CN105024563A - 一字型阀层布置的直流换流阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一字型阀层布置的直流换流阀，每个阀层均包括两个串联布置的第一阀模块和第二阀模块；所述第一阀模块包括第一电抗器、第一晶闸管组件和第二电抗器；所述第二阀模块包括第三电抗器、第二晶闸管组件和第四电抗器；所述第一电抗器、第一晶闸管组件、第二电抗器、第三电抗器、第二晶闸管组件和第四电抗器依次串联；所述第一晶闸管组件和第二晶闸管组件呈一字型排列，形成第一排列线；所述第一电抗器、第二电抗器、第三电抗器和第四电抗器也呈一字型排列形成第二排列线；第一排列线和第二排列线相平行。本发明抗震性能强，大大减小了整个阀层的投影面积。

Description

一字型阀层布置的直流换流阀

技术领域

本发明涉及电力电子与电力系统技术领域，尤其涉及一种一字型阀层布置的直流换流阀。

背景技术

一字型阀层布置的直流换流阀是高压直流输电的关键部件，物理尺寸较为庞大，运行时其两端需承受几百kV电压，且处于频繁开通和关断过程中；单个商用电力电子器件耐压目前最高达到8.5kV，因此需要几十甚至近百级晶闸管串联，这些串联的晶闸管分多段多层在空间中分布构成一字型阀层布置的直流换流阀。为了满足抗震要求，层间和层内的电气与物理连接设计尤为重要。直流一字型阀层布置的直流换流阀通常采用悬吊结构，总体的设计思路是将一字型阀层布置的直流换流阀的悬吊系统作为一个柔性系统来进行设计。

目前已运行一字型阀层布置的直流换流阀的一个阀层内通常采用两个阀模块串联的方式，每个阀模块内电抗器组件和晶闸管组件采用笔直串接布置。当两个阀模块采用U型结构串联时，由于需要在两个阀模块之间保证足够的绝缘距离，导致阀层较宽；而当两个阀模块采用一字型结构串联时，由于阀层内所有组件均呈一字型笔直布置，导致阀层较长。过大的长度或宽度对阀厅的尺寸提出了较高的要求，导致阀厅占地面积偏大。

发明内容

为解决现有存在的问题，本发明提供一种一字型阀层布置的直流换流阀，本一字型阀层布置的直流换流阀减小了阀层的宽度，最终大大减小了整个阀层的投影面积，对于节省整个阀厅的占地面积具有重要的作用。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一字型阀层布置的直流换流阀，包括自上而下依次连接的顶部屏蔽罩、至少两个阀层和底部屏蔽罩；所述至少两个阀层之间上下层叠设置；最上层阀层与顶部屏蔽罩之间通过层间绝缘子悬吊连接；最下层阀层与底部屏蔽罩之间也通过层间绝缘子悬吊连接；还包括环绕在一字型阀层布置的直流换流阀外侧的冷却水管；其特征在于：每个阀层均包括两个串联布置的第一阀模块和第二阀模块；所述第一阀模块包括第一电抗器、第一晶闸管组件和第二电抗器；所述第二阀模块包括第三电抗器、第二晶闸管组件和第四电抗器；所述第一电抗器、第一晶闸管组件、第二电抗器、第三电抗器、第二晶闸管组件和第四电抗器依次串联；所述第一晶闸管组件和第二晶闸管组件呈一字型排列，形成第一排列线；所述第一电抗器、第二电抗器、第三电抗器和第四电抗器也呈一字型排列形成第二排列线；第一排列线和第二排列线相平行。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述上下相邻的两层阀层中的下层阀层通过至少四个绝缘子悬吊连接在相邻的上层阀层上。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一晶闸管组件和第二晶闸管组件均固定在阀层内的绝缘横梁上。第一晶闸管组件和第二晶闸管组件之间不存在直接的电气连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一电抗器、第二电抗器、第三电抗器和第四电抗器均固定在阀层内的绝缘横梁上，其中第一电抗器和第二电抗器分别通过第一母排和第二母排连接在第一晶闸管组件的两端，第三电抗器和第四电抗器分别通过第三母排和第四母排连接在第二晶闸管组件的两端。

作为本发明进一步改进的技术方案，第二电抗器和第三电抗器之间通过第五母排相连。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述述冷却水管由相连通的进水管和出水管组成；进水管和出水管平行设置。

作为本发明进一步改进的技术方案，冷却水管环绕在阀层的外边缘。

作为本发明进一步改进的技术方案，相邻的上下两个阀层之间通过斜接的母排实现电气连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，斜接的母排的两端分别连接在相邻的两个阀层中第一电抗器和第四电抗器的连接母排上。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述一字型阀层布置的直流换流阀还设置有至少两根用于铺设光缆的光缆槽。

本发明的有益效果在于，所述一字型阀层布置的直流换流阀阀层内每个阀模块均采用晶闸管组件和电抗器分成两列的并行布置方式，然后将两个阀模块沿晶闸管排列方向串联布置，通过阀层内设备的合理布置使整个阀层的重心位于几何中心，在保证阀层悬吊稳定性的基础上，既缩短了整个阀层的长度，同时因为避免了两个阀模块首尾之间的绝缘距离问题，减小了阀层的宽度，最终大大减小了整个阀层的投影面积，对于节省整个阀厅的占地面积具有重要的作用。

附图说明

图1为本发明去除顶部屏蔽罩后的结构示意图。

图2为本发明的单个阀层的结构示意图。

图3为本发明的单个阀层的电气连接示意图。

具体实施方式

实施例1

参见图1、图2和图3，本一字型阀层布置的直流换流阀，包括自上而下依次连接的顶部屏蔽罩、至少两个阀层和底部屏蔽罩；所述至少两个阀层之间上下层叠设置；最上层阀层与顶部屏蔽罩之间通过层间绝缘子5悬吊连接；最下层阀层与底部屏蔽罩之间也通过层间绝缘子5悬吊连接；还包括环绕在一字型阀层布置的直流换流阀外侧的冷却水管；冷却水管为环形水管，通过环形水管实现不同阀层之间的水路连接；每个阀层均包括两个串联布置的第一阀模块11和第二阀模块12；所述第一阀模块11包括第一电抗器21、第一晶闸管组件25和第二电抗器22；所述第2阀模块包括第三电抗器23、第二晶闸管组件26和第四电抗器24；所述第一电抗器21、第一晶闸管组件25、第二电抗器22、第三电抗器23、第二晶闸管组件26和第四电抗器24依次串联；所述第一晶闸管组件25和第二晶闸管组件26呈一字型排列，形成第一排列线；所述第一电抗器21、第二电抗器22、第三电抗器23和第四电抗器24也呈一字型排列，形成第二排列线；第一排列线和第二排列线相平行。

所述上下相邻的两层阀层中的下层阀层通过至少四个绝缘,5悬吊连接在相邻的上层阀层上。所述第一晶闸管组件25和第二晶闸管组件26均固定在阀层内的绝缘横梁41上。第一晶闸管组件25和第二晶闸管组件26之间不存在直接的电气连接。所述第一电抗器21、第二电抗器22、第三电抗器23和第四电抗器24均固定在阀层内的绝缘横梁41上，其中第一电抗器21和第二电抗器22分别通过第一母排61和第二母排62连接在第一晶闸管组件25的两端，第三电抗器23和第四电抗器24也分别通过第三母排63和第四母排64连接在第二晶闸管组件26的两端。第二电抗器和第三电抗器之间通过第五母排31相连，以实现第一阀模块11和第二阀模块12之间的电气连接。所述述冷却水管由相连通的进水管和出水管组成；进水管和出水管平行设置。冷却水管环绕在阀层的外边缘。相邻的上下两个阀层之间通过斜接的母排实现电气连接。斜接的母排的两端分别连接在相邻的两个阀层中第一电抗器和第四电抗器的连接母排上。所述一字型阀层布置的直流换流阀还设置有至少两根用于铺设光缆的光缆槽。

作为优选方案，本实施例中，本实施例1中一字型阀层布置的直流换流阀包括上下层叠的四个阀层，分别是第一阀层1、第二阀层2、第三阀层3和第四阀层4，如图1所示，一字型阀层布置的直流换流阀中相邻的上下阀层之间采用8只绝缘子5进行悬吊连接，8只绝缘子分别是第一绝缘子51、第二绝缘子52、第三绝缘子53、第四绝缘子54、第五绝缘子55、第六绝缘子56、第七绝缘子57和第八绝缘子58，采用绝缘子5悬吊阀层后，整个一字型阀层布置的直流换流阀自上而下构成一个柔性系统，当遇到地震等强的外力作用时，阀层可以在一定范围内摆动而不至于损坏整体结构，地震等强外力消失后一字型阀层布置的直流换流阀可继续运行。

单个阀层的电气连接示意图如图3所示，共两个阀模块及四个电抗器，其布置方式如图2所示，第一阀模块11和第二阀模块12串行布置，均固定在绝缘横梁41上。每个阀模块由一个第一晶闸管组件25或第二晶闸管组件26和第一电抗器21、第二电抗器22或第三电抗器23、第四电抗器24组成第一电抗器21、第二电抗器22、第三电抗器23、第四电抗器24的串联方向呈一字型排列，并且和晶闸管组件并行布置，这样做的好处在于缩短了整个阀模块的长度；在第一阀模块11或第二阀模块12内，两个电抗器21、22或23、24分别通过第一母排61、第二母排62或第三母排63、第四母排64连接到第一晶闸管组件25或第二晶闸管组件26的两端，第一阀模块11和第二阀模块12之间用第五母排31短接形成两个阀模块之间的电气连接，这样做的好处在于整个阀层中两个阀模块呈首尾串行连接，不存在U型结构中首尾之间的绝缘问题，减小了整个阀层的宽度。

如图1所示，所述一字型阀层布置的直流换流阀上下阀层之间布置至少两根冷却水管，这里采用两根冷却水管71和72沿着多个阀层呈环形布置的结构，具体实施方法为：环绕水管分为若干个水平段和斜拉段，其中每个阀层均有三段位于水平面的水管环绕在每个阀层的其中三条边的外侧，还有一段斜拉水管负责连接相邻阀层的水平水管，通常设置两根冷却水管时一根为进水管、另一根为出水管。在图1中，若冷却水管71为进水管、则冷却水管72为出水管，反之若冷却水管72为进水管、则冷却水管71为出水管。进出水管均设置在一字型阀层布置的直流换流阀外侧，一方面当发生漏水事故时不会喷淋阀层内的电子元件，另一方面便于水管的安装检修。

如图1所示，一字型阀层布置的直流换流阀上下阀层之间布置至少两根光缆槽，这里以在阀塔两头采用两根光缆槽81、82为例，为一字型阀层布置的直流换流阀中半导体器件提供触发与监视途径。

综上所述，本发明实施例1所述的一字型阀层布置的直流换流阀中不同阀层之间通过悬吊实现柔性连接，抗震性能强；阀层中两个阀模块采用一字型串联布置，每个阀模块内电抗器和晶闸管组件分为两列布置，大大减小了整个阀层的投影面积。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一字型阀层布置的直流换流阀，包括自上而下依次连接的顶部屏蔽罩、至少两个阀层和底部屏蔽罩；所述至少两个阀层之间上下层叠设置；最上层阀层与顶部屏蔽罩之间通过层间绝缘子悬吊连接；最下层阀层与底部屏蔽罩之间也通过层间绝缘子悬吊连接；还包括环绕在一字型阀层布置的直流换流阀外侧的冷却水管；通过环形水管实现不同阀层之间的水路连接。其特征在于：每个阀层均包括两个串联布置的第一阀模块和第二阀模块；所述第一阀模块包括第一电抗器、第一晶闸管组件和第二电抗器；所述第二阀模块包括第三电抗器、第二晶闸管组件和第四电抗器；所述第一电抗器、第一晶闸管组件、第二电抗器、第三电抗器、第二晶闸管组件和第四电抗器依次串联；

所述第一晶闸管组件和第二晶闸管组件呈一字型排列，形成第一排列线；

所述第一电抗器、第二电抗器、第三电抗器和第四电抗器也呈一字型排列形成第二排列线；

第一排列线和第二排列线相平行。

2.根据权利要求1所述的一字型阀层布置的直流换流阀，其特征在于：所述上下相邻的两层阀层中的下层阀层通过至少四个绝缘子悬吊连接在相邻的上层阀层上。

3.根据权利要求2所述的一字型阀层布置的直流换流阀，其特征在于：所述第一晶闸管组件和第二晶闸管组件均固定在阀层内的绝缘横梁上。

4.根据权利要求3所述的一字型阀层布置的直流换流阀，其特征在于：所述第一电抗器、第二电抗器、第三电抗器和第四电抗器均固定在阀层内的绝缘横梁上，其中第一电抗器和第二电抗器分别通过第一母排和第二母排连接在第一晶闸管组件的两端，第三电抗器和第四电抗器分别通过第三母排和第四母排连接在第二晶闸管组件的两端。

5.根据权利要求4所述的一字型阀层布置的直流换流阀，其特征在于：第二电抗器和第三电抗器之间通过第五母排相连。

6.根据权利要求1～6中任一项所述的一字型阀层布置的直流换流阀，其特征在于：所述述冷却水管由相连通的进水管和出水管组成；进水管和出水管平行设置。

7.根据权利要求6中任一项所述的一字型阀层布置的直流换流阀，其特征在于：冷却水管环绕在阀层的外边缘。

8.根据权利要求1～6所述的一字型阀层布置的直流换流阀，其特征在于：相邻的上下两个阀层之间通过斜接的母排实现电气连接。

9.根据权利要求8所述的一字型阀层布置的直流换流阀，其特征在于：斜接的母排的两端分别连接在相邻的两个阀层中第一电抗器和第四电抗器的连接母排上。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的一字型阀层布置的直流换流阀，其特征在于：所述一字型阀层布置的直流换流阀还设置有至少两根用于铺设光缆的光缆槽。