CN110265985A - 一种直流断路器等效阀组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流断路器等效阀组，包括支架以及安装在支架上的阀串、RCD组件和旁路开关组件，阀串包括两个，且每个阀串包括串联的正向IGBT和反向IGBT，且两个阀串中同向设置的两个IGBT并联，RCD组件包括两组，分别与正向IGBT以及反向IGBT并联，每组RCD组件分别包括电容、电阻和二极管，电容与电阻串联后与二极管并联，旁路开关组件包括两组，分别与正向IGBT以及反向IGBT并联，且每组旁路开关组件分别包括旁路开关。本发明通能够在保证与直流断路器主支路功能一致的基础上，缩小整体的体积，以满足试验平台或温箱等试验设备的尺寸要求，从而便于试验的操作。
Description
技术领域
本发明属于直流断路器技术领域，具体涉及一种直流断路器等效阀组。
背景技术
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。直流断路器能够快速分断直流系统中的短路故障电流，切断故障线路，数毫秒内实现换流站与故障点隔离。主支路是直流断路器的重要组成部分，能够长期承受系统额定电流并短时承受系统故障电流，故障瞬间闭锁实现强制换流。
随着高压直流断路器技术的发展，直流断路器试验的需求应运而生。由于目前的直流断路器结构复杂，体积较大，在进行高低温环境试验、极限高温环境试验、老化试验等试验时，受尺寸限制，无法进入试验平台。
发明内容
本发明的目的是提供一种直流断路器等效阀组，以解决其无法满足试验需求的问题。
本发明的一种直流断路器等效阀组是这样实现的：
一种直流断路器等效阀组，包括支架以及安装在所述支架上的阀串、RCD组件和旁路开关组件，所述阀串包括两个，且每个阀串包括串联的正向IGBT和反向IGBT，且两个阀串中同向设置的两个IGBT并联，所述RCD组件包括两组，分别与正向IGBT以及反向IGBT并联，每组RCD组件分别包括电容、电阻和二极管，所述电容与电阻串联后与二极管并联，所述旁路开关组件包括两组，分别与正向IGBT以及反向IGBT并联，且每组旁路开关组件分别包括旁路开关。
进一步的，所述支架包括两两上、下开口相背且成对设置的C型绝缘梁，两个阀串并列安装在两对C型绝缘梁之间，所述RCD组件设置在其中一个阀串的外侧，所述旁路开关组件呈下沉式设置在所述阀串的下方。
进一步的，位于下方的两个C型绝缘梁的两端分别安装有万向轮。
进一步的，同向的两个IGBT通过铜排Ⅰ进行并联。
进一步的，所述阀串上方设置有一对驱动模块，且每个驱动模块的分别连接有两个适配器，且和同一驱动模块相连的适配器与同向的两个IGBT相连。
进一步的，两个驱动模块的一端通过金属支架安装在同一阀组的两个IGBT的散热器上，另一端通过金属支架以及绝缘垫块安装在另一个阀组的两个IGBT的散热器上。
进一步的，位于端部的阀串上设置有一对供能线圈，所述供能线圈分别与两个驱动模块相连。
进一步的，每个旁路开关组件还包括设置在旁路开关一侧的旁路开关供能线圈，以及设置旁路开关另一侧的控制模块，所述旁路开关与控制模块相连，所述控制模块与旁路开关供能线圈相连。
进一步的，所述旁路开关分别通过铜排Ⅱ与同向IGBT并联的铜排Ⅰ相连。
进一步的，两个同向的IGBT 之间设置有外接电源连接铜排。
采用了上述技术方案后，本发明具有的有益效果为：
（1）本发明通过将阀串、RCD组件和旁路开关组件集中在支架上，能够在保证与直流断路器主支路功能一致的基础上，缩小整体的体积，以满足试验平台或温箱等试验设备的尺寸要求，从而便于试验的操作；
（2）本发明中RCD组件形成RCD回路，并将其分别与两个方向的IGBT并联，可以对IGBT起到缓冲和保护的作用；
（3）本发明中旁路开关分别与两个方向的IGBT并联，当某一IGBT回路中的电流超过耐受电流时，可以通过旁路开关的闭合对IGBT起到保护作用。
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直流断路器等效阀组的结构图；
图2是本发明优选实施例的直流断路器等效阀组的结构图；
图3是本发明优选实施例的直流断路器等效阀组的主视图；
图4是图3中A-A方向的剖面图；
图5是本发明优选实施例的直流断路器等效阀组的俯视图；
图6是图5中B部分的放大图；
图7是本发明优选实施例的直流断路器等效阀组的左视图；
图8是图7中C-C方向的剖面图；
图9是本发明优选实施例的直流断路器等效阀组的两个阀串的结构图；
图10是本发明优选实施例的直流断路器等效阀组的两个阀串的结构图；
图中：支架1，C型绝缘梁101，万向轮102，U型架103，阀串2，IGBT201，压紧端板202，拉杆203，散热器204，碟簧205，垫块206，减重孔207，散热器翅片208，铜排Ⅰ209，驱动模块210，适配器211，金属支架212，绝缘垫块213，供能线圈214，外接电源连接铜排215，RCD组件3，电容301，电阻302，二极管303，U型座304，铜排Ⅲ305，铜排Ⅳ306，金属架307，旁路开关组件4，旁路开关401，旁路开关供能线圈402，控制模块403，铜排Ⅱ404。
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。
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1-10所示，一种直流断路器等效阀组，包括支架1以及安装在支架1上的阀串2、RCD组件3和旁路开关组件4，阀串2包括两个，且每个阀串2包括串联的正向IGBT和反向IGBT，且两个阀串2中同向设置的两个IGBT201并联，RCD组件3包括两组，分别与正向IGBT以及反向IGBT并联，每组RCD组件3分别包括电容301、电阻302和二极管303，电容301与电阻302串联后与二极管303并联，旁路开关组件4包括两组，分别与正向IGBT以及反向IGBT并联，且每组旁路开关组件4分别包括旁路开关401。
请参阅图9-10，具体的，每个阀串2分别包括两个压紧端板202以及连接在压紧端板202之间的拉杆203，两个反向串联的IGBT201以及安装在每个IGBT201两侧的散热器204均设置在两个压紧端板202之间，并且其中一个压紧端板202和与其相邻的散热片204之间设置有碟簧205，碟簧205的设置方便对阀串2进行加压和泄压。
采用两个阀串2是可以起到分流的作用，从而对阀串2以及整个直流断路器等效阀组达到保护的效果。
本发明是将阀串2、RCD组件3以及旁路开关组件4集成在支架1上，其中支架1包括两两上、下开口相背且成对设置的C型绝缘梁101，两个阀串2并列安装在两对C型绝缘梁101之间，RCD组件3设置在其中一个阀串2的外侧，旁路开关组件4呈下沉式设置在阀串2的下方。
具体的，阀串2的压紧端板202设置在上、下相对的C型绝缘梁101之间，并且通过螺栓固定，并且为了方便同向IGBT201的并联以及与旁路开关组件4的连接，压紧端板202的底部设置有垫块206。
优选的，压紧端板202、碟簧205、垫块206均采用铝材质，可以适当的减轻整个等效阀组的重量。另外，压紧端板202上设置有减重孔207，不仅能够进一步减轻等效阀组的质量，而且方便通过减重孔手持施力，从而增加阀串2移动的便捷性。
优选的，C型绝缘梁101采用环氧绝缘材质。
RCD组件3中电阻302和电容301串联再与二极管303并联形成RCD回路，即为缓冲电路，能够起到缓冲作用，从而对IGBT201起到保护作用，在本发明中两组RCD组件3对称设置在支架1的一端，其中两个电容301通过U型座304安装在位于下方的C型绝缘梁101上，而电容301的相对侧面通过软连接与电阻302并联，而并联线路的一端直接与二极管303的一端串联，另一端则和与其相邻的IGBT201的其中一个散热器204的散热器翅片208相连，而二极管303的另一端则和与其相邻IGBT201的另一个散热器204的散热器翅片208相连。
优选的，为了增加二极管303、电阻302和电容301位置分布的整齐以及简洁性，二极管303与IGBT201靠近压紧端板202的散热器204的散热器翅片208相连，而电阻302和电容301的并联端则与IGBT201另一个散热器204的散热器翅片208相连。
具体的，二极管303通过铜排Ⅲ305与电容301串联，而电容301通过铜排Ⅳ306与散热器翅片208串联，电阻302的两端通过金属架307并联在铜排Ⅲ305和铜排Ⅳ306上。
支架1采用四个两两成对设置的C型绝缘梁101，而阀串2和RCD组件3在安装时均未超出C型绝缘梁101的端部，并且至少一个电容301的位置未超出C型绝缘梁101的侧面，这样可以实现等效阀组在高度、长度、宽度三个方向上直立放置的形式，以满足EMC等试验要求。
为了方便等效阀组的运转，位于下方的两个C型绝缘梁101的两端分别安装有万向轮102。
在对等效阀组进行移动的过程中，可以通过万向轮102来进行运转，从而提高其移动的便利性。
同向设置的IGBT201在进行并联时，为了简化并联的线路，同向的两个IGBT201通过铜排Ⅰ209进行并联。
具体的，IGBT201两侧的散热器204下方设置有散热器翅片208，铜排Ⅰ209分别将同向的两个IGBT201的散热器翅片208两两对应连接，从而实现两个阀串中同向的IGBT的并联。
为了保证IGBT201的正常工作，阀串2上方设置有一对驱动模块210，且每个驱动模块210的分别连接有两个适配器211，且和同一驱动模块210相连的适配器211与同向的两个IGBT201相连。
具体的，两个驱动模块210安装IGBT201串联的方向并列设置，而与其相连的适配器211则设置在其两侧，适配器211安装在阀串2上两个IGBT201相邻的散热器204上，并且通过连接线和与其相对的IGBT201相连，而驱动模块210通过连接线和其两侧的适配器211相连，即与同向的IGBT201相连的适配器211连接。
可选的，驱动模块可以选用南瑞继保电气有限公司生产的型号为NR0618C的驱动模块，适配器可以选用南瑞继保电气有限公司生产型号为NR0665EXT1A、NR0665EXT1B的适配器。
为了防止出现回流的情况，两个驱动模块210的一端通过金属支架212安装在同一阀组2的两个IGBT201的散热器204上，另一端通过金属支架212以及绝缘垫块213安装在另一个阀组2的两个IGBT201的散热器204上。
直接通过金属支架212与散热器204相连的端部可以使驱动模块210与散热器204等电位，而通过金属支架212与绝缘垫块213安装的端部则实现两者之间的绝缘，防止在驱动模块210上形成通流回路。
为了给驱动模块210进行提供电能，位于端部的阀串2上设置有一对供能线圈214，供能线圈214分别与两个驱动模块210相连。
为了能够给旁路开关组件4进行供能，每个旁路开关组件4还包括设置在旁路开关401一侧的旁路开关供能线圈402，以及设置旁路开关401另一侧的控制模块403，旁路开关401与控制模块403相连，控制模块403与旁路开关供能线圈404相连。
其中，旁路开关供能线圈402为控制模块403提供电能，控制模块403用于控制旁路开关401的通断。
具体的，位于下方的两个C型绝缘梁101之间设置有多个下沉式的U型架103，而旁路开关401、旁路开关供能线圈402以及控制模块403均安装在U型架103上。
旁路开关401是对IGBT201起到保护作用，因此将其与同向的两个IGBT201并联旁路开关401分别通过铜排Ⅱ404与同向IGBT201并联的铜排Ⅰ209相连。
具体的，旁路开关401上的两个铜排Ⅱ404与同向IGBT201并联用的两个铜排Ⅰ209一一对应连接，实现与IGBT201的并联。
为了方便连接外部高压电源和低压电源，两个同向的IGBT 201之间设置有外接电源连接铜排215。
具体的，外接电源连接铜排215分别与靠近压紧端板202的铜排Ⅰ209相连。其中，位于正向IGBT侧的外接电源连接铜排215用于连接高压电源，位于反向IGBT侧的外接电源连接铜排215用于连接低压电源。
本发明公开的直流断路器等效阀组的工作原理如下：
由于二极管303的单向通流性，接通正向电流时，电流通过全部的IGBT201，以及与正向IGBT并联的RCD回路，与反向IGBT并联的RCD回路不流通；接通反向电流时，电流通过全部的IGBT201，以及与反向IGBT并联的RCD回路，而与正向IGBT并联的RCD回路不流通，从而实现双向流通。
当等效阀组在正常工作时，旁路开关401处于打开状态，电流通过IGBT201，当等效阀组出现故障即故障电流超过耐受电流时，旁路开关401闭合，故障电流通过旁路开关401泄放，从而对IGBT201起到保护作用。
具体的，当其中一个正向IGBT的电流超过耐受电流或两个正向IGBT的电流均超过耐受电流时，与其并联的旁路开关401都会闭合，将两个IGBT201通路进行短路。同样的反向IGBT亦是如此。
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)
1.一种直流断路器等效阀组，其特征在于，包括支架（1）以及安装在所述支架（1）上的阀串（2）、RCD组件（3）和旁路开关组件（4），所述阀串（2）包括两个，且每个阀串（2）包括串联的正向IGBT和反向IGBT，且两个阀串（2）中同向设置的两个IGBT（201）并联，所述RCD组件（3）包括两组，分别与正向IGBT以及反向IGBT并联，每组RCD组件分别包括电容（301）、电阻（302）和二极管（303），所述电容（301）与电阻（302）串联后与二极管（303）并联，所述旁路开关组件（4）包括两组，分别与正向IGBT以及反向IGBT并联，且每组旁路开关组件（4）分别包括旁路开关（401）。
2.根据权利要求1所述的直流断路器等效阀组，其特征在于，所述支架（1）包括两两上、下开口相背且成对设置的C型绝缘梁（101），两个阀串（2）并列安装在两对C型绝缘梁（101）之间，所述RCD组件（3）设置在其中一个阀串（2）的外侧，所述旁路开关组件（4）呈下沉式设置在所述阀串（2）的下方。
3.根据权利要求2所述的直流断路器等效阀组，其特征在于，位于下方的两个C型绝缘梁（101）的两端分别安装有万向轮（102）。
4.根据权利要求1所述的直流断路器等效阀组，其特征在于，同向的两个IGBT（201）通过铜排Ⅰ（209）进行并联。
5.根据权利要求1所述的直流断路器等效阀组，其特征在于，所述阀串（2）上方设置有一对驱动模块（210），且每个驱动模块（210）的分别连接有两个适配器（211），且和同一驱动模块（210）相连的适配器（211）与同向的两个IGBT（201）相连。
6.根据权利要求5所述的直流断路器等效阀组，其特征在于，两个驱动模块（210）的一端通过金属支架（212）安装在同一阀组（2）的两个IGBT（201）的散热器（204）上，另一端通过金属支架（212）以及绝缘垫块（213）安装在另一个阀组（2）的两个IGBT（201）的散热器（204）上。
7.根据权利要求5所述的直流断路器等效阀组，其特征在于，位于端部的阀串（2）上设置有一对供能线圈（214），所述供能线圈（214）分别与两个驱动模块（210）相连。
8.根据权利要求1所述的直流断路器等效阀组，其特征在于，每个旁路开关组件（4）还包括设置在旁路开关（401）一侧的旁路开关供能线圈（402），以及设置旁路开关（401）另一侧的控制模块（403），所述旁路开关（401）与控制模块（403）相连，所述控制模块（403）与旁路开关供能线圈（401）相连。
9.根据权利要求4所述的直流断路器等效阀组，其特征在于，所述旁路开关（401）分别通过铜排Ⅱ（404）与同向IGBT（201）并联的铜排Ⅰ（209）相连。
10.根据权利要求1所述的直流断路器等效阀组，其特征在于，两个同向的IGBT （201）之间设置有外接电源连接铜排（215）。
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