CN107086548A - 一种直流断路器的转移支路单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流断路器的转移支路单元，包括多个IGBT阀堆、多个二极管阀堆和单元支撑框架；每一个IGBT阀堆与相应的二极管阀堆串联连接并形成H桥结构，所述二极管阀堆的高度高于IGBT阀堆的高度；所述单元支撑框架沿其长度方向上和沿其宽度方向上分别设有多个IGBT阀堆和多个二极管阀堆，所述单元支撑框架沿其长度方向上的多个IGBT阀堆和多个二极管阀堆分别并联连接，所述单元支撑框架沿其宽度方向上的多个IGBT阀堆和多个二极管阀堆分别串联连接，每个IGBT阀堆的一侧均设有与其并联连接的RCD缓冲回路。本发明不仅结构紧凑，而且便于装配和维护，能在某条线路发生故障时仍可以保证其他线路稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种转移支路单元，具体涉及一种直流断路器的转移支路单元，属于高压、超高压直流输电技术领域。
背景技术
随着我国直流输电工程建设的加快，高压直流断路器是构建多端柔性直流系统的核心装备，能够提高系统运行的经济性和可靠性。对于多端柔性直流输电系统，换流站都是采用IGBT模块设计实现，由于IGBT内部存有续流二极管，当故障发生时，需要短时停运整个多端直流系统以清除故障，然后重启直流系统。因此，如果在直流回路中安装直流断路器，就能够快速、可靠和有选择性的切除故障点，则能在某条线路发生故障时仍可以保证其他线路稳定运行，以维持直流电网安全稳定运行并保护电网中的关键设备。因此，急需设计一种直流断路器的转移支路单元，以满足高压直流断路器长期稳定运行和高可靠性要求。
发明内容
本发明的目的是：提供一种结构紧凑，布局合理，且便于装配和维护的直流断路器的转移支路单元，可通过将多个转移支路单元相互串联并多层布置实现不同电压等级要求，以满足高压直流断路器长期稳定运行和高可靠性要求。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种直流断路器的转移支路单元，其创新点在于：包括多个IGBT阀堆、多个二极管阀堆和单元支撑框架；
所述多个IGBT阀堆和多个二极管阀堆并排布置在单元支撑框架上，每一个IGBT阀堆与相应的二极管阀堆串联连接并形成H桥结构，所述二极管阀堆的高度高于IGBT阀堆的高度；
所述单元支撑框架沿其长度方向上和沿其宽度方向上分别设有多个IGBT阀堆，所述单元支撑框架沿其长度方向上的多个IGBT阀堆并联连接，所述单元支撑框架沿其宽度方向上的多个IGBT阀堆串联连接，所述单元支撑框架上且位于每个IGBT阀堆的一侧均设有RCD缓冲回路，且RCD缓冲回路与IGBT阀堆并联连接；
所述单元支撑框架沿其长度方向上和沿其宽度方向上分别设有多个二极管阀堆，所述单元支撑框架沿其长度方向上的多个二极管阀堆并联连接，所述单元支撑框架沿其宽度方向上的多个二极管阀堆并联连接。
在上述技术方案中，所述RCD缓冲回路包括电容、二极管和电阻，所述二极管通过铜排与电容串联连接，电阻通过线缆与电容并联连接。
在上述技术方案中，所述每一个IGBT阀堆均包括IGBT装载框架、IGBT散热器和IGBT模块，所述IGBT装载框架上设有多个IGBT模块，且相邻的IGBT模块通过两侧的IGBT散热器电连接，所述多个IGBT模块分别与一组RCD缓冲回路并联，且每个IGBT散热器上均装有一组RCD缓冲回路的二极管和电阻。
在上述技术方案中，所述IGBT装载框架包括压紧板、绝缘拉杆和压紧组件，所述绝缘拉杆的两端分别与压紧板固定连接，所述绝缘拉杆一端的压紧板的内侧设有压紧组件，所述压紧组件包括顶杆、轴套和碟簧，所述顶杆通过锁紧螺母与该压紧板螺纹连接，所述碟簧设在顶杆和轴套之间，且轴套与靠近的一个IGBT散热器相抵，所述绝缘拉杆另一端的压紧板的内侧设有垫块，所述垫块与靠近的一个IGBT散热器相抵。
在上述技术方案中，所述电容通过电容支撑绝缘梁与单元支撑框架固定连接。
在上述技术方案中，所述多个二极管阀堆均包括二极管装载框架、二极管散热器和二极管，所述二极管装载框架上设有多个二极管，且相邻的二极管通过两侧的二极管散热器电连接。
在上述技术方案中，所述二极管装载框架通过支柱绝缘子与单元支撑框架固定连接。
在上述技术方案中，所述单元支撑框架的外周设有多个分开布置的屏蔽罩。
在上述技术方案中，所述IGBT阀堆上设有IGBT驱动模块，所述IGBT驱动模块通过接插件与IGBT模块电连接。
在上述技术方案中，所述单元支撑框架包括绝缘梁和多个分开布置的金属梁，且多个分开布置的金属梁的两端分别与绝缘梁固定连接。
本发明所具有的积极效果是：采用本发明的直流断路器的转移支路单元后，由于本发明包括多个IGBT阀堆、多个二极管阀堆和单元支撑框架；
所述多个IGBT阀堆和多个二极管阀堆并排布置在单元支撑框架上，每一个IGBT阀堆与相应的二极管阀堆串联连接并形成H桥结构，所述二极管阀堆的高度高于IGBT阀堆的高度；
所述单元支撑框架沿其长度方向上和沿其宽度方向上分别设有多个IGBT阀堆，所述单元支撑框架沿其长度方向上的多个IGBT阀堆并联连接，所述单元支撑框架沿其宽度方向上的多个IGBT阀堆串联连接，所述单元支撑框架上且位于每个IGBT阀堆的一侧均设有RCD缓冲回路，且RCD缓冲回路与IGBT阀堆并联连接；
所述单元支撑框架沿其长度方向上和沿其宽度方向上分别设有多个二极管阀堆，所述单元支撑框架沿其长度方向上的多个二极管阀堆并联连接，所述单元支撑框架沿其宽度方向上的多个二极管阀堆并联连接；
现有的直流回路中的直流断路器包括并联的主通流支路单元、转移支路单元和耗能支路单元，本发明的转移支路单元是由多个转移支路串联构成，并多层布置实现不同电压等级要求，一旦直流回路中的某条线路发生故障时，通过直流断路器的转移支路单元，就能够快速、可靠和有选择性的切除故障点，并且仍可以保证其他线路稳定运行，本发明不仅结构紧凑，而且安装维护方便，以满足高压直流断路器长期稳定运行和高可靠性要求。
附图说明
图1是本发明的一种具体实施方式的结构示意图；
图2是本发明的一种具体实施方式的立体结构示意图；
图3是本发明的IGBT阀堆与RCD缓冲回路连接的立体结构示意图；
图中标记：1-屏蔽罩、2-IGBT阀堆、3-二极管阀堆、4-IGBT散热器、5-IGBT模块、6-电容、7-二极管、8-IGBT驱动模块、9-单元支撑框架、10-绝缘梁、11-二极管、12-二极管散热器、13-支柱绝缘子、14-电容支撑绝缘梁、15-IGBT装载框架、16-二极管装载框架、17-电阻、151-压紧板、152-绝缘拉杆、153-顶杆、154-轴套、155-碟簧、156-垫块、157-锁紧螺母。
具体实施方式
以下结合附图以及给出的实施例，对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。
如图1、2、3所示，一种直流断路器的转移支路单元，包括多个IGBT阀堆2、多个二极管阀堆3和单元支撑框架9；
所述多个IGBT阀堆2和多个二极管阀堆3并排布置在单元支撑框架9上，每一个IGBT阀堆2与相应的二极管阀堆3串联连接并形成H桥结构，所述二极管阀堆3的高度高于IGBT阀堆2的高度；
所述单元支撑框架9沿其长度方向上和沿其宽度方向上分别设有多个IGBT阀堆2，所述单元支撑框架9沿其长度方向上的多个IGBT阀堆2通过连接铜排并联连接，所述单元支撑框架9沿其宽度方向上的多个IGBT阀堆2通过连接铜排串联连接，所述单元支撑框架9上且位于每个IGBT阀堆2的一侧均设有RCD缓冲回路，且RCD缓冲回路与IGBT阀堆2并联连接；
所述单元支撑框架9沿其长度方向上和沿其宽度方向上分别设有多个二极管阀堆3，所述单元支撑框架9沿其长度方向上的多个二极管阀堆3通过连接铜排并联连接，所述单元支撑框架9沿其宽度方向上的多个二极管阀堆3通过连接铜排并联连接。
如图1所示，本实施例中的所述多个IGBT阀堆2和多个二极管阀堆3均为4个。
如图3所示，为了起到缓冲回路作用，所述RCD缓冲回路包括电容6、二极管7和电阻17，所述二极管7通过铜排与电容6串联连接，电阻17通过线缆与电容6并联连接。
如图1所示，所述每一个IGBT阀堆2均包括IGBT装载框架15、IGBT散热器4和IGBT模块5，所述IGBT装载框架15上设有多个IGBT模块5，且相邻的IGBT模块5通过两侧的IGBT散热器4电连接，所述多个IGBT模块5分别与一组RCD缓冲回路并联，且每个IGBT散热器4上均装有一组RCD缓冲回路的二极管7和电阻17。所述IGBT阀堆2由16级IGBT模块5和17块IGBT散热器4串联连接。
如图3所示，为了进一步提高本发明结构的合理性，所述IGBT装载框架15包括压紧板151、绝缘拉杆152和压紧组件，所述绝缘拉杆152的两端分别与压紧板151固定连接，所述绝缘拉杆152一端的压紧板151的内侧设有压紧组件，所述压紧组件包括顶杆153、轴套154和碟簧155，所述顶杆153通过锁紧螺母157与该压紧板151螺纹连接，所述碟簧155设在顶杆153和轴套154之间，且轴套154与靠近的一个IGBT散热器4相抵，所述绝缘拉杆152另一端的压紧板151的内侧设有垫块156，所述垫块156与靠近的一个IGBT散热器4相抵。
如图1所示，为了便于支撑电容6，所述电容6通过电容支撑绝缘梁14与单元支撑框架9固定连接。
如图1所示，为了使得本发明结构更加紧凑、合理，所述多个二极管阀堆3均包括二极管装载框架16、二极管散热器12和二极管11，所述二极管装载框架16上设有多个二极管11，且相邻的二极管11通过两侧的二极管散热器12电连接。所述每个二极管阀堆3由32级二极管11和33块二极管散热器12串联连接。
如图2所示，为了达到压差布置，实现不同电压等级要求，所述二极管装载框架16通过支柱绝缘子13与单元支撑框架9固定连接，使得在单元支撑框架9的二极管阀堆3的高度高于IGBT阀堆2的高度。
如图1、2所示，为了安装方便且可靠，所述单元支撑框架9的外周设有多个分开布置的屏蔽罩1。所述屏蔽罩1分为侧屏蔽罩和角屏蔽罩，可以有效起到屏蔽作用，防止发生干扰。
如图1所示，为了便于驱动所述IGBT模块5的动作，所述IGBT阀堆2上设有IGBT驱动模块8，所述IGBT驱动模块8通过接插件与IGBT模块5电连接。
如图1所示，为了使得本发明结构更加紧凑，所述单元支撑框架9包括绝缘梁10和多个分开布置的金属梁，且多个分开布置的金属梁的两端分别与绝缘梁10固定连接，其中，所述金属梁有3根，且每根均为铝型材框架，金属梁两端的绝缘梁10为C型的绝缘梁。
现有的直流回路中的直流断路器包括并联的主通流支路单元、转移支路单元和耗能支路单元，本发明的转移支路单元是由多个转移支路串联构成，并多层布置实现不同电压等级要求，一旦直流回路中的某条线路发生故障时，通过直流断路器的转移支路单元，就能够快速、可靠和有选择性的切除故障点，并且仍可以保证其他线路稳定运行，本发明不仅结构紧凑，而且安装维护方便，以满足高压直流断路器长期稳定运行和高可靠性要求。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种直流断路器的转移支路单元，其特征在于：包括多个IGBT阀堆（2）、多个二极管阀堆（3）和单元支撑框架（9）；
所述多个IGBT阀堆（2）和多个二极管阀堆（3）并排布置在单元支撑框架（9）上，每一个IGBT阀堆（2）与相应的二极管阀堆（3）串联连接并形成H桥结构，所述二极管阀堆（3）的高度高于IGBT阀堆（2）的高度；
所述单元支撑框架（9）沿其长度方向上和沿其宽度方向上分别设有多个IGBT阀堆（2），所述单元支撑框架（9）沿其长度方向上的多个IGBT阀堆（2）并联连接，所述单元支撑框架（9）沿其宽度方向上的多个IGBT阀堆（2）串联连接，所述单元支撑框架（9）上且位于每个IGBT阀堆（2）的一侧均设有RCD缓冲回路，且RCD缓冲回路与IGBT阀堆（2）并联连接；
所述单元支撑框架（9）沿其长度方向上和沿其宽度方向上分别设有多个二极管阀堆（3），所述单元支撑框架（9）沿其长度方向上的多个二极管阀堆（3）并联连接，所述单元支撑框架（9）沿其宽度方向上的多个二极管阀堆（3）并联连接。
2.根据权利要求1所述的直流断路器的转移支路单元，其特征在于：所述RCD缓冲回路包括电容（6）、二极管（7）和电阻（17），所述二极管（7）通过铜排与电容（6）串联连接，电阻（17）通过线缆与电容（6）并联连接。
3.根据权利要求2所述的直流断路器的转移支路单元，其特征在于：所述每一个IGBT阀堆（2）均包括IGBT装载框架（15）、IGBT散热器（4）和IGBT模块（5），所述IGBT装载框架（15）上设有多个IGBT模块（5），且相邻的IGBT模块（5）通过两侧的IGBT散热器（4）电连接，所述多个IGBT模块（5）分别与一组RCD缓冲回路并联，且每个IGBT散热器（4）上均装有一组RCD缓冲回路的二极管（7）和电阻（17）。
4.根据权利要求3所述的直流断路器的转移支路单元，其特征在于：所述IGBT装载框架（15）包括压紧板（151）、绝缘拉杆（152）和压紧组件，所述绝缘拉杆（152）的两端分别与压紧板（151）固定连接，所述绝缘拉杆（152）一端的压紧板（151）的内侧设有压紧组件，所述压紧组件包括顶杆（153）、轴套（154）和碟簧（155），所述顶杆（153）通过锁紧螺母（157）与该压紧板（151）螺纹连接，所述碟簧（155）设在顶杆（153）和轴套（154）之间，且轴套（154）与靠近的一个IGBT散热器（4）相抵，所述绝缘拉杆（152）另一端的压紧板（151）的内侧设有垫块（156），所述垫块（156）与靠近的一个IGBT散热器（4）相抵。
5.根据权利要求2所述的直流断路器的转移支路单元，其特征在于：所述电容（6）通过电容支撑绝缘梁（14）与单元支撑框架（9）固定连接。
6.根据权利要求1所述的直流断路器的转移支路单元，其特征在于：所述多个二极管阀堆（3）均包括二极管装载框架（16）、二极管散热器（12）和二极管（11），所述二极管装载框架（16）上设有多个二极管（11），且相邻的二极管（11）通过两侧的二极管散热器（12）电连接。
7.根据权利要求6所述的直流断路器的转移支路单元，其特征在于：所述二极管装载框架（16）通过支柱绝缘子（13）与单元支撑框架（9）固定连接。
8.根据权利要求1所述的直流断路器的转移支路单元，其特征在于：所述单元支撑框架（9）的外周设有多个分开布置的屏蔽罩（1）。
9.根据权利要求3所述的直流断路器的转移支路单元，其特征在于：所述IGBT阀堆（2）上设有IGBT驱动模块（8），所述IGBT驱动模块（8）通过接插件与IGBT模块（5）电连接。
10.根据权利要求1所述的直流断路器的转移支路单元，其特征在于：所述单元支撑框架（9）包括绝缘梁（10）和多个分开布置的金属梁，且多个分开布置的金属梁的两端分别与绝缘梁（10）固定连接。
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