CN103618529A

CN103618529A - 一种用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组

Info

Publication number: CN103618529A
Application number: CN201310585801.4A
Authority: CN
Inventors: 张雷; 常忠; 王承民; 袁洪亮; 郎平; 张伟华; 任西周
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; China EPRI Science and Technology Co Ltd; Smart Grid Research Institute of SGCC
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Global Energy Interconnection Research Institute
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2014-03-05

Abstract

本发明提供一种用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，包括：晶闸管阀串组件、TCU板组件、阻容均压组件和高频送能组件；晶闸管阀串组件设置在阻容均压组件之间，并且与阻容均压组件并联连接；TCU板组件与高频送能组件连接后设置在阻容均压组件的一侧；TCU板组件分别控制晶闸管阀串组件和阻容均压组件；晶闸管阀组底部设有环氧浇注绝缘子，其改进之处在于，晶闸管阀组为立式模块化结构，单独或组合串联设置在6kV～35kV固态复合开关装置中。和现有技术比，本发明提供的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，满足6kV～35kV电压等级需求，通用性强；结构紧凑，易安装；并采用一体化浇注式高频送能CT，解决了原有结构形式所出现的问题。

Description

一种用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组

技术领域

本发明涉及一种晶闸管阀组，具体讲涉及一种用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组。

背景技术

随着经济的不断发展，电力用户对电能质量的要求也越来越高。电压偏差是电能质量的一个重要方面，目前覆盖广、数量大的配电网系统存在供电半径大，结构不合理等现状，造成电压偏差问题比较突出。

目前，普遍采用的电压调整手段是有载调压变压器和开关投切电容器组。但是，有载调压变压器和开关投切电容器组均存在不能随负荷的波动而频繁动作的缺点，造成部分时段电压偏差超标。当机械开关投入电容器组时，在投入瞬间由于系统电压瞬时值与电容器电压值不同而产生较大的冲击电流，以及在切除电容器组时由于机械开关燃弧而造成的操作过压。机械开关在投入电容器组过程中产生的浪涌电流可达正常电流峰值的10～20倍，该浪涌电流除对电容器组的安全运行带来极大隐患外，还将激发较大幅值的震荡过渡过程，振荡频率为电容器组与串联电抗的谐振频率。该震荡向系统注入谐波电流，降低了电能质量。而机械开关切除电容器组时断口电弧重燃引起的危害更大，它将产生严重的操作过电压，对电容器、开关及周边其他用电设备造成极大的威胁。同时，运行单位进行电压合格率考核越来越严格，而在现有设备条件下通过提高管理水平来进一步提高电压合格率水平的潜力有限，急需要采用新技术、新装备来提高运行水平。

针对以上问题现状，固态复合开关装置可以完全利用原有的无功设备，新增设备占地很小，对原有系统无特殊要求，改造投入较低，适合大量推广应用。装置采用固态开关辅助开断技术，将机械开关和基于晶闸管阀组的固态开关并联，开关在开断时不承受燃弧过程，被合分的容性设备可实现过零投入和开断，不承受开关过程中的冲击，提高了设备寿命，实现了频繁合分操作，解决了由于无法使无功设备随负荷变化而频繁动作的问题。另一方面，电容器组投入后，晶闸管阀组被旁路退出，减少了装置损耗，提高了装置可靠性。由于损耗的降低，不需要了用于晶闸管阀冷却的设备，减少了占地面积。与单独采用晶闸管投切电容器（TSC）相比，损耗可大大降低。采用TSC进行电容器组投切时，晶闸管阀在运行过程中将产生较大损耗。以12kV，10MVAr电容器组为例，阀组损耗约为30kW，假定全年投入率为80，则TSC阀组的年耗电达21万kWh。而固态复合开关在电容器组投入时，导通阻抗为mΩ级，年损耗小于100kWh。

尽管如此，作为固态复合开关装置的核心部件，现有晶闸管阀组在结构形式上存在以下问题：

1、只能满足10kV等级的需求，其他电压等级系统下需重新设计；

2、阀组内部每串晶闸管依靠四根棒形绝缘拉杆压紧固定，安装复杂繁琐，成本高；

3、高电位控制板(TE板)安装盒屏蔽、防护效果差，接插端子不易安装；

4、每块高电位控制板(TE板)需要一套高频(5kHz)送能装置(CT)，所需高频送能装置(CT)数量多，加工和安装量大，并且电气性能较差，易出现局部放电等缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，采用立式模块化结构，能满足6kV～35kV等电压等级需求，通用性强；晶闸管采用环氧拉带液压顶压方式，结构紧凑，易安装；并采用一体化浇注式高频送能CT，解决了原有结构形式所出现的问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供的一种用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，所述晶闸管阀组包括晶闸管阀串组件、TCU板组件、阻容均压组件和高频送能组件；所述晶闸管阀串组件设置在所述阻容均压组件之间，并且与所述阻容均压组件并联连接；所述TCU板组件与高频送能组件连接后设置在所述阻容均压组件的一侧；所述TCU板组件分别控制所述晶闸管阀串组件和阻容均压组件；所述晶闸管阀组底部设有环氧浇注绝缘子，其改进之处在于：所述晶闸管阀组为立式模块化结构，单独或组合串联设置在6kV～35kV固态复合开关装置中。

其中，在6kV～10kV固态复合开关装置中设置一组所述晶闸管阀组。

其中，在10kV～35kV固态复合开关装置中串联设置2或3组所述晶闸管阀组。

其中，所述晶闸管阀串组件包括晶闸管、散热器、碟簧机构、上法兰、下法兰和环氧拉带；所述上法兰和下法兰分别设置在所述碟簧机构的上下两端，所述晶闸管和散热器依次间隔叠放在碟簧机构上，所述上法兰和下法兰通过环氧拉带连接固定。

其中，所述TCU板组件包括TCU板卡、TCU板屏蔽盒和固定板，所述TCU板卡设置在TCU板屏蔽盒中，所述TCU板屏蔽盒设置在所述固定板上；所述TCU板屏蔽盒末端固定设有接线端子，所述接线端子设有双排线簧孔和插针。

其中，所述TCU板屏蔽盒采用铝合金材料。

其中，所述阻容均压组件为分体式双层结构，包括均压电阻、吸收电容和支撑固定板；其中一层的所述支撑固定板上依次间隔叠加设置均压电阻和吸收电容，另一层叠加设置所述均压电阻；所述晶闸管阀串组件设置在所述阻容均压组件的两层之间。

其中，所述高频送能组件包括高频送能CT和固定件，所述高频送能CT设有一次侧线圈、二次侧线圈和磁环。

其中，所述高频送能CT为一体化浇注式结构，所述一次侧线圈、二次侧线圈和磁环通过环氧树脂真空浇注在所述高频送能CT内部。

其中，所述磁环采用超微晶1K107材料。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、采用立式模块化设计，具备通用性和可叠加性，满足6kV～35kV电力系统工程需要，无须重复性设计，另外体积小，可满足室内或柜内安装使用。

2、晶闸管阀串组件采用环氧拉带固定、液压顶压的结构形式，与原有结构形式对比简单可靠。

3、碟簧结构由原有产品位于上部的方式改进为位于底部，降低了整体的重心，提高了设备的稳定性。

4、TCU板屏蔽盒主体采用铝合金型材加工而成，易采购加工，一致性好，易散热并且防护和屏蔽效果好。

5、接线端子内配有双排线簧孔及插针，保证了耐高压和电气连接的可靠性。

6、一体化浇注式高频送能CT采用整体环氧树脂真空浇注，体积小，成本低，电气绝缘性能优良。

附图说明

图1是：本发明提供的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组的正视图；

图2是：本发明提供的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组的侧视图；

图3是：本发明提供的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组的俯视图；

图4是：本发明提供的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组的晶闸管阀串组件的结构示意图；

图5是：本发明提供的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组的TCU板组件的结构示意图；

图6是：本发明提供的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组的阻容均压组件的正视图；

图7是：本发明提供的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组的阻容均压组件的后视图；

图8是：本发明提供的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组的高频送能组件的结构示意图；

其中：1、模块化晶闸管阀组；2、晶闸管阀串组件；3、TCU板组件；4、阻容均压组件；5、高频送能组件；6、环氧浇注绝缘子；7、晶闸管；8、散热器；9、碟簧机构；10、上法兰；11、下法兰；12、环氧拉带；13、TCU板卡；14、TCU板屏蔽盒；15、固定板；16、接线端子；17、均压电阻；18、吸收电容；19、支撑固定板；20、高频送能CT；21、固定件；22、一次侧线圈；23、二次侧线圈；24、磁环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本实施例以用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组为例，如图1至图8所示，本发明实施例提供的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组包括：模块化晶闸管阀组1、晶闸管阀串组件2、TCU板组件3、阻容均压组件4、高频送能组件5、环氧浇注绝缘子6、晶闸管7、散热器8、碟簧机构9、上法兰10、下法兰11、环氧拉带12、TCU板卡13、TCU板屏蔽盒14、固定板15、接线端子16、均压电阻17、吸收电容18、支撑固定板19、高频送能CT20、固定件21、一次侧线圈22、二次侧线圈23、磁环24。

模块化晶闸管阀组1采用立式结构，设置在开关柜中或直接设置在室内，自冷散热，如图1至图3所示，晶闸管阀串组件2设置在双层结构的阻容均压组件4之间，并且与阻容均压组件4并联连接；TCU板组件3与高频送能组件5连接后设置在阻容均压组件4的一侧；高频送能组件5给TCU板组件3供能，TCU板组件3分别控制晶闸管阀串组件2和阻容均压组件4；模块化晶闸管阀组1的底部通过四个环氧浇注绝缘子6支撑。在6kV～10kV固态复合开关装置采用一组模块化晶闸管阀组1，在10kV～35kV固态复合开关装置采用两组或三组串联连接的模块化晶闸管阀组1。

晶闸管阀串组件2，如图4所示，下法兰11作为底部支撑，晶闸管7和散热器8依次叠放在碟簧机构9上，然后将上法兰10放于最上端，用环氧拉带12将上下法兰连接，用专用的液压工具施加晶闸管7对应的额定压力；晶闸管7的型号和数量可根据系统需要进行调整变更。

TCU板组件3，如图5所示，TCU板屏蔽盒14采用铝合金型材加工而成，末端盖板固定的接线端子16内配有双排线簧孔及插针，保证了耐高压和电气连接的可靠性。

阻容均压组件4为分体式双层结构，如图6至图7所示，其中一层的支撑固定板19上依次间隔叠加设置均压电阻17和吸收电容18，另一层的支撑固定板19叠加设置均压电阻17；晶闸管阀串组件2设置在阻容均压组件4的两层之间。

高频送能组件5，如图8所示，高频送能CT20为一体化浇注式结构，一次侧线圈22、二次侧线圈23和磁环24均用环氧树脂真空浇注其在内部，磁环24采用超微晶1K107材料。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，所述晶闸管阀组包括晶闸管阀串组件、TCU板组件、阻容均压组件和高频送能组件；所述晶闸管阀串组件设置在所述阻容均压组件之间，并且与所述阻容均压组件并联连接；所述TCU板组件与高频送能组件连接后设置在所述阻容均压组件的一侧；所述TCU板组件分别控制所述晶闸管阀串组件和阻容均压组件；所述晶闸管阀组底部设有环氧浇注绝缘子，其特征在于：所述晶闸管阀组为立式模块化结构，单独或组合串联设置在6kV～35kV固态复合开关装置中。

2.如权利要求1所述的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，其特征在于：在6kV～10kV固态复合开关装置中设置一组所述晶闸管阀组。

3.如权利要求1所述的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，其特征在于：在10kV～35kV固态复合开关装置中串联设置2或3组所述晶闸管阀组。

4.如权利要求1所述的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，其特征在于：所述晶闸管阀串组件包括晶闸管、散热器、碟簧机构、上法兰、下法兰和环氧拉带；所述上法兰和下法兰分别设置在所述碟簧机构的上下两端，所述晶闸管和散热器依次间隔叠放在碟簧机构上，所述上法兰和下法兰通过环氧拉带连接固定。

5.如权利要求1所述的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，其特征在于：所述TCU板组件包括TCU板卡、TCU板屏蔽盒和固定板，所述TCU板卡设置在TCU板屏蔽盒中，所述TCU板屏蔽盒设置在所述固定板上；所述TCU板屏蔽盒末端固定设有接线端子，所述接线端子设有双排线簧孔和插针。

6.如权利要求5所述的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，其特征在于：所述TCU板屏蔽盒采用铝合金材料。

7.如权利要求1所述的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，其特征在于：所述阻容均压组件为分体式双层结构，包括均压电阻、吸收电容和支撑固定板；其中一层的所述支撑固定板上依次间隔叠加设置均压电阻和吸收电容，另一层叠加设置所述均压电阻；所述晶闸管阀串组件设置在所述阻容均压组件的两层之间。

8.如权利要求1所述的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，其特征在于：所述高频送能组件包括高频送能CT和固定件，所述高频送能CT设有一次侧线圈、二次侧线圈和磁环。

9.如权利要求8所述的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，其特征在于：所述高频送能CT为一体化浇注式结构，所述一次侧线圈、二次侧线圈和磁环通过环氧树脂真空浇注在所述高频送能CT内部。

10.如权利要求8所述的用于固态复合开关装置的模块化晶闸管阀组，其特征在于：所述磁环采用超微晶1K107材料。