CN114388206B - 一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关 - Google Patents
一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114388206B CN114388206B CN202011111771.XA CN202011111771A CN114388206B CN 114388206 B CN114388206 B CN 114388206B CN 202011111771 A CN202011111771 A CN 202011111771A CN 114388206 B CN114388206 B CN 114388206B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- lightning arrester
- thyristor valve
- direct current
- valve switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
- H01C7/12—Overvoltage protection resistors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/72—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关，电力电子开关包括：均压回路、晶闸管阀开关、检测触发模块；当系统正常运行时，晶闸管阀开关通过均压回路分压来承受全部直流母线电压；当直流母线电压超过系统控制电压阈值时，检测触发模块发出触发信号，控制晶闸管阀开关闭合。避雷器固定部分与均压回路并联连接；避雷器可控部分与晶闸管阀开关并联连接。本发明通过外部串联均压回路，消除了晶闸管阀开关对避雷器本体静态均压的影响，提高了晶闸管阀开关的可靠性，避免了在实际应用中可能会造成的由于晶闸管阀开关两端正向电压无法建立而造成晶闸管阀开关拒动、避雷器固定部分误动等意外。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子开关技术领域，尤其涉及一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关。
背景技术
避雷器是一种常用的用于限制过电压，吸收多余功率的电气设备。在特高压柔性直流输电工程中，采用可控避雷器，改变避雷器电阻片串联数，可使避雷器在系统正常运行时具有高额定电压、低运行荷电率和高可靠性；暂态情况下通过可控开关达到整定值导通，压低残压。
现有直流可控避雷器中的晶闸管阀开关，部分技术方案采用晶闸管直接并联与避雷器电阻片，通过改变电阻片厚度的大小来实现对晶闸管的动静态均压。采用此种方法需要电阻片与晶闸管之间一对一高度配合，不利于大规模使用和生产。同时，此种均压方法并无法完全取代阻尼回路的作用，会影响晶闸管阀开关的导通性能；
现有直流可控避雷器中的晶闸管阀开关，部分技术方案采用附加阻尼回路、直流均压电阻的晶闸管阀开关。此种方案下的晶闸管阀开关有别于机械开关的地方在于晶闸管阀开关的断态阻抗过小，在直流电压下，基本等于串联的多个直流均压电阻之和。当晶闸管阀开关并联于直流可控避雷器可控部分时，可控部分避雷器相当于被阀开关旁路，会严重影响整体避雷器的静态均压。实际工程中可能会造成由于晶闸管阀开关两端正向电压无法建立而造成晶闸管阀开关拒动、避雷器固定部分误动等意外发生。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关，通过外部串联均压回路，消除了晶闸管阀开关对避雷器本体静态均压的影响，提高了晶闸管阀开关的可靠性。
为达到上述目的，本发明提供了一种电力电子开关，包括均压回路、晶闸管阀开关以及检测触发模块；
所述均压回路与所述晶闸管阀开关串联在直流母线与地之间；所述晶闸管阀开关包括若干串联连接的晶闸管和设置在晶闸管串联结构两端的电抗器；
检测触发模块检测直流母线电压；
当直流母线电压满足电压阈值时，晶闸管断开；当直流母线电压超过电压阈值时，检测触发模块发出触发信号，控制各晶闸管闭合。
进一步地，所述晶闸管阀开关还包括若干阻尼回路和直流均压电阻，每个所述晶闸管并联有阻尼回路和直流均压电阻。
进一步地，所述阻尼回路包括串联的电容和电阻，电容值推荐选取1.6μF≤C≤2.0μF，串联电阻值选取38Ω≤R2≤40Ω；所述直流均压电阻阻值选取80kΩ≤R1≤88kΩ。
进一步地，所述晶闸管阀开关还包括若干触发模块(TCE)，用于接收到所述触发信号后，向对应的晶闸管门极注入电流，触发对应的晶闸管导通。
进一步地，避雷器固定部分与均压回路并联连接；避雷器可控部分与晶闸管阀开关并联连接。
进一步地，所述均压回路包括并联的串联均压电阻和均压电容；串联均压电阻计算如下：
均压电容计算如下：
进一步地，晶闸管串联结构两端设置的电抗器值为0.4μH。
进一步地，所述检测触发模块，采用直流电压PT。
进一步地，各个并联均压电阻大小相同。
本发明另一方面提供一种使用所述电力电子开关的直流可控避雷器，包括避雷器固定部分、避雷器可控部分以及电力电子开关；避雷器固定部分与均压回路并联连接；避雷器可控部分与晶闸管阀开关并联连接。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明提供了一种适用于直流可控避雷器的电力电子开关，在晶闸管阀开关带有阻尼回路和直流均压电阻的情况下，通过外部串联均压回路，消除了晶闸管阀开关对避雷器本体静态均压的影响。提高了晶闸管阀开关的可靠性，避免了在实际应用中可能会造成的由于晶闸管阀开关两端正向电压无法建立而造成晶闸管阀开关拒动、避雷器固定部分误动等意外。
附图说明
图1为电力电子开关结构示意图；
图2为晶闸管阀结构示意图；
图3为直流可控避雷器结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明提供了一种适用于直流可控避雷器的电力电子开关，如图1所示，本发明的电力电子开关包括：均压回路、晶闸管阀开关、检测触发模块；均压回路由均压电阻、均压电容组成；晶闸管阀开关由多级串联的晶闸管级、饱和电抗器组成，其冷却方式采用自然冷却；检测触发模块由直流PT和光触发器组成，并联与直流母线两端，用于向晶闸管阀开关的TCE发送光脉冲以导通晶闸管。直流电压PT，并联与直流母线上，通过检测直流母线电压是否达到保护阈值，来判断是否发出闭合晶闸管阀开关的动作信号。
所述晶闸管阀开关还包括若干触发模块(TCE)“TCE表示触发模块的简写thyristor control element”，用于接收到所述触发信号后，向对应的晶闸管门极注入电流，触发对应的晶闸管导通。
图2为晶闸管阀结构示意图。晶闸管采用强触发模式，在TCE接收到检测触发模块发出的导通信号后向晶闸管门极注入电流，触发晶闸管导通，并对晶闸管提供BOD等各种保护。并联于晶闸管的直流并联均压电阻确保各个晶闸管级的静态均压稳定，并联与晶闸管的阻尼回路确保各个晶闸管级的动态均压稳定；电抗器为限制晶闸管阀开关导通过程中的di/dt不至于过大而损坏晶闸管。阻尼回路包括串联连接的电容和电阻，用于抑制晶闸管两端开通过冲电压，并在各个晶闸管开通时刻不一至时给对应晶闸管提供短时续流电流，防止晶闸管提前关断；所述直流均压电阻，用于保证各个晶闸管之间的静态均压一致性。饱和电抗器，用于抑制晶闸管阀开关导通瞬间的di/dt，保护晶闸管不被损坏，但同样会导致晶闸管阀开关支路续流时间过长，延长晶闸管阀开关动作时间，所以优选的，选择电感值较小的电抗器，减小晶闸管阀开关的续流电流。
均压回路的串联均压电阻阻值可由以下公式计算得出：
均压回路由直流均压电阻、均压电容组成，通过均压电容、阻尼回路构成的RC电路，可以使晶闸管阀开关更快的建立电压，均压回路电容容值可由以下公式计算得出：
进一步地，所述阻尼回路包括串联的电容和电阻，电容值推荐选取1.6μF≤C≤2.0μF，串联电阻值选取38Ω≤R2≤40Ω；所述直流均压电阻阻值选取80kΩ≤R1≤88kΩ。
进一步地，晶闸管阀两端设置的电抗器在满足晶闸管阀正常工作的情况下应尽量减小其电感值，有利于晶闸管阀得快速关断，推荐值为0.4μH。
本发明还提供一种可控避雷器，如图3所示，该可控避雷器包括上述电力电子开关；避雷器固定部分并联于均压回路；避雷器可控部分并联于晶闸管阀开关。
其工作过程为：
检测触发模块中的直流PT检测直流母线两端电压，并判断直流母线电压值是否超过设定阈值，当直流母线电压值超过设定阈值时，由光触发器向晶闸管阀开关的TCE发出光脉冲以导通晶闸管。在几十微妙后，晶闸管阀开关整体导通，可控部分被晶闸管阀开关旁路，避雷器本体残压下降，达到可控避雷器限制直流母线电压的目的；同时均压回路和固定部分承受全部直流母线电压，在直流系统故障清除后，晶闸管阀开关关断，利用均压回路的均压作用，在晶闸管阀开关两端重新建立电压，为响应下次动作做好准备。
本发明提供的适用于直流可控避雷器的电力电子开关，增加了均压回路，通过均压电容，可以使晶闸管阀开关两端快速建立起电压，后通过直流均压电阻维持直流可控避雷器整体静态均压，可以有效消除由于并联晶闸管阀开关而对避雷器本体静态均压造成的破坏。
综上所述，本发明涉及一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关，电力电子开关包括：均压回路、晶闸管阀开关、检测触发模块；当系统正常运行时，晶闸管阀开关通过均压回路分压来承受全部直流母线电压；当直流母线电压超过系统控制电压阈值时，检测触发模块发出触发信号，控制晶闸管阀开关闭合。避雷器固定部分与均压回路并联连接；避雷器可控部分与晶闸管阀开关并联连接。本发明通过外部串联均压回路，消除了晶闸管阀开关对避雷器本体静态均压的影响，提高了晶闸管阀开关的可靠性，避免了在实际应用中可能会造成的由于晶闸管阀开关两端正向电压无法建立而造成晶闸管阀开关拒动、避雷器固定部分误动等意外。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (5)
1.一种使用电力电子开关的直流可控避雷器，其特征在于，所述直流可控避雷器包括避雷器固定部分、避雷器可控部分以及电力电子开关，所述电力电子开关包括均压回路、晶闸管阀开关以及检测触发模块；
所述均压回路包括并联的串联均压电阻和均压电容，所述均压回路与所述晶闸管阀开关串联在直流母线与地之间；所述晶闸管阀开关包括若干串联连接的晶闸管和设置在晶闸管串联结构两端的电抗器；
检测触发模块检测直流母线电压；
当直流母线电压不超过电压阈值时，晶闸管断开；当直流母线电压超过电压阈值时，检测触发模块发出触发信号，控制各晶闸管闭合；
所述晶闸管阀开关还包括若干阻尼回路和直流均压电阻，每个所述晶闸管并联有阻尼回路和直流均压电阻；
所述阻尼回路包括串联的电容和电阻，电容值选取1.6μF≤C≤2.0μF，串联电阻值选取38Ω≤R2≤40Ω；所述直流均压电阻阻值选取80kΩ≤R1≤88kΩ；
所述晶闸管阀开关还包括若干触发模块（TCE），用于接收到所述触发信号后，向对应的晶闸管门极注入电流，触发对应的晶闸管导通；
避雷器固定部分与均压回路并联连接；避雷器可控部分与晶闸管阀开关并联连接。
2.根据权利要求1所述的使用电力电子开关的直流可控避雷器，其特征在于，串联均压电阻计算如下：
均压电容计算如下：
。
3.根据权利要求1或2所述的使用电力电子开关的直流可控避雷器，其特征在于，晶闸管串联结构两端设置的电抗器值为 0.4μH。
4.根据权利要求1或2所述的使用电力电子开关的直流可控避雷器，其特征在于，所述检测触发模块，采用直流电压PT。
5.根据权利要求1或2所述的使用电力电子开关的直流可控避雷器，其特征在于，各个并联直流均压电阻大小相同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011111771.XA CN114388206B (zh) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011111771.XA CN114388206B (zh) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114388206A CN114388206A (zh) | 2022-04-22 |
| CN114388206B true CN114388206B (zh) | 2023-09-15 |
Family
ID=81193587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011111771.XA Active CN114388206B (zh) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114388206B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05283212A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-29 | Ngk Insulators Ltd | 避雷装置 |
| CN102057551A (zh) * | 2008-06-09 | 2011-05-11 | Abb技术有限公司 | 保护设备 |
| RU191501U1 (ru) * | 2019-03-12 | 2019-08-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") | Устройство гашения магнитного поля синхронной машины |
| CN110535115A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-03 | 全球能源互联网研究院 | 一种直流可控避雷器装置 |
-
2020
- 2020-10-16 CN CN202011111771.XA patent/CN114388206B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05283212A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-29 | Ngk Insulators Ltd | 避雷装置 |
| CN102057551A (zh) * | 2008-06-09 | 2011-05-11 | Abb技术有限公司 | 保护设备 |
| RU191501U1 (ru) * | 2019-03-12 | 2019-08-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") | Устройство гашения магнитного поля синхронной машины |
| CN110535115A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-03 | 全球能源互联网研究院 | 一种直流可控避雷器装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 董意锋等."锡盟-泰州±800 kV/6250 A特高压直流输电换流阀优化设计及型式试验".《电气应用》.2019,第38卷(第4期),第110-119页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114388206A (zh) | 2022-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102021863B1 (ko) | 직류 차단기 | |
| KR101857085B1 (ko) | 전자적으로 제어되는 ｄｃ망용 회로 구조 | |
| CN104617573A (zh) | 一种自然换流型混合式高压直流断路器 | |
| CN110808606B (zh) | 柔性直流输电及换流阀的功率模块防过压电路 | |
| CN111987706B (zh) | 一种限流型可控避雷器、换流器、输电系统以及控制方法 | |
| CN106024497B (zh) | 一种高短路关断直流断路器用辅助电路及其控制方法 | |
| KR20160080017A (ko) | Ｄｃ 차단기 | |
| CN103457257A (zh) | 一种多端直流系统用直流断路器及其控制方法 | |
| EP3713074B1 (en) | Converter cell for a voltage source converter | |
| CN203415971U (zh) | 基于场效应管构建的抗过压浪涌保护控制电路 | |
| CN113346510A (zh) | 一种基于igct的可控无功功率补偿装置拓扑及其控制方法 | |
| CN105811369B (zh) | 一种用于高压直流断路器的旁路保护装置及其保护方法 | |
| CN111244926B (zh) | 一种可用于混合直流输电的可控避雷器 | |
| CN101982916A (zh) | 故障限流器 | |
| CN108701563B (zh) | 用于在直流电网的一个极中切换直流电流的设备 | |
| CN108631617A (zh) | 用于开关电源器件的硬开关禁用 | |
| CN113394742B (zh) | 一种双向桥式直流固态断路器 | |
| CN114388206B (zh) | 一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关 | |
| CN102195281B (zh) | 一种故障电流限制器的晶闸管的控制系统测试方法 | |
| CN201887453U (zh) | 故障限流器 | |
| CN111092410A (zh) | 一种混合式固态断路器及其控制方法 | |
| WO2011098145A1 (en) | An arrangement for protecting a solid-state dc-breaker against transient voltages | |
| Wang et al. | Bidirectional short circuit breaker for DC microgrid based on segmented current limiting solid state circuit breaker | |
| CN111092416B (zh) | 一种高压短路电流限制装置及控制方法 | |
| CN103414172B (zh) | 一种柔性直流输电换流站及故障控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |