)断开，电流通过并联电阻(5)与机械断口s2(8)形成闭合回路；
步骤2、接着，断开机械断口s2(8)，电弧熄灭，成功切断故障线路。
技术总结