CN103460381A

CN103460381A - 晶闸管箝位组件的改进或有关晶闸管箝位组件的改进

Info

Publication number: CN103460381A
Application number: CN2011800700588A
Authority: CN
Inventors: 科林·查诺克·戴维森; 戴维·雷金纳德·特雷纳
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2031-04-21
Also published as: KR20140027979A; CN103460381B; WO2012143060A1; EP2700101A1; EP2700101B1

Abstract

一种箝位故障检测器组件（30；50；70）包括：易碎电磁辐射导管（32），其在至少一个晶闸管箝位组件（10）的第一部分（34）和第二部分（36）之间延伸。该检测器组件（30；50；70）还包括：电磁辐射源（31），其被布置成与所述易碎导管（32）的第一端通信；以及电磁辐射检测器（33），其被布置成与所述易碎导管（32）的第二端通信。所述易碎导管（32）在所述晶闸管箝位组件（10）或每个晶闸管箝位组件（10）的第一部分（34）和第二部分（36）远离彼此移动时破裂，以中断从所述电磁辐射源（31）到所述电磁辐射检测器（33）的电磁辐射传输。当从所述电磁辐射源（31）发送的电磁辐射被中断时，所述电磁辐射检测器（33）指示箝位故障。

Description

晶闸管箝位组件的改进或有关晶闸管箝位组件的改进

技术领域

本发明涉及一种箝位故障检测器、一种箝位故障检测器组件以及一种对至少一个晶闸管箝位组件内的箝位故障进行检测的方法。

背景技术

大功率晶闸管形成高压直流（HVDC）系统和柔性交流输电系统（FACTS）中使用的晶闸管阀的一部分，大功率晶闸管需要在各对散热器之间的高压力下得以箝位。典型的箝位压力是12.5Mpa，对于115mm直径的晶闸管而言，其等于135kN的箝位力。

这些晶闸管和散热器的共同布置是所谓的“晶闸管箝位组件”，其示意性地显示在图1（a）和图1（b）中。

晶闸管箝位组件10包括一堆串联连接的晶闸管12，每个晶闸管12均位于一对散热器14之间。示出的布置包括六个晶闸管12，但是晶闸管的数量可以多于或少于6。散热器是水冷式的，尽管其他的冷却方法也是可能的。

晶闸管箝位组件10的每一端均由板16限定，弹簧构件18抵靠板16，以使相应的晶闸管12和散热器14偏置成彼此压缩接合。

各个承拉构件20在晶闸管箝位组件10的两侧延伸，以保持板16与这一堆晶闸管12的压缩接合。

通常地，每个承拉构件20由高强度、纤维增强的复合的箝位带22限定。

由每个承拉构件20所施加的非常大的箝位力意味着可能出现带22的故障（即，拉断）。承拉构件20的故障导致施加到这一堆晶闸管12的箝位力至少部分地损失。

在晶闸管箝位组件10工作的过程中（即，当晶闸管箝位组件10所位于的晶闸管阀承载电流时），箝位力的部分损失导致每个晶闸管12的内部热阻抗迅速增大。内部热阻抗的这种迅速增大导致晶闸管12过热并且在进一步工作的数十秒内出现故障。

在晶闸管箝位组件10工作的过程中，箝位力的全部损失导致晶闸管箝位组件10的结构瓦解，各个晶闸管彼此分离。晶闸管的分离造成相关联的晶闸管阀内的开路，然而这种晶闸管阀通常工作在非常高的电压下，该非常高的电压意味着开路不可能维持很久。继而，发展成可以将晶闸管12进行旁路的电弧。电弧非常快地产生巨大的能量，因此造成严重的火灾风险。

因此，需要对现有的晶闸管箝位组件进行改进，使得在箝位力有损失的情况下，这些晶闸管箝位组件允许执行一个或多个缓解步骤来降低随后的晶闸管故障和/或火灾的可能性。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于晶闸管箝位组件的箝位故障检测器，该箝位故障检测器包括：

易碎电磁辐射导管，其在至少一个晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分之间可延伸；

电磁辐射源，其被布置成与所述易碎导管的第一端通信；以及

电磁辐射检测器，其被布置成与所述易碎导管的第二端通信；

所述易碎导管在所述晶闸管箝位组件或每个晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分远离彼此移动时可破裂，以中断从所述电磁辐射源到所述电磁辐射检测器的电磁辐射的传输；并且

所述电磁辐射检测器被配置成当从所述电磁辐射源发送的电磁辐射被中断时，指示箝位故障。

提供易碎电磁辐射导管使得箝位力的损失（即，导致晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分远离彼此移动的机械故障）能够经由易碎导管的破裂转换成容易被检测出的电磁辐射的传输的中断。

这种破裂使得能够在晶闸管过热并且出现故障之前或者火灾爆发之前，采取缓解步骤（例如，阻止（tripping）至晶闸管阀的输入能量源）。

根据本发明的第二方面，提供了一种箝位故障检测器组件，该箝位故障检测器组件包括：

易碎电磁辐射导管，其在至少一个晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分之间延伸；

所述易碎导管在所述晶闸管箝位组件或每个晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分远离彼此移动时破裂，以中断从所述电磁辐射源到所述电磁辐射检测器的电磁辐射的传输；并且

当从所述电磁辐射源发送的电磁辐射被中断时，所述电磁辐射检测器指示箝位故障。

如上所述，提供易碎电磁辐射导管允许易碎导管破裂，以在晶闸管过热并且出现故障之前或者火灾爆发之前来启动缓解步骤（例如，阻止输入能量源到晶闸管阀）。

优选地，易碎导管缠绕在所述晶闸管箝位组件或每个晶闸管箝位组件周围。由于不需要额外的元件，因此能够相对廉价地实现将易碎导管缠绕在所述晶闸管箝位组件或每个晶闸管箝位组件周围，同时有助于确保当相关联的晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分远离彼此移动时，该易碎导管破裂。

可选择地，易碎导管被固定地设置到所述晶闸管箝位组件或每个晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分中的每一个部分上。将易碎导管固定地设置到第一部分和第二部分上提供了一种直接的方式来助于确保当第一部分和第二部分远离彼此移动时，该易碎导管破裂，并且在某些情况下，将易碎导管固定地设置到第一部分和第二部分上可以无需将该易碎导管缠绕在所述晶闸管箝位组件或每个晶闸管箝位组件周围，这在其他方面可能证明是麻烦的。

在本发明的一个优选的实施例中，各个晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分中的每一个部分位于或邻近于所述晶闸管箝位组件的相应端。这种布置使得针对某一给定的箝位力损失，第一部分和第二部分之间的相对移动量最大化，因此有助于确保易碎导管的破裂。

易碎导管可以在所述晶闸管箝位组件或每个晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分之间朝着或邻近于沿着相应的晶闸管箝位组件的中间延伸的中线延伸。沿着这种中线放置的晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分在位于该箝位组件的一侧处的承拉构件（即，箝位带）出现故障的情况下，将远离彼此移动，因此以前述方式布置易碎导管有助于确保在这些承拉构件中的任一个出现故障的情况下，单个易碎导管破裂。

在本发明的另一个优选的实施例中，易碎导管在所述晶闸管箝位组件或每个晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分之间在承拉构件线上或邻近于该承拉构件线延伸，该承拉构件线与承拉构件相一致铺设，该承拉构件同时起到对所述相应的晶闸管箝位组件进行箝位的作用。这种布置有助于确保在给定的承拉构件出现故障时，易碎导管破裂。

可选择地，易碎导管包括多个互连的易碎导管部分，每个易碎导管部分均与相应的晶闸管箝位组件相关联。包含多个易碎导管部分易于本发明的安装和维护。

优选地，易碎导管是光纤或包含光纤。光纤是电绝缘的，因此例如能够被安全地接近于高压晶闸管阀来使用。

电磁辐射源可以发出可见的和/或红外的电磁频谱的辐射。这种布置是容易开展的，并且因为不需要额外的系统（诸如，冷却系统）而具有低功率需求。

在本发明的又一优选的实施例中，电磁辐射源是LED或包含LED。LED容易获得并且相对便宜。此外，LED的工作通常不会表现出对技工或维护技术人员造成伤害的风险。

合宜地，电磁辐射检测器是可见辐射检测器和/或红外辐射检测器。

根据本发明的第三方面，提供了一种对至少一个晶闸管箝位组件内的箝位故障进行检测的方法，该方法包括步骤：

（a）在所述晶闸管箝位组件或每个晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分之间延伸易碎电磁辐射导管，并且将所述易碎导管配置成在所述晶闸管箝位组件或每个晶闸管箝位组件的第一部分和第二部分远离彼此移动时破裂；

（b）将电磁辐射源布置成与所述易碎导管的第一端通信；

（c）将电磁辐射检测器布置成与所述易碎导管的第二端通信；以及

（d）当从所述电磁辐射源发送到所述电磁辐射检测器的电磁辐射由于所述易碎导管破裂而中断时，指示箝位故障。

本发明的方法具有与上文中提到的本发明的第一方面和第二方面相关联的优点。

附图说明

现在通过非限制性示例的方式，结合附图来对本发明的优选实施例进行描述，其中：

图1（a）示出了传统的晶闸管箝位组件的第一侧的正视图；

图1（b）示出了图1（a）中所示的晶闸管箝位组件的平面图；

图2示出了根据本发明的第一实施例的箝位故障检测器组件；

图3示出了图2中所示的箝位故障检测器组件的一个变体；

图4示出了图2中所示的在第一故障模式下的箝位故障检测器组件；

图5示出了根据本发明的第二实施例的箝位故障检测器组件；以及

图6示出了根据本发明的第三实施例的箝位故障检测器组件。

具体实施方式

根据本发明的第一实施例的箝位故障检测器组件大体上由附图标记30来表示。

检测器组件30包括光纤42形式的易碎电磁辐射导管32，该易碎电磁辐射导管32在第一晶闸管箝位组件10a的第一部分34和第二部分36之间延伸。

特别地，在示出的实施例中，易碎导管32缠绕晶闸管箝位组件10a一又四分之一圈。在其他实施例（未示出）中，易碎导管32可以缠绕晶闸管箝位组件10a多于或少于一又四分之一圈。

在本发明的又一些实施例中，易碎导管32还可以被缠绕在第二晶闸管箝位组件10b周围，正如图3中部分地显示的。在第一晶闸管箝位组件10a和第二晶闸管箝位组件10b之间延伸的易碎导管32的长度的确如此处于松弛状态，从而使箝位故障出现错误指示的可能性最小化。

返回到图2中所示的检测器组件30，第一部分34和第二部分36中的每一个部分位于晶闸管箝位组件10的相应端处，并且更具体地，位于晶闸管箝位组件10的两端处的相应板16上。

易碎导管32沿着中线38（正如图1（b）和图4中所示）缠绕在晶闸管箝位组件10a的周围，该易碎导管32从晶闸管箝位组件10的中间向下延伸。

在本发明的其他实施例（未示出）中，易碎导管32在第一部分34和第二部分36之间在承拉构件线40（正如图1（b）和图4中所示）上或邻近于承拉构件线40延伸，承拉构件线40与承拉构件20相一致铺设，所述承拉构件20同时起到对晶闸管箝位组件10a进行箝位的作用。在某些这种实施例中，易碎导管32可以形成复合带22的一部分或者与复合带22形成为一个整体，复合带22限定承拉构件20。

检测器组件30还包括：电磁辐射源31，其被布置成与易碎导管32的第一端通信；以及电磁辐射检测器33，其被布置成与该易碎导管32的第二端通信。

电磁辐射源31是发出可见的电磁频谱的辐射的LED。在本发明的其他实施例中，电磁辐射源可以发出红外的电磁频谱或另一电磁辐射频谱的辐射。

电磁辐射检测器33是光接收器形式的可见辐射检测器。在本发明的其他实施例中，电磁辐射检测器可以是红外辐射检测器。

电磁辐射源31和电磁辐射检测器33中的每一个均位于保护柜（未示出）中，该保护柜与晶闸管箝位组件10间隔开，并且合宜地处于地电势下。

在其他实施例（未示出）中，电磁辐射源31和电磁辐射检测器33被安装在一个或多个晶闸管驱动单元上，每个晶闸管驱动单元位于相应的晶闸管12附近。这些驱动单元是自供电的并且与地隔离，因此减少了对长距离的易碎导管32的需要。

在使用中，电磁辐射源31发出可见辐射频谱的辐射（即，光），该辐射由易碎导管32被传输到电磁辐射检测器33。

在一个或两个承拉构件20出现故障的情况下，检测器组件30起到如下作用。

承拉构件20的拉断（正如图4中示意性示出的）能够导致板16的一侧远离相邻的散热器14移动，这引起箝位力的部分损失。

板的移动导致第一部分34和第二部分36远离彼此移动。第一部分34和第二部分的这种移动使在第一部分34和第二部分36之间延伸的易碎导管32破裂，因此中断了光到电磁辐射检测器33的传输。

对于这种中断，电磁辐射检测器33指示已经发生了箝位故障，并且启动阻止供应到晶闸管箝位组件10的输入能量源的形式的缓解步骤。

除上述的箝位力的部分损失之外，一个或两个承拉构件20的拉断也能够引起整个一块板16远离相邻的散热器14移动，这引起箝位力的全部损失。

在这种情况下，第一部分34和第二部分36再次远离彼此移动，导致易碎导管32破裂，并且导致光从LED（即，电磁辐射源31）到光接收器（即，电磁辐射检测器33）的传输中断。

因此，电磁辐射检测器33再次指示已经发生箝位故障并且启动缓解步骤。

根据本发明的第二实施例的箝位故障检测器组件50示意性地显示在图5中。

第二检测器组件50类似于第一检测器组件30，并且相同的特征使用相同的附图标记来表示。

第二检测器组件50包括光纤42形式的易碎导管32，该易碎导管32在位于第一晶闸管箝位组件10a的相应的板16上的第一部分34和第二部分36之间延伸。

易碎导管32仅在第一部分34和第二部分36之间延伸，并且不缠绕在第一晶闸管箝位组件10a的周围。与第一检测器组件30不同的是，易碎导管32在第一部分34和第二部分36的每一部分处被固定地设置到晶闸管箝位组件10上。箝位板52提供了期望的固定。

易碎导管32延伸到第二晶闸管箝位组件10b（部分地示出在图5中），并且通过另一箝位板52被固定地设置到第二晶闸管箝位组件10b的第一部分34和第二部分36上（仅示出了第二晶闸管箝位组件10b的第二部分36）。

在本发明的其他实施例中，易碎导管32仅在单个晶闸管箝位组件10a的第一部分34和第二部分36之间延伸。

优选地，第一晶闸管箝位组件10a和第二晶闸管箝位组件10b之间的易碎导管的长度以松弛的状态延伸，从而使箝位故障出现错误指示的可能性最小化。

在使用中，第二检测器组件50以与第一检测器组件30相似的方式起作用。

在承拉构件20中的一个或两个出现故障的情况下，第一部分34和第二部分36再次远离彼此移动，并且使易碎导管32破裂。

这中断了光到光接收器（即，电磁辐射检测器33）的传输，这因此指示了箝位故障并且启动缓解步骤。

根据本发明的第三实施例的箝位故障检测器组件大体上由附图标记70表示。

第三检测器组件70具有与第一检测器组件30和第二检测器组件50中的每一个检测器组件相似的特征，并且这些特征使用相同的附图标记来表示。

第三检测器组件70包括光纤42形式的易碎导管32。

该易碎导管包括多个互连的易碎导管部分72a、72b，每个易碎导管部分均与相应的晶闸管箝位组件10相关联。

第一易碎导管部分72a通过相应的光连接器74被固定地设置到第一晶闸管箝位组件10a的第一部分34和第二部分36上，而第二易碎导管部分72b通过其他的光连接器74被固定地设置到第二晶闸管箝位组件10b的第一部分34和第二部分36（图6中仅示出了第二部分36）上。

在本发明的可能采用在电磁频谱的不同部分下工作的电磁辐射源和检测器的其他实施例中，可以使用其他的连接器，即，能够传输相应类型的电磁辐射的任何适合的连接器。

本发明的其他实施例可以仅包括单个晶闸管箝位组件10a，从而仅包括单个相关联的易碎导管部分72a。

互连的易碎导管部分76在第一和第二晶闸管箝位组件10之间以松弛配置的形式延伸。

在使用中，第三检测器组件70以与第二检测器组件50基本上相同的方式起作用。

Claims

1.一种用于晶闸管箝位组件的箝位故障检测器，包括：

易碎电磁辐射导管（32），其在至少一个晶闸管箝位组件（10）的第一部分（34）和第二部分（36）之间可延伸；

电磁辐射源（31），其被布置成与所述易碎导管（32）的第一端通信；以及

电磁辐射检测器（33），其被布置成与所述易碎导管（32）的第二端通信；

在所述晶闸管箝位组件（10）或每个晶闸管箝位组件（10）的所述第一部分（34）和所述第二部分（36）远离彼此移动时，所述易碎导管（32）可破裂，以中断从所述电磁辐射源（31）到所述电磁辐射检测器（33）的电磁辐射的传输；并且

所述电磁辐射检测器（33）被配置成当从所述电磁辐射源（31）发送的电磁辐射被中断时，指示箝位故障。

2.一种箝位故障检测器组件，包括：

易碎电磁辐射导管（32），其在至少一个晶闸管箝位组件（10）的第一部分（34）和第二部分（36）之间延伸；

在所述晶闸管箝位组件（10）或每个晶闸管箝位组件（10）的所述第一部分（34）和所述第二部分（36）远离彼此移动时，所述易碎导管（32）破裂，以中断从所述电磁辐射源（31）到所述电磁辐射检测器（33）的电磁辐射的传输；并且

当从所述电磁辐射源（31）发送的电磁辐射中断时，所述电磁辐射检测器（33）指示箝位故障。

3.根据权利要求2所述的箝位故障检测器组件，其中，所述易碎导管（32）缠绕在所述晶闸管箝位组件（10）或每个晶闸管箝位组件（10）周围。

4.根据权利要求2或3所述的箝位故障检测器组件，其中，所述易碎导管（32）被固定地设置到所述晶闸管箝位组件（10）或每个晶闸管箝位组件（10）的所述第一部分（34）和所述第二部分（36）中的每一个部分上。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的箝位故障检测器组件，其中，各个晶闸管箝位组件（10）的所述第一部分（34）和所述第二部分（36）中的每一个部分位于或邻近于所述晶闸管箝位组件的相应端处。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的箝位故障检测器组件，其中，所述易碎导管（32）在所述晶闸管箝位组件（10）或每个晶闸管箝位组件（10）的所述第一部分（34）和所述第二部分（36）之间在沿相应的晶闸管箝位组件的中间延伸的中线（38）上或邻近于所述中线（38）延伸。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的箝位故障检测器组件，其中，所述易碎导管（32）在所述晶闸管箝位组件（10）或每个晶闸管箝位组件（10）的所述第一部分（34）和所述第二部分（36）之间在所述承拉构件线（40）上或邻近于承拉构件线（40）延伸，所述承拉构件线（40）与承拉构件（20）相一致铺设，所述承拉构件（20）起到对所述相应的晶闸管箝位组件（10）进行箝位的作用。

8.根据权利要求1所述的箝位故障检测器和根据权利要求2至7中任一项所述的箝位故障检测器组件，其中，所述易碎导管（32）包括多个互连的易碎导管部分，每个易碎导管部分与相应的晶闸管箝位组件相关联。

9.根据权利要求1或8所述的箝位故障检测器和根据权利要求2至8中任一项所述的箝位故障检测器组件，其中，所述易碎导管（32）是光纤或包含光纤。

10.根据权利要求1、8或9所述的箝位故障检测器和根据权利要求2至9中任一项所述的箝位故障检测器组件，其中，所述电磁辐射源（31）发出可见的和/或红外的电磁频谱的辐射。

11.根据权利要求1或权利要求8至10中任一项所述的箝位故障检测器和根据权利要求2至10中任一项所述的箝位故障检测器组件，其中，所述电磁辐射源（31）是LED或包含LED。

12.根据权利要求1或权利要求8至11中任一项所述的箝位故障检测器和根据权利要求2至11中任一项所述的箝位故障检测器组件，其中，所述电磁辐射检测器（33）是可见的和/或红外的辐射检测器。

13.一种对至少一个晶闸管箝位组件内的箝位故障进行检测的方法，包括步骤：

（a）在所述晶闸管箝位组件（10）或每个晶闸管箝位组件（10）的第一部分（34）和第二部分（36）之间延伸易碎电磁辐射导管（32），并且将所述易碎导管（32）配置成在所述晶闸管箝位组件或每个晶闸管箝位组件的所述第一部分和所述第二部分远离彼此移动时破裂；

（b）将电磁辐射源（31）布置成与所述易碎导管的第一端通信；

（c）将电磁辐射检测器（33）布置成与所述易碎导管的第二端通信；以及

（d）当从所述电磁辐射源（31）发送到所述电磁辐射检测器（33）的电磁辐射由于所述易碎导管（32）破裂而中断时，指示箝位故障。