CN109119407A - 一种晶闸管换流阀大组件硅堆结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶闸管换流阀大组件硅堆结构，包括外部框架和并列安装在外部框架内部的多个散热器和晶闸管，外部框架包括上、下设置的一对绝缘拉板以及设置在两个绝缘拉板之间两端的压装侧安装块和碟簧侧安装块，压装侧安装块的外侧并列安装有两根平行设置的限位螺栓，内侧设置压装侧母排，碟簧侧安装块的内侧设置有碟簧组件，碟簧组件的内侧设置有碟簧侧母排；晶闸管串联在相邻两个散热器之间，且与散热器为同轴设置，相邻两个散热器的同一端利用水管串联，另一端分别与进水管和出水管并联，散热器内部设置有双螺旋散热通道。本发明结构简单紧凑，可以避免硅堆在高温循环作用下发生弯曲变形，并且兼具串联和并联水路散热的效果。
Description
技术领域
本发明属于晶闸管换流阀技术领域，具体涉及一种晶闸管换流阀大组件硅堆结构。
背景技术
在电力系统中，换流阀是非常重要的直流输电设备，而晶闸管是该设备的核心原件。在换流阀中，数支晶闸管和晶闸管散热器被很大的压力压装在一起组成硅堆组件。作为换流阀的关键组件，硅堆组件的结构和压装质量，对换流阀的安全、稳定运行起着至关重要的作用。
现有的硅堆组件主要分为两种结构。第一种结构采用前后两个环氧树脂板以及左右端板组成结构为框架，采用弹簧将散热器悬吊在两侧环氧树脂板上，采用旋转顶压螺栓的方式对组件施加压紧力。第二种结构采用四根或多根棒状拉杆、前后端板以及两侧的绝缘支撑板组成结构外框，采用有凹槽的定位销与散热器连接，将定位销凹槽卡放在两侧的绝缘支撑板上的方法对散热器进行定位，采用带有球头顶压杆与带有球形凹槽的压盘配合组成顶压结构。
现有硅堆结构任然存在一些不足：
1）现有硅堆组件结构不够紧凑，导致阀塔整体尺寸较大。对于国外改造工程，其阀厅尺寸较小，现有结构难以满足要求。
2）现有硅堆结构安装到阀模块时，一般直接将两端板完全固定在阀模块框架上。在高低温循环作用下，硅堆结构件产生蠕变，由于硅堆两端完全固定，可能导致硅堆发生弯曲变形，晶闸管受力不均，有击穿风险。
3）现有硅堆结构一般采用单一串联或并联水路。串联水路结点较少、管路结构简单，对水冷系统压力要求较高，散热效果稍差；并联水路散热效果虽好，压力要求低，但水路结点较多，漏水风险增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶闸管换流阀大组件硅堆结构，以解决其散热效果差以及因高温发生弯曲变形的问题。
本发明的一种晶闸管换流阀大组件硅堆结构是这样实现的：
一种晶闸管换流阀大组件硅堆结构，包括外部框架和并列安装在外部框架内部的多个散热器和晶闸管，其中，
所述外部框架包括上、下设置的一对绝缘拉板以及设置在两个绝缘拉板之间两端的压装侧安装块和碟簧侧安装块，所述压装侧安装块的外侧并列安装有两根平行设置的限位螺栓，内侧设置压装侧母排，所述碟簧侧安装块的内侧设置有碟簧组件，所述碟簧组件的内侧设置有碟簧侧母排；
所述晶闸管串联在相邻两个散热器之间，且与散热器为同轴设置，相邻两个散热器的同一端利用水管串联，另一端分别与进水管和出水管并联，所述散热器内部设置有双螺旋散热通道。
进一步的，所述绝缘拉板的两端分别利用螺栓与所述压装侧安装块以及碟簧侧安装块相连。
进一步的，所述压装侧母排和所述碟簧侧母排均采用螺钉和与其相邻的散热器相连。
进一步的，所述压装侧母排、碟簧侧母排、散热器和晶闸管中心均开设有定位孔。
进一步的，所述碟簧侧安装块的外侧设置有端板，内侧设置有贯穿碟簧侧安装块和端板的锥形限位孔，所述端板的前、后端面上设置有卡槽。
进一步的，所述碟簧组件包括碟簧顶杆和螺纹连接在碟簧顶杆外端的锁紧螺母，以及依次套在所述碟簧顶杆里端的碟簧、碟簧轴套和碟簧挡板，所述碟簧顶杆里端端部设置有中心孔，所述碟簧侧母排上安装有与所述中心孔配合的定位螺柱，所述碟簧顶杆的外端通过锁紧螺母嵌入锥形限位孔内。
进一步的，所述散热器与其左侧的晶闸管接触的端面上设置有两个定位销孔。
进一步的，所述散热器的上端面和下端面均成对设置有定位螺杆，且下端面上与绝缘拉板相对的位置设置有凸台。
进一步的，每个所述散热器的前端面均设置有阻尼电阻；
除位于所述压装侧安装块所在端的散热器之外，其余所述散热器的上端面的后端分别连接有TCU，上端面前侧安装有均压电阻；
所述散热器的下端面设置有取能电阻。
进一步的，除位于所述压装侧安装块所在端的散热器之外，其余所述散热器的上端面后侧均成对设置有高压线支撑。
采用了上述技术方案后，本发明具有的有益效果为：
（1）本发明所提供的硅堆组件，结构简单紧凑，各方向尺寸较小，空间利用率较高；
（2）本发明所提供的硅堆组件，安装时一端完全固定，另一端通过两根限位螺栓卡放在相应的限位凹槽中，释放轴向自由度。在高低温循环作用下，硅堆结构件产生蠕变，限位螺栓可在凹槽内自由滑动，避免硅堆发生弯曲变形；
（3）本发明所提供的硅堆组件，水路采用串并联结构，相邻两散热器串联后并联到主水路中，兼顾串联水路和并联水路的优点，结构简单、对水冷系统压力要求较低，散热效果较好；
（4）本发明所提供的硅堆结构，其散热片内部采用双螺旋散热通道，可以提高散热效果，满足3-5英寸晶闸管的散热需求，扩大了其适用范围。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明优选实施例的晶闸管换流阀大组件硅堆结构的立体图；
图2是本发明优选实施例的晶闸管换流阀大组件硅堆结构的主视图；
图3是本发明优选实施例的晶闸管换流阀大组件硅堆结构的俯视图；
图4是本发明优选实施例的晶闸管换流阀大组件硅堆结构的左视图；
图5是图4中A-A方向的剖面图；
图6是图5中A部分的放大图；
图7是本发明优选实施例的晶闸管换流阀大组件硅堆结构的散热器的结构图；
图8是本发明优选实施例的晶闸管换流阀大组件硅堆结构的碟簧组件的结构图；
图9是本发明优选实施例的晶闸管换流阀大组件硅堆结构的碟簧侧安装块的结构图；
图中：外部框架1，绝缘拉板101，压装侧安装块102，碟簧侧安装块103，嵌槽104，螺栓105，端板106，锥形限位孔107，卡槽108，散热器2，定位螺杆201，凸台202，阻尼电阻203，TCU204，均压电阻205，取能电阻206，高压线支撑207，连板208，晶闸管3，限位螺栓4，压装侧母排5，碟簧组件6，
碟簧顶杆601，锁紧螺母602，碟簧603，碟簧轴套604，碟簧挡板605，中心孔606，碟簧侧母排7，水管8，双螺旋散热通道9，螺钉10，定位孔11，定位螺柱12，定位销孔13，定位轴套14。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1-9所示，一种晶闸管换流阀大组件硅堆结构，包括外部框架1和并列安装在外部框架1内部的多个散热器2和晶闸管3，外部框架1包括上、下设置的一对绝缘拉板101以及设置在两个绝缘拉板101之间两端的压装侧安装块12和碟簧侧安装块103，压装侧安装块101的外侧并列安装有两根平行设置的限位螺栓4，内侧设置压装侧母排5，碟簧侧安装块103的内侧设置有碟簧组件6，碟簧组件6的内侧设置有碟簧侧母排7；晶闸管3串联在相邻两个散热器2之间，且与散热器2为同轴设置，相邻两个散热器2的同一端利用水管8串联，另一端分别与进水管和出水管并联，散热器2内部设置有双螺旋散热通道9。
具体的，进水管和出水管设置在散热器2的顶部前侧，其方向与散热器2的排列方向相同，散热器2之间串联的水管8和与进水管以及出水管并联的水管均采用U型水管，方便连接，并且不会出现管路的不清晰。
当散热器2的数量为双数时，则是两两进行串联，然后再与进水管和出水管进行并联，若散热器2的数量为单数时，则将位于端部的一个散热器2的两端直接与进水管和出水管并联即可，同样可以保证散热效果。
如图5-6所示，在散热器内，其靠近两侧面的位置分别设置有一组双螺旋散热通道，且每组双螺旋散热通道9的一端为进水口，一端为出水口，进水口分出两条通以同步平行的方式向中心盘旋后，再次按照相反的方向向外盘旋，然后汇集到出水口，由线成面，达到良好的散热效果。并且同一散热器的两组双螺旋散热通道的两个进水口并联至散热器的进水口，同样两组双螺旋散热通道的两个出水口并联至散热器的出水口。
具体的，压装侧安装块102的内侧设置有一个用于卡放压装侧母排的嵌槽104，嵌槽104的设置可以方便压装侧母排5的定位和安装。
为了方便绝缘拉板101和压装侧安装块102以及碟簧侧安装块103之间的拆装，绝缘拉板101的两端分别利用螺栓105与压装侧安装块102以及碟簧侧安装块103相连。
具体的，压装侧安装块102和碟簧侧安装块103分别安装在上、下绝缘拉板101两端之间，而螺栓105穿过绝缘拉板101连接在压装侧安装102或碟簧侧安装块103的上、下端部，并且为了保证连接的稳定性，绝缘拉板101的每端至少设置两个螺栓。
为了方便固定压装侧母排5和碟簧侧母排7，压装侧母排5和碟簧侧母排6均采用螺钉10和与其相邻的散热器2相连。
具体的，为了保证压装侧母排5和碟簧侧母排7安装的牢固性，防止其产生偏移或者倾斜，压装侧母排5和碟簧侧母排7上至少分别安装两个螺钉10连接，且两个螺钉分10别位于其与散热器2接触面的斜对角。
为了将压装侧母排5、碟簧侧母排7、晶闸管3与散热器2均为同轴心连接，压装侧母排5、碟簧侧母排7、散热器2和晶闸管3中心均开设有定位孔11。
具体的，压装侧母排5和碟簧侧母排7中心均设置有贯穿式的定位孔11，并且压装侧安装块102内侧的嵌槽104内设置与压装侧母排5相对应的定位孔11，且两者的定位孔11内设置有定位轴对其进行定位，晶闸管3的定位孔11设置在其左右两侧面上，而由于晶闸管3与其右侧的散热器2串联，两者为同一模块的部件，因此散热器2的左右面中心设置有定位孔11。。
如图6所示，为了方便从碟簧侧对整个硅堆结构进行加压安装，碟簧侧安装块103的外侧设置有端板106，内侧设置有贯穿碟簧侧安装块103和端板106的锥形限位孔107，端板106的前、后端面上设置有卡槽108。在加压时，可以利用专用液压工具加持住端部的卡槽108，利用液压工具通过锥形限位孔107对碟簧侧安装块103内侧的碟簧组件6进行加压，从而实现对散热器2和晶闸管3的加压固定。
如图8所示，为了利用碟簧组件6实现对整个硅堆结构的加压，碟簧组件6包括碟簧顶杆601和螺纹连接在碟簧顶杆601外端的锁紧螺母602，以及依次套在碟簧顶杆601里端的碟簧603、碟簧轴套604和碟簧挡板605，碟簧顶杆601里端端部设置有中心孔606，碟簧侧母排7上安装有与中心孔606配合的定位螺柱12，碟簧顶杆601的外端通过锁紧螺母602嵌入锥形限位孔107内。
其中，定位螺柱12穿过碟簧侧母排7上的定位孔11并通过定位轴套14连接在碟簧顶杆601的中心孔606中，实现碟簧侧母排7与碟簧组件6的同轴设置，并且此时碟簧轴套604紧贴在碟簧侧母排7的外侧，而碟簧挡板605的设置是用于锁紧碟簧轴套604，防止其从碟簧顶杆601上脱落。并且碟簧挡板605利用螺钉10连接在碟簧顶杆601的端部。
具体的，碟簧顶杆601包括外端部分、中间部分和里端部分，其中并且外端部分的半径小于里端部分的半径，并且两者的半径均小于中间部分的半径，锁紧螺母602安装在外端部分，碟簧603、碟簧轴套604和碟簧挡板605则套在里端部分，而中间部分是用于实现对碟簧603的限位。
在进行加压时，将碟簧顶杆601的外端部分嵌入锥形限位孔107内，然后利用专用液压工具卡在端板106的卡槽108内，使用液压工具从锥形限位孔107的外侧对碟簧顶杆601进行加压，碟簧顶杆601向内移动，从而使碟簧603发生变形，待所加压力已经达到要求时，停止加压操作，迅速将锁紧螺母602旋至锥形限位孔107内，从而将碟簧顶杆601的位置进行固定。
为了方便在安装晶闸管3和散热器2时保证两者之间能够处于同轴位置，散热器2与其左侧的晶闸管3接触的端面上设置有两个定位销孔13。
具体的，两个定位销孔13设置在晶闸管3的下方的散热器2侧壁上。
在安装晶闸管时，需要在定位销孔13中安装上定位销，以便于确定晶闸管3的位置，待晶闸管3与散热器2同轴安装完成后，则可将定位销取下。
为了方便将散热器2安装上、下两个绝缘拉板101之间，散热器2的上端面和下端面均成对设置有定位螺杆201，且下端面上与绝缘拉板相对的位置设置有凸台202。
具体的，每对定位螺杆201为斜对角设置，这样不仅可以将绝缘拉板卡在两个定位螺杆201之间，而且可以防止散热器2产生偏移，保证其安装的稳定性，而散热器2底部直接通过凸台202放置在绝缘拉板101上，这样可以使绝缘拉板101与散热器2之间产生一定的缝隙，提高散热器2的散热效果。
每个散热器2的前端面均设置有阻尼电阻203。
具体的，最靠近碟簧侧安装块103的散热器2前端面下侧设置有两个阻尼电阻203，最靠近压装侧安装块102的散热器2前端面上侧设置有两个阻尼电阻203，而胜于散热器2的前端面均设置有四个阻尼电阻203。
具体的，阻尼电阻203穿过散热器2并延伸至散热器2的后侧，且同一散热器2上位于上方的两个阻尼电阻203的后端利用连板208相连，位于下方的两个阻尼电阻203的后端能利用连板208相连。
另外，在阻尼电阻203穿过散热器2内部时刚好从其两侧的双螺旋散热通道之间穿过，不会对双螺旋散热通道9造成影响。
除位于压装侧安装块102所在端的散热器2之外，其余散热器2的上端面的后端分别连接有TCU 204，上端面前侧安装有均压电阻205；
具体的，TCU 204的前端通过螺钉10安装在散热器2顶部的后侧。
散热器2的下端面设置有取能电阻206。
具体的，位于碟簧侧安装块103所在端的散热器2的下端面后端设置有一组取能电阻206，而位于压装侧安装块102所在端的散热器2的下端面前端设置有一组取能电阻206，剩余散热器2的下端面的前、后端分别设置有一组取能电阻206，且一组取能电阻206包括两个。
若以碟簧侧安装块103所在的位置为右侧，而压装侧安装块102的位置为左侧，每个散热器2与其后端的TCU 204、其左侧的晶闸管2、其前端面上侧的两个阻尼电阻203、其上端面的均压电阻205、其下端面后端的取能电阻206、其底部其左侧散热器2前端面下侧的两个阻尼电阻203以及其左侧散热器2下端面前端的取能电阻206形成一个完整的模块。
为了方便固定接线，除位于压装侧安装块102所在端的散热器2之外，其余散热器2的上端面后侧均成对设置有高压线支撑207。
具体的，高压线支撑207通过螺钉10安装的散热器2的上端面。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
Claims (10)
1.一种晶闸管换流阀大组件硅堆结构，其特征在于：包括外部框架（1）和并列安装在外部框架（1）内部的多个散热器（2）和晶闸管（3），其中，
所述外部框架（1）包括上、下设置的一对绝缘拉板（101）以及设置在两个绝缘拉板（101）之间两端的压装侧安装块（102）和碟簧侧安装块（103），所述压装侧安装块（102）的外侧并列安装有两根平行设置的限位螺栓（4），内侧设置压装侧母排（5），所述碟簧侧安装块（103）的内侧设置有碟簧组件（6），所述碟簧组件（6）的内侧设置有碟簧侧母排（7）；
所述晶闸管（3）串联在相邻两个散热器（2）之间，且与散热器（2）为同轴设置，相邻两个散热器（2）的同一端利用水管（8）串联，另一端分别与进水管和出水管并联，所述散热器（2）内部设置有双螺旋散热通道（9）。
2.根据权利要求1所述的晶闸管换流阀大组件硅堆结构，其特征在于：所述绝缘拉板（101）的两端分别利用螺栓（105）与所述压装侧安装块（102）以及碟簧侧安装块（103）相连。
3.根据权利要求1所述的晶闸管换流阀大组件硅堆结构，其特征在于：所述压装侧母排（5）和所述碟簧侧母排（6）均采用螺钉（10）和与其相邻的散热器（2）相连。
4.根据权利要求1所述的晶闸管换流阀大组件硅堆结构，其特征在于：所述压装侧母排（5）、碟簧侧母排（7）、散热器（2）和晶闸管（3）中心均开设有定位孔（11）。
5.根据权利要求1所述的晶闸管换流阀大组件硅堆结构，其特征在于：所述碟簧侧安装块（103）的外侧设置有端板（106），内侧设置有贯穿碟簧侧安装块（103）和端板（106）的锥形限位孔（107），所述端板（106）的前、后端面上设置有卡槽（108）。
6.根据权利要求5所述的晶闸管换流阀大组件硅堆结构，其特征在于：所述碟簧组件（6）包括碟簧顶杆（601）和螺纹连接在碟簧顶杆（601）外端的锁紧螺母（602），以及依次套在所述碟簧顶杆（601）里端的碟簧（603）、碟簧轴套（604）和碟簧挡板（605），所述碟簧顶杆（601）里端端部设置有中心孔（606），所述碟簧侧母排（7）上安装有与所述中心孔（606）配合的定位螺柱（12），所述碟簧顶杆（601）的外端通过锁紧螺母（602）嵌入锥形限位孔（107）内。
7.根据权利要求1所述的晶闸管换流阀大组件硅堆结构，其特征在于：所述散热器（2）与其左侧的晶闸管（3）接触的端面上设置有两个定位销孔（13）。
8.根据权利要求7所述的晶闸管换流阀大组件硅堆结构，其特征在于：所述散热器（2）的上端面和下端面均成对设置有定位螺杆（201），且下端面上与绝缘拉板（101）相对的位置设置有凸台（202）。
9.根据权利要求1所述的晶闸管换流阀大组件硅堆结构，其特征在于：每个所述散热器（2）的前端面均设置有阻尼电阻（203）；
除位于所述压装侧安装块（102）所在端的散热器（2）之外，其余所述散热器（2）的上端面的后端分别连接有TCU（204），上端面前侧安装有均压电阻（205）；
所述散热器（2）的下端面设置有取能电阻（206）。
10.根据权利要求1所述的晶闸管换流阀大组件硅堆结构，其特征在于：除位于所述压装侧安装块（102）所在端的散热器（2）之外，其余所述散热器（2）的上端面后侧均成对设置有高压线支撑（207）。
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