CN107171569A - 柔性直流输电换流阀及其子模块、散热器组件 - Google Patents

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谢云龙
周云宏
张晓鸽
姚艳芳
喻九维
窦琼珠
任成才
王健云
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Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
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Xuji Group Co Ltd
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Abstract

本发明涉及一种柔性直流输电换流阀及其子模块、散热器组件。柔性直流输电换流阀子模块包括左右间隔布置的左散热器和右散热器,左、右散热器的相对侧面上均设置有IGBT元件,两个IGBT元件之间设置有母排单元,IGBT元件的周向上围设有阻燃海绵,在IGBT元件发生爆炸时,阻燃海绵的设置能够有效的吸收爆炸产生的热量,且围设的阻燃海绵能够减少爆炸对其他设备产生的冲击,有效的控制爆炸影响的范围,进一步的,能够防止爆炸的碎片乱溅损坏其他设备。

Description

柔性直流输电换流阀及其子模块、散热器组件
技术领域
[0001] 本发明涉及一种柔性直流输电换流阀及其子模块、散热器组件。
背景技术
[0002] 与传统的高压直流输电相比较,在相同的输电容量下,柔性直流输电具有无功独 立控制、响应快、谐波特性好、损耗小、建站占地面积小等优势。近年,柔性直流输电技术的 快速发展,推动了其在风电并网、电网联网等场合的广泛应用。
[0003] 随着柔性直流输电的防范运用的同时,国家对于电网的稳定性、安全性的要求越 来越高,柔性直流输电设备的设计愈加需要充分考虑到安全及稳定性的问题。柔性直流输 电换流阀的核心部位为其子模块,该模块包括导轨底座,依次安装在导轨底座上的旁路开 关、底部支撑板和电容,其中在底部支撑板上板面上设置有绝缘隔板、绝缘隔板的左右两侧 设置有叠层母排,在叠层母排的相背侧上设置有IGBT元件即大功率绝缘栅双极型晶体管, IGBT的另一侧固定于安装在底部支撑板上的散热器的一侧板面上,在左右两侧散热器的外 侧设置控制回路,控制回路外设置有罩设于散热器上的屏蔽罩;在叠层母排上连接有出线 铜排,叠层母排以及IGBT元件上方设置有屏蔽盖板,叠层母排前侧连接有出线铜排,出线铜 排与旁路开关连接。而由于现有的子模块中的IGBT元件在工作过程中损耗过大,底部支撑 板、顶部屏蔽盖板以及位于IGBT左右两侧的绝缘隔板和散热器侧板将IGBT元件合围在一个 安装空间,虽然有散热器的水冷散热,但是由于其发热功率超过散热功率,导致热量无法快 速散出,进而导致安装空间内部的温度极高,最终导致IGBT的爆炸,而由于没有防爆的结 构,爆炸产生热量可能冲击其他设备,导致失火甚至报废的情况,同时也可能会使爆炸的范 围扩大,蔓延至其他设备,进而影响换流阀的正常运行,具体为可能产生对散热器的水路、 出线铜排以及对电容的冲击的问题。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种散热器组件,以解决现有技术中的模块没有防爆结构 导致的爆炸对周圈设备的影响的问题;本发明的目的还在于提供一种具有该散热器组件的 柔性直流输电换流阀子模块;本发明的目的还在于提供一种具有该柔性直流输电换流阀子 模块的柔性直流输电换流阀。
[0005] 为实现上述目的,本发明散热器组件的技术方案是: _ 散热器组件,包括散热器,所述散热器的侧板面上设置有IGBT元件,IGBT元件的周向 上围设有阻燃海绵。
[0006] 阻燃海绵靠近散热器的一侧贴设于散热器上。
[0007] 本发明柔性直流输电换流阀子模块的技术方案是: 柔性直流输电换流阀子模块,包括左右间隔布置的左散热器和右散热器1 左、右散热器 的相对侧面上均设置有IGBT元件,两个IGBT元件之间设置有母排单元,IGBT元件的周向上 围设有阻燃海绵。
[0008] 阻燃海绵的左右侧分别与对应的母排单元和散热器的相对侧板贴合。
[0009] 所述散热器的顶部设置有金属防护板,所述散热器上方连接有进出水管,所述进 出水管固定在金属防护板外侧。
[0010] 所述柔性直流输电换流阀子模块还包括电容,所述母排单元包括叠层母排,叠层 母排后端具有用于供电容的连接端子安装的翻边,所述翻边被其上设置的豁口分隔成若千 个安装单元。
[0011] 本发明柔性直流输电换流阀的技术方案是: 柔性直流输电换流阀包括柔性直流输电换流阀子模块,柔性直流输电换流阀子模块包 括左右间隔布置的左散热器和右散热器,左、右散热器的相对侧面上均设置有〗GBT元件,两 个IGBT元件之间设置有母排单元,IGBT元件的周向上围设有阻燃海绵。
[0012] 阻燃海绵的左右侧分别与对应的母排单元和散热器的相对侧板贴合。
[0013] 散热器的顶部设置有金属防护板,所述散热器上方连接有进出水管,所述进出水 管固定在金属防护板外侧。
[0014] 柔性直流输电换流阀子模块还包括电容,所述母排单元包括叠层母排,叠层母排 后端具有用于供电容的连接端子安装的翻边,所述翻边被其上设置的豁口分隔成若干个安 装单元。
[0015] 本发明的有益效果是:相比于现有技术,本发明所涉及的柔性直流输电换流阀子 模块,包括左右间隔布置的左散热器和右散热器,左、右散热器的相对侧面上均设置有IGBT 元件,两个IGBT元件之间设置有母排单元,IGBT元件的周向上围设有阻燃海绵,由此可保证 在IGBT元件发生爆炸时,阻燃海绵的设置能够有效的吸收爆炸产生的热量,且围设的阻燃 海绵能够减少爆炸对其他设备产生的冲击,有效的控制爆炸影响的范围,进一步的,能够防 止爆炸的碎片乱溅损坏其他设备。
附图说明
[0016]图1为本发明柔性直流输电换流阀子模块组合装配的实施例结构示意图; 图2为图1中的单个模块的剖视图; 图3为图1中的单个模块的结构示意图; 图4为图3中的模块核心单元结构示意图; 图5为图3中散热器与IGBT元件的装配结构示意图; 图6为图3中叠层母排与IGBT元件的装配结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0018] 本发明的柔性直流输电换流阀子模块的具体实施例,如图1至图6所示,该模块包 括电容和模块核心单元,模块核心单元包括两个IGBT元件14和两个铜排,在IGBT元件14的 相背侧设置有散热器,散热器12和设置在散热器I2的一侧板面上的IGBT元件14形成散热器 组件,散热器12的另一侧板面上设置有控制回路,IGBT元件14的远离散热器12的一侧贴设 有叠层母排8,叠层母排8上设置有用于与铜排7对应连接的出线端和用于与电容连接的电 容连接端、与IGBT元件连接的元件连接端,两个铜排7分别通过两个叠层母排8上设置的出 线端与对应的IGBT元件14连接,电容通过叠层母排8上设置的电容连接端于对应的IGBT元 件14连接。在两个铜排7之间导电连接设置有晶闸管,晶闸管的顶面上设置有屏蔽盖板5,屏 蔽盖板5设置于两个散热器12的上端面上,散热器12的上端板上设置有进出水口 13,屏蔽盖 板5上设置有分别与两个散热器的进出水口相同的贯通孔9。子模块还包括与两个铜排7连 接的旁路开关15和两个支撑轨道,IGBT元件14与旁路开关15沿支撑轨道的延伸方向固定安 装于底部支撑板10上,铜排7设连在旁路开关15上方,底部支撑板10滑动装配于支撑轨道的 一端,电容固定装配于支撑轨道的另一端。
[0019] 由底部支撑板10、屏蔽盖板5、电容、其中一个散热器12和与散热器对应的叠层母 排8围成的安装空间内,填充有无卤素阻燃海绵6,无卤素阻燃海绵6完全包裹于IGBT元件14 的四周,在IGBT元件14爆炸时,通过无卤素阻燃海绵6能够完全缓冲IGBT的爆炸力,防止 IGBT元件爆炸碎片的乱飞,同时,无卤素阻燃海绵6的设置能够有效的吸收IGBT元件爆炸产 生的热量,避免失火,进而保护其他设备的正常运行。
[0020] 底部支撑板10和屏蔽盖板5均不锈钢板,散热器12的安装IGBT元件一侧的板面为 金属板11,与IGBT元件连接的相背于散热器12设置的叠层母排8为由铜排叠合支撑,左右间 隔设置的IGBT元件14完全被上部的屏蔽盖板5、两侧的散热器12、底部支撑板10包围,且左 右两侧的IGBT元件相互电气绝缘,通过架设在两个叠层母排之间的绝缘隔板16实现隔离, 上述的叠层母排8、铜排7、晶闸管和设置在两个叠层母排8之间的绝缘隔板16构成所述的母 排单元,在IGBT爆炸时,通过两侧的金属板11及上下端的不锈钢板能够进一步的控制爆炸 范围,防止IGBT元件爆炸范围的蔓延。且由于左侧散热器的左端设置的高压板、右侧散热器 的右端设置的控制回路均通过30mm厚的水冷散热器实现有效隔离,IGBT元件的爆炸更不会 影响到高压板、控制回路,电源等元件的安全。
[0021]电容的上侧设置有换流阀组件的主水路水管,包括主进水管1和主出水管2,其中 主水路水管距离IGBT元件约400mm,与散热器的进出口连接的出水管3和进水管4位于散热 器上方,通过屏蔽盖板5与IGBT元件完全隔离,即使IGBT发生爆炸,也根本影响不到水路的 安全。
[0022]上述的铜排与叠层母排8连接,铜排上与叠层母排8的连接处外扩有弧形结构17, 用于保证在叠层母排受冲击时能够有一定的前后移动的余量;铜排7与旁路开关15的连接 端也设置有弧形结构17,通过该弧形结构17的设计,能够大大减少IGBT元件的爆炸对晶闸 管、旁路开关的冲击;同时,在叠层母排8与电容的正负极螺栓连接的端部设置由若干个豁 口 18,以减少电容I9与叠层母排8的装配应力,同时,爆炸产生的爆炸应力也会被豁口的变 形抵消,影响不到电容的正常运行。
[0023]在其他实施例中,阻燃海绵可以包括于IGBT元件的整体外部,然后在安装于散热 器与叠层母排之间;底部支撑板和顶部屏蔽盖板可以同时设置为钢板,也可只将顶部屏蔽 盖板设置为钢板;两个叠层母排的安装距离足够大时,可以不设置绝缘隔板进行增加绝缘 距离。
[0024]本发明所涉及的散热器组件,其实施例与上述的柔性直流输电换流阀子模块中的 散热器组件实施例一致,不在赘述。
[0025]本发明所涉及的柔性直流输电换流阀,包括柔性直流输电换流阀子模块,其实施 例与上述的柔性直流输电换流阀子模块的实施例一致,不在赘述。

Claims (10)

1. 散热器组件,包括散热器,所述散热器的侧板面上设置有IGBT元件,其特征在于:所 述IGBT的周向上围设有阻燃海绵。
2. 根据权利要求1所述的散热器组件,其特征在于:所述阻燃海绵靠近散热器的一侧贴 设于散热器上。
3. 柔性直流输电换流阀子模块,包括左右间隔布置的左散热器和右散热器,左、右散热 器的相对侧面上均设置有IGBT元件,两个IGBT元件之间设置有母排单元,其特征在于:IGBT 元件的周向上围设有阻燃海绵。
4. 根据权利要求3所述的柔性直流输电换流阀子模块,其特征在于:阻燃海绵的左右侧 分别与对应的母排单元和散热器的相对侧板贴合。
5. 根据权利要求3或4所述的柔性直流输电换流阀子模块,其特征在于:所述散热器的 顶部设置有金属防护板,所述散热器上方连接有进出水管,所述进出水管固定在金属防护 板外侧。
6. 根据权利要求3或4所述的柔性直流输电换流阀子模块,其特征在于:所述柔性直流 输电换流阀子模块还包括电容,所述母排单元包括叠层母排,叠层母排后端具有用于供电 容的连接端子安装的翻边,所述翻边被其上设置的豁口分隔成若干个安装单元。
7. 柔性直流输电换流阀,包括柔性直流输电换流阀子模块,柔性直流输电换流阀子模 块包括左右间隔布置的左散热器和右散热器,左、右散热器的相对侧面上均设置有IGBT元 件,两个IGBT元件之间设置有母排单元,其特征在于:IGBT元件的周向上围设有阻燃海绵。
8. 根据权利要求7所述的柔性直流输电换流阀,其特征在于:阻燃海绵的左右侧分别与 对应的母排单元和散热器的相对侧板贴合。
9. 根据权利要求7或8所述的柔性直流输电换流阀,其特征在于:所述散热器的顶部设 置有金属防护板,所述散热器上方连接有进出水管,所述进出水管固定在金属防护板外侧。
10. 根据权利要求7或8所述的柔性直流输电换流阀,其特征在于:所述柔性直流输电换 流阀子模块还包括电容,母排单元包括叠层母排,叠层母排后端具有用于供电容的连接端 子安装的翻边,所述翻边被其上设置的豁口分隔成若干个安装单元。
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