CN110535107A - 一种转移支路阀模块结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转移支路阀模块结构，包括：多级转移支路单元、分布式供能单元、阀模块框架及阀模块母排，其中，多级转移支路单元通过阀模块母排串联并安装在阀模块框架上；分布式供能单元安装在阀模块框架的一侧，用于为多级转移支路单元提供电能。本发明将电力电子器件压装单元设计为紧凑化的小型压装单元并以子单元的形式集成布置，使生产维护工作更容易，同时在转移支路阀模块内部集成了分布式供能系统，可以有效地提高阀模块的可维护性，大大减少了阀塔搭建的工作量，本发明公开的转移支路阀模块可应用于混合式高压直流断路器转移支路或其他要求实现双向超快速大电流分断的设备和场合。
Description
技术领域
本发明涉及直流输电领域，具体涉及一种转移支路阀模块结构。
背景技术
断路器是柔性直流输电系统中分断短路电流的核心部件，其由转移支路、主支路和能量吸收支路共3条支路并联组成。其中转移支路是断路器的关键组成部分，在断路器动作过程中由转移支路转移并关断故障电流。在现有技术中，断路器转移支路阀模块中包含较多数量电力电子器件，并且其电气连接复杂，给维护工作带来了一定的困难，同时现有的分布式供能系统设置于转移支路阀模块的外部，增大了阀塔搭建的工作量。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的转移支路阀模块不易维护，阀塔安装的工作量大的缺陷，从而提供一种转移支路阀模块结构。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明实施例提供一种转移支路阀模块结构，包括：多级转移支路单元、分布式供能单元、阀模块框架及阀模块母排，其中，多级转移支路单元通过阀模块母排串联并安装在阀模块框架上；分布式供能单元安装在阀模块框架的一侧，用于为多级转移支路单元提供电能。
在一实施例中，所述转移支路阀模块结构，所述多级转移支路单元包括：转移支路单元框架、电力电子开关组件、控制保护板卡及板卡供能磁环，其中电力电子开关组件、控制保护板卡及板卡供能磁环安装在转移支路单元框架上。
在一实施例中，所述转移支路阀模块结构，所述阀模块框架包括：阀模块供能系统框架、第一阀模块框架主体及第二阀模块框架主体，其中，阀模块供能系统框架和第一阀模块框架主体或第二阀模块框架主体之间通过绝缘梁连接，第一阀模块框架主体和第二阀模块框架主体之间通过防震组件连接。
在一实施例中，所述转移支路阀模块结构，所述防震组件包括：阻尼隔振器。
在一实施例中，所述转移支路阀模块结构，所述阀模块母排包括：多个转移支路单元母排及两个铝梁；其中，多个转移支路单元母排用于多级转移支路单元间的连接；铝梁为转移支路阀的进出线，用于电气连接多个转移支路阀。
在一实施例中，所述转移支路阀模块结构，所述电力电子开关组件包括：IGBT压装单元、二极管压装单元及电容，其中二极管压装单元和电容之间、二极管压装单元和IGBT压装单元之间均通过层叠母排连接。
在一实施例中，所述转移支路阀模块结构，所述分布式供能单元包括：分布式变压器电抗器组件及供能电缆。
在一实施例中，所述转移支路阀模块结构，各转移支路单元内部在近阀塔外侧均设置有检修平台。
在一实施例中，所述转移支路阀模块结构，根据器件维护频率由大到小排序和二极管压装单元靠近转移支路阀侧两个因素，将所述多级转移支路单元中的电力电子开关组件、控制保护板卡及板卡供能磁环的设置顺序，由内向外依次安装在转移支路单元框架上。
在一实施例中，所述转移支路阀模块结构，IGBT压装单元的金手指朝向控制保护板卡侧安装。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的转移支路阀模块结构，将电力电子器件压装单元设计为紧凑化的小型压装单元并以子单元的形式集成布置，使生产维护工作更容易，同时在转移支路阀模块内部集成了分布式供能系统，可以有效地提高阀模块的可维护性并减少阀塔搭建的工作量。
2.本发明提供的转移支路阀模块结构，将铝质支撑梁作为阀模块主进出线，铝质支撑梁同时承担结构支撑和电气连接的功能，可以有效降低阀模块重量，并能够减少母排零件数量，简化阀模块间电气连接结构。
3.本发明提供的转移支路阀模块结构，将转移支路阀模块框架主体分为两部分，中间通过隔振装置连接，提高了断路器阀塔的抗震性能和转移支路阀模块的可靠性。
4.本发明提供的转移支路阀模块结构，在转移支路阀模块内部设置了检修平台，为维护人员及维护工作所需的物料、工具提供了可靠安全的落脚点和放置点，同时大大减少阀塔安装工作中的劳动量。
5.本发明提供的转移支路阀模块结构，合理有效的布置转移支路阀中的元器件，使维护频率高的零件和检修平台的距离更近，可以使维护工作的安排更为合理。
6.本发明提供的转移支路阀模块结构，将二极管压装单元靠近阀塔内侧布置，可以有效降低整个转移支路回路电感。
7.多个转移支路阀模块多层布置串联连接，可以满足不同电压等级的电流分断需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的转移支路阀模块结构的一个示例的示意图；
图2为本发明实施例提供的转移支路阀模块结构的一个具体示例的示意图；
图3为本发明实施例提供的转移支路单元的一个示例的示意图；
图4为本发明实施例提供的转移支路单元的一个具体示例的示意图；
图5为本发明实施例提供的阀模块框架的一个示例的示意图；
图6为本发明实施例提供的阀模块框架的一个具体示例的示意图；
图7为本发明实施例提供的阀模块母排的一个具体示例的示意图；
图8为本发明实施例提供的转移支路单元的拓扑结构图；
图9为本发明实施例提供的供电单元的一个具体示例的示意图。
附图标记：
1-多级转移支路单元；2-分布式供能单元；3-阀模块框架；
4-阀模块母排；11-转移支路单元框架；12-电力电子开关组件；
13-控制保护板卡；14-板卡供能磁环；15-检修平台；
21-分布式变压器电抗器组件；22-供能电缆；31-阀模块供能系统框架；
32-第一阀模块框架主体；33-第二阀模块框架主体；34-阻尼隔振器；
41-转移支路单元母排；42-转移支路单元铝梁；
121-IGBT压装单元；122-二极管压装单元；123-电容；124-层叠母排；
125-电容串联电阻；126-电容并联电阻；311-阀模块供能系统框架铝梁；
312-阀模块供能系统框架绝缘梁；321-第一阀模块框架主体铝梁；
322-第一阀模块框架主体铝梁；323-第一阀模块框架主体绝缘梁；
331-第二阀模块框架主体铝梁；332-第二阀模块框架主体铝梁；
333-第二阀模块框架主体绝缘梁。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供一种转移支路阀模块结构，不仅可以应用于高压直流断路器，还可以应用于其他要求实现双向超快速大电流分断的设备和场合。如图1所示，该转移支路阀模块结构包括：多级转移支路单元1、分布式供能单元2、阀模块框架3及阀模块母排4，其中，
多级转移支路单元1通过阀模块母排4串联并安装在阀模块框架3上。本发明实施例中，转移支路由多个转移支路阀模块串联组成，如图2所示，转移支路阀模块包含多级转移支路单元1，根据实际需求，将多个转移支路单元通过阀模块母排4串联起来，可以满足不同电压等级的需求。多级转移支路单元1安装在阀模块框架3绝缘梁上，并通过标准件紧固。
分布式供能单元2安装在阀模块框架3的一侧，用于为多级转移支路单元提供电能。本发明实施例中，为了在整个生产、安装维护过程中更好地保护供能电缆并大大减少阀塔安装工作中的劳动量，将分布式供能单元集成到转移支路阀模块内部，安装在阀模块框架3的一侧。
本发明提供的一种转移支路阀模块结构，将电力电子器件压装单元设计为紧凑化的小型压装单元并以子单元的形式集成布置，使生产维护工作更容易，同时在转移支路阀模块内部集成了分布式供能系统，可以有效地提高阀模块的可维护性并减少阀塔搭建的工作量。
在一实施例中，如图3所示，多级转移支路单元1包括：转移支路单元框架11、电力电子开关组件12、控制保护板卡13及板卡供能磁环14，其中电力电子开关组件12、控制保护板卡13及板卡供能磁环14安装在转移支路单元框架11上。如图4所示，本发明实施例中，转移支路单元内部的电力电子开关组件12、控制保护板卡13及板卡供能磁环14均安装在转移支路单元框架11上，转移支路单元框架11采用方形不锈钢管焊接得到，质量轻而强度高。板卡供能磁环14通过绝缘梁安装在转移支路单元框架11上。控制保护板卡13安装固定在板卡屏蔽盒中，板卡屏蔽盒通过板卡安装架安装在转移支路单元框架11上。
在一实施例中，如图5所示，阀模块框架3包括：阀模块供能系统框架31、第一阀模块框架主体32及第二阀模块框架主体33，其中，阀模块供能系统框架31和第一阀模块框架主体32或第二阀模块框架主体33之间通过绝缘梁连接，第一阀模块框架主体32和第二阀模块框架主体33之间通过防震组件连接。本发明实施例中，如图6所示，阀模块供能系统框架31包括铝梁311和三个绝缘梁312，第一阀模块框架主体32包括铝梁321、铝梁322及四个绝缘梁323，第二阀模块框架主体33包括铝梁331、铝梁332及四个绝缘梁333，绝缘梁端部与铝梁间固定连接。其中，阀模块供能系统框架31用于安装分布式变压器电抗器组件，阀模块框架主体32和阀模块框架主体33用于安装多级转移支路单元。阀模块框架3的绝缘梁是横截面为C形的高强度绝缘梁，铝梁为横截面为H形的铝型材，绝缘梁两端与金属梁间通过螺栓连接。实际应用中，由于高压直流断路器阀塔高度较高，通常要求断路器阀塔具备一定的抗震性能，需保证在一定等级地震作用下阀塔结构不发生破坏，同时避免运输过程中的振动可能对转移支路阀模块造成的不良影响。为了提高断路器阀塔抗震性能及转移支路阀模块在运输中的可靠性，本发明实施例中，将转移支路阀模块框架主体分为两部分，中间通过隔振装置连接，隔振装置作为阀模块内部阻尼可以有效减小转移支路阀模块或阀塔对外部激励(运输过程中的振动或地震等)产生的响应，进而提高断路器阀塔的抗震性能和转移支路阀模块的可靠性。
在一实施例中，所述防震组件包括：阻尼隔振器34。如图6所示，本发明实施例中，阀模块框架主体32和阀模块框架主体33间采用阻尼隔振器34连接。阻尼隔振器作为转移支路阀模块内部阻尼可以有效减小转移支路阀模块或阀塔对外部激励产生的响应，可以有效提高转移支路阀模块在运输过程中的可靠性和抗震性能。
在一实施例中，如图7所示，阀模块母排4包括：多个转移支路单元母排41及两个铝梁42；其中，多个转移支路单元母排用于多级转移支路单元间的连接；铝梁为转移支路阀的进出线，用于电气连接多个转移支路阀。一般的断路器转移支路阀模块通过框架安装内部器件，通过铝质或铜质母排进行电气连接，本发明实施例中，应用铝梁，并将铝梁作为阀模块主进出线用于电气连接，可以有效降低阀模块重量，并能够显著减少母排零件数量，简化阀模块间电气连接结构。
在一实施例中，如图4所示，所述电力电子开关组12包括：IGBT压装单元121、二极管压装单元122及电容123，其中二极管压装单元122和电容123之间、二极管压装单元122和IGBT压装单元121之间均通过层叠母排124连接形成H桥结构。现有的转移支路阀模块中IGBT、二极管等电力电子器件压装单元包含较多数量电力电子器件，给维护工作带来了一定的困难。本发明实施例中，将电力电子器件压装单元设计为紧凑化的小型压装单元并以子单元的形式集成布置，单元中包含一级或多级图8中的最小功能单元。如图8所示，转移支路单元中由电容串联电阻125、电容并联电阻126、电容123、二极管122组成的电容充放电回路构成。如图4所示，电容串联电阻125直接安装在层叠母排124上，电容并联电阻126直接并联在电容接线端子上。电容组件直接安装在转移支路单元框架上，并且同一转移支路单元内的2个电容间通过电容固定板在电容顶部固定。IGBT压装单元121和二极管压装单元122均为小组件压装单元，单个压装单元包含转移支路单元内2级最小功能单元的所有同种半导体器件。此外，IGBT压装单元121、二极管压装单元122、电容123、控制保护板卡13及板卡供能磁环14的高度相同，且为了使转移支路单元具备较好的板卡电磁环境，控制保护板卡13高度不超出其他器件高度。
在一实施例中，所述分布式供能单元2包括：分布式变压器电抗器组件21及供能电缆22。目前已有断路器的转移支路阀模块内部不包含分布式变压器、分布式电抗器及供能电缆，为了在整个生产、安装维护过程中更好地保护供能电缆并大大减少阀塔安装工作中的劳动量，本发明实施例中，根据实际需求可以将分布式变压器电抗器和供能电缆安装在阀模块框架的任意一侧，图9表示的是分布式变压器电抗器和供能电缆安装在阀模块一侧的阀模块结构。
在一实施例中，如图4所示，各转移支路单元内部在近阀塔外侧均设置有检修平台。维护转移支路需要工作人员携带维护工作所需物料、工具进入阀塔，为保证工作人员、物料、工具的安全，本发明实施例中，在转移支路阀模块内近阀塔外侧处设置检修平台15，为维护人员及维护工作所需的物料、工具提供了可靠安全的落脚点和放置点。
在一实施例中，如图4所示，根据器件维护频率由大到小排序和二极管压装单元靠近转移支路单元内侧两个因素，将所述多级转移支路单元中的电力电子开关组件12、控制保护板卡13及板卡供能磁环14的设置顺序，由内向外依次安装在转移支路单元框架11上。由于转移支路阀模块包含多种零件，不同零件的维护频率和维护方式不同，故应该合理布置阀模块内的器件，使维护频率高的零件易于维护。如果将转移支路阀模块内电力电子开关组件12、控制保护板卡13及板卡供能磁环14由外向内按照维护频率逐渐降低的顺序依次布置，使维护频率高的零件和检修平台间的距离更近，可以使维护工作的安排更为合理。由于转移支路主回路电感是断路器的关键参数，同时断路器要求转移支路主回路电感取较小的值，并且为了使转移支路的主通流回路与二极管压装单元122的位置基本相同，因此二极管压装单元122应该靠近阀塔内侧布置。综上，本发明实施例中，转移支路单元由外向内依次布置了板卡供能磁环14、控制保护板卡13、IGBT压装单元121、二极管压装单元122、电容123，这种布置方式在提高阀模块可维护性的前提下可以有效降低转移支路主回路总体电感。
在一实施例中，如图4所示，IGBT压装单元121的金手指朝向控制保护板卡侧13安装。为了提高IGBT控制的抗干扰能力，本发明实施例中，IGBT金手指朝向控制保护板卡13侧方布置，控制保护板卡13与IGBT紧邻，并且IGBT金手指到板卡的距离极短，控制保护板卡与IGBT金手指间通过可靠的接插件连接。
本发明提供的转移支路阀模块结构，将电力电子器件压装单元设计为紧凑化的小型压装单元并以子单元的形式集成布置，使生产维护工作更容易，同时在转移支路阀模块内部集成了分布式供能系统，可以有效地提高阀模块的可维护性并减少阀塔搭建的工作量；将铝质支撑梁作为阀模块主进出线，铝质支撑梁同时承担结构支撑和电气连接的功能，可以有效降低阀模块重量，并能够减少母排零件数量，简化阀模块间电气连接结构；将转移支路阀模块框架主体分为两部分，中间通过隔振装置连接，提高了断路器阀塔的抗震性能和转移支路阀模块的可靠性；在转移支路阀模块内部设置了检修平台，为维护人员及维护工作所需的物料、工具提供了可靠安全的落脚点和放置点，同时大大减少阀塔安装工作中的劳动量；合理有效的布置转移支路阀中的元器件，使维护频率高的零件和检修平台的距离更近，可以使维护工作的安排更为合理；将二极管压装单元靠近阀塔内侧布置，可以有效降低整个转移支路回路电感；多个转移支路阀模块多层布置串联连接，可以满足不同电压等级的电流分断需求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种转移支路阀模块结构，其特征在于，包括：多级转移支路单元、分布式供能单元、阀模块框架及阀模块母排，其中，
多级转移支路单元通过阀模块母排串联并安装在阀模块框架上；
分布式供能单元安装在阀模块框架的一侧，用于为多级转移支路单元提供电能。
2.根据权利要求1所述的转移支路阀模块结构，其特征在于，所述多级转移支路单元包括：转移支路单元框架、电力电子开关组件、控制保护板卡及板卡供能磁环，其中的电力电子开关组件、控制保护板卡及板卡供能磁环安装在转移支路单元框架上。
3.根据权利要求2所述的转移支路阀模块结构，其特征在于，所述阀模块框架包括：阀模块供能系统框架、第一阀模块框架主体及第二阀模块框架主体，其中，阀模块供能系统框架和第一阀模块框架主体或第二阀模块框架主体之间通过绝缘梁连接，第一阀模块框架主体和第二阀模块框架主体之间通过防震组件连接。
4.根据权利要求3所述的转移支路阀模块结构，其特征在于，所述防震组件包括：阻尼隔振器。
5.根据权利要求2所述的转移支路阀模块结构，其特征在于，所述阀模块母排包括：多个转移支路单元母排及两个铝梁；其中，多个转移支路单元母排用于多级转移支路单元间的连接；铝梁为转移支路阀的进出线，用于电气连接多个转移支路阀。
6.根据权利要求2所述的转移支路阀模块结构，其特征在于，所述电力电子开关组件包括：IGBT压装单元、二极管压装单元及电容，其中二极管压装单元和电容之间、二极管压装单元和IGBT压装单元之间均通过层叠母排连接。
7.根据权利要求2所述的转移支路阀模块结构，其特征在于，所述分布式供能单元包括：分布式变压器电抗器组件及供能电缆。
8.根据权利要求2所述的转移支路阀模块结构，其特征在于，各转移支路单元内部在近阀塔外侧均设置有检修平台。
9.根据权利要求8所述的转移支路阀模块结构，其特征在于，根据器件维护频率由大到小排序和二极管压装单元靠近转移支路阀内侧两个因素，将所述多级转移支路单元中的电力电子开关组件、控制保护板卡及板卡供能磁环的设置顺序，由内向外依次安装在转移支路单元框架上。
10.根据权利要求6所述的转移支路阀模块结构，其特征在于，IGBT压装单元的金手指朝向控制保护板卡侧安装。
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