CN108011530A - 一种基于光控晶闸管的换流阀组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于光控晶闸管的换流阀组件，包括组件框架、硅堆单元、阻尼电容单元、光信号系统以及水系统；组件框架是整个晶闸管组件的支撑结构，晶闸管组件的其余子模块均装配在组件框架上；本发明采用小模块式组件结构的光控换流阀组件，结合光控换换流阀在控制方面的优势以及小模块式组件结构的优势，采用最新研制的集成了反向恢复期保护功能的光控晶闸管，组件结构中不再需要布置冲击电容、反向恢复期保护电路板等零部件，组件结构大大简化。
Description
【技术领域】
本发明涉及电力系统特高压直流输电领域，具体涉及一种基于光控晶闸管的换流阀组件。
【背景技术】
换流阀是特高压直流输电工程最核心的换流站设备，而换流阀组件是换流阀的基本组成单元，它是换流阀中最重要的子模块。
现有特高压直流输电晶闸管换流阀根据晶闸管触发方式的不同，分为电触发式晶闸管换流阀和光触发式晶闸管换流阀。光触发晶闸管换流阀因其采用光脉冲作为触发信号，其触发信号在强电场、强磁场环境下不受干扰。光触发晶闸管换流阀中设置有光分配器，组件内各级晶闸管触发一致性好，触发无延迟。故在可靠性上光触发晶闸管换流阀明显优于电触发晶闸管换流阀。
现有特高压直流输电换流阀根据结构的不同，主要分为带屏蔽的大框架式换流阀组件和不带屏蔽的小模块式换流阀组件。大框架式换流阀组件相比于小模块式换流阀组件具有如下不足：第一，电抗器设置在组件内部，组件体积较大，组装、包装、运输都比较困难。第二，组件内部水路多采用并联结构，水路分支较多，水管数目多，水管接头多，漏水风险较大。第三，组件内部各电器件布置分散，连接导线数目多，接线复杂。
目前，市场上特高压直流输电光控换流阀均采用大框架式组件结构，并未出现采用小模块式组件结构的光控换流阀组件。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种结构紧凑、功能可靠的，安装检修方便的基于光控晶闸管的换流阀组件。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于光控晶闸管的换流阀组件，包括组件框架、硅堆单元、阻尼电容单元、光信号系统以及水系统；
组件框架包括左角铝、右角铝、绝缘横梁、阻尼电容支撑和光纤支架；左角铝、右角铝、绝缘横梁和阻尼电容支撑组成矩形框架，光纤支架连接在矩形框架中；组件框架是整个晶闸管组件的支撑结构，晶闸管组件的其余子模块均装配在组件框架上；
硅堆单元安装在左角铝、右角铝之间，硅堆单元包括压紧单元、光控晶闸管、散热器、棒电阻、方电阻、晶闸管电压监测单元、左母线以及右母线；光控晶闸管与散热器依次叠放并通过绝缘拉环及碟弹单元安装在左轭右轭之间，左母线、右母线压接在最外侧两个散热器端面上，棒电阻、方电阻、晶闸管电压监测单元安装在散热器上；
阻尼电容单元包括阻尼电容器，阻尼电容单元整体采用模块化设计，阻尼电容器安装在阻尼电容支撑板上；
光信号系统包括触发光纤和光分配器，光分配器固定在阻尼电容支撑板，光分配器通过触发光纤连接至晶闸管；
水系统由水管和散热器内水道组成。
进一步，阻尼电容器分上下两排均布在阻尼电容支撑板上且阻尼电容器接线端朝向硅堆单元一侧。
进一步，方电阻底部端面设有用于散热的散热面，在其散热面涂导热脂后通过螺钉紧固在散热器上下端面上。
进一步，晶闸管电压监测单元分别固定在每级散热器上端面靠近阻尼电容单元一侧。
进一步，光分配器接线端口竖直向下通过触发光纤连接至晶闸管，组件框架内安装有光纤支架，触发光纤绑扎固定在光纤支架上。
进一步，水系统中水管为长水管和短水管，短水管连接相邻两个散热器的出水口与进水口，长水管连接相隔两个散热的出水口与进水口。
进一步，棒电阻安装在散热器内部通孔内，棒电阻与散热器紧密接触；棒电阻通过螺钉紧固在散热器另一端面。
进一步，晶闸管电压监测单元包括TVM电路板和TVM电路板保护壳，TVM保护壳采用螺钉紧固在散热器上端面的一侧。
进一步，组件框架的左角铝和右角铝上均有用于晶闸管组件整体吊装的吊装孔。
本发明基于光控晶闸管的换流阀组件，包括组件框架、硅堆单元、阻尼电容单元、光信号系统以及水系统；组件框架是整个晶闸管组件的支撑结构，晶闸管组件的其余子模块均装配在组件框架上；本发明采用小模块式组件结构的光控换流阀组件，结合光控换换流阀在控制方面的优势以及小模块式组件结构的优势。
本发明采用最新研制的集成了反向恢复期保护功能的光控晶闸管，组件结构中不再需要布置冲击电容、反向恢复期保护电路板等零部件，组件结构大大简化。本发明的光控换流阀组件采用光直接触发，与常规的电控阀相比不再需要中间转换的电子线路，使得晶闸管阀的电子器件大大减少。光控制信号的直接传输有效解决了控制信号的电磁干扰问题，大大提高了换流阀运行的可靠性。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、本发明采用光直接触发作为晶闸管换流阀的触发方式，其具有触发信号可靠、触发一致性好，可避免电磁干扰等特点。
2、本发明所涉及的晶闸管换流阀组件采用模块化的结构设计，具有外部接口单一、安装方便、接口通用的优点。
3、本发明所涉及的晶闸管换流阀组件结构简单，组件内部零部件数量少，故障率低，经济性好。
4、本发明所涉及的晶闸管换流阀组件尺寸小，包装、运输、安装方便。
5、本发明的光控晶闸管换流阀组件使用了自带反向恢复期保护功能的光控晶闸管，组件结构中无需再设置冲击电容、晶闸管反向恢复期保护电路板等零部件，将传统光控晶闸管组件的结构进一步简化。
【附图说明】
图1为一种特高压直流输电光控换流阀组件的主视图；
图2为一种特高压直流输电光控换流阀组件的俯视图；
图3为一种特高压直流输电光控换流阀组件的侧视图
图4为一种特高压直流输电光控换流阀组件的三维视图；
图中：1-左角铝；2-右角铝；3-左母线；4-右母线；5-绝缘拉环；6-绝缘梁；7-晶闸管；8-水管；9-散热器；10-方电阻；11-晶闸管电压监测单元；12-光分配器；13-阻尼电容；14-阻尼电容支撑板；18-光纤支架；19-棒电阻；20-左轭；21-右轭。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明基于光控晶闸管的换流阀组件，其主视图如图1所示，俯视图如图2所示，侧视图如图3所示，三维图如图4所示。
本发明基于光控晶闸管的换流阀组件：框架、硅堆单元、阻尼电容单元、组件水系统、组件光路系统。
所述框架由左角铝1、右角铝2、绝缘横梁6、阻尼电容支撑板14、光纤支架18以及各零件间的连接弯板共同构成。框架是整个晶闸管组件的支撑结构，晶闸管组件的其余子模块均装配在框架上。其中，在框架的左角铝1和右角铝2上均有用于晶闸管组件整体吊装的吊装孔。
所述硅堆单元是整个晶闸管换流阀组件的核心子模块。由左轭20、右轭21、绝缘拉环5以及碟弹单元将光控晶闸管7和散热器9压接在一起组成了硅堆单元的主体。左母线3、右母线4压接在最外侧两个散热器端面上。方电阻10通过螺钉紧固在散热器上、下端面上。晶闸管电压监测单元11分别固定在每级散热器上端面靠近阻尼电容单元一侧。
所述阻尼电容单元通过左右两个弯板连接至组件框架。阻尼电容单元由阻尼电容器13和阻尼电容支撑板14组成。其中阻尼电容接线端靠近硅堆单元一侧。
所述晶闸管组件的水系统主要由水管8和散热器内水道组成。其中水管分为长水管和短水管，短水管连接相邻两个散热器的出水口与进水口，长水管连接相隔两个散热的出水口与进水口。该类型水道的特点是：每相邻两根长水管中冷却水流向相反。
所述晶闸管组件的光路系统由光分配器12和触发光纤组成。光分配器固定在阻尼电容支撑板14上，光分配器的接线端竖直向下。触发光纤一端连接光分配器输出端，另一端压接至光控晶闸管的触发光口内。
晶闸管电压监测单元包括TVM(晶闸管电压监测)电路板和TVM电路板保护壳，TVM保护壳采用螺钉紧固在散热器上端面的一侧。
最后应该说明的是：以上实施例仅用于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，其均应涵盖在本权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种基于光控晶闸管的换流阀组件，其特征在于：包括组件框架、硅堆单元、阻尼电容单元、光信号系统以及水系统；
组件框架包括左角铝(1)、右角铝(2)、绝缘横梁(6)、阻尼电容支撑(14)和光纤支架(18)；左角铝(1)、右角铝(2)、绝缘横梁(6)和阻尼电容支撑(14)组成矩形框架，光纤支架(18)连接在矩形框架中；组件框架是整个晶闸管组件的支撑结构，晶闸管组件的其余子模块均装配在组件框架上；
硅堆单元安装在左角铝(1)、右角铝(2)之间，硅堆单元包括压紧单元、光控晶闸管(7)、散热器(9)、棒电阻(19)、方电阻(10)、晶闸管电压监测单元(11)、左母线(3)以及右母线(4)；光控晶闸管(7)与散热器(9)依次叠放并通过绝缘拉环(5)及碟弹单元安装在左轭(20)右轭(21)之间，左母线(3)、右母线(4)压接在最外侧两个散热器端面上，棒电阻(19)、方电阻(10)、晶闸管电压监测单元(11)安装在散热器(9)上；
阻尼电容单元包括阻尼电容器(13)，阻尼电容单元整体采用模块化设计，阻尼电容器(13)安装在阻尼电容支撑板(14)上；
光信号系统包括触发光纤和光分配器(12)，光分配器(12)固定在阻尼电容支撑板(14)，光分配器(12)通过触发光纤连接至晶闸管(7)；
水系统由水管(8)和散热器内水道组成。
2.如权利要求1或2所述的一种基于光控晶闸管的换流阀组件，其特征在于：阻尼电容器(13)分上下两排均布在阻尼电容支撑板(14)上且阻尼电容器接线端朝向硅堆单元一侧。
3.如权利要求1或2所述的一种基于光控晶闸管的换流阀组件，其特征在于：方电阻(10)底部端面设有用于散热的散热面，在其散热面涂导热脂后通过螺钉紧固在散热器上下端面上。
4.如权利要求1或2所述的一种基于光控晶闸管的换流阀组件，其特征在于：晶闸管电压监测单元(11)分别固定在每级散热器上端面靠近阻尼电容单元一侧。
5.如权利要求1或2所述的一种基于光控晶闸管的换流阀组件，其特征在于：光分配器(12)接线端口竖直向下通过触发光纤连接至晶闸管(7)，组件框架内安装有光纤支架(18)，触发光纤绑扎固定在光纤支架(18)上。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种基于光控晶闸管的换流阀组件，其特征在于：水系统中水管(8)为长水管和短水管，短水管连接相邻两个散热器的出水口与进水口，长水管连接相隔两个散热的出水口与进水口。
7.如权利要求1-5任一项所述的一种基于光控晶闸管的换流阀组件，其特征在于：棒电阻(19)安装在散热器(9)内部通孔内，棒电阻与散热器紧密接触；棒电阻通过螺钉紧固在散热器另一端面。
8.如权利要求1-5任一项所述的一种基于光控晶闸管的换流阀组件，其特征在于：晶闸管电压监测单元包括TVM电路板和TVM电路板保护壳，TVM保护壳采用螺钉紧固在散热器上端面的一侧。
9.如权利要求1-5任一项所述的一种基于光控晶闸管的换流阀组件，其特征在于：组件框架的左角铝(1)和右角铝(2)上均有用于晶闸管组件整体吊装的吊装孔。
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| US20110272042A1 (en) * | 2009-12-14 | 2011-11-10 | China Electric Power Research Institute | Novel Thyristor Valve Module |
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