一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。分误动等意外。分误动等意外。

【技术实现步骤摘要】
一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关


[0001]本专利技术涉及电力电子开关
，尤其涉及一种直流可控避雷器及其使用的电力电子开关。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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；
[0004]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。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术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。
[0006]为达到上述目的，本专利技术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；
[0007]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；
[0008]检测触发模块检测直流母线电压；
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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：
[0015][0016]均压电容计算如下：
[0017][0018]进一步地，晶闸管串联结构两端设置的电抗器值为0.4μH。
[0019]进一步地，所述检测触发模块，采用直流电压PT。
[0020]进一步地，各个并联均压电阻大小相同。
[0021]本专利技术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。
[0022]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0023]本专利技术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
[0024]图1为电力电子开关结构示意图；
[0025]图2为晶闸管阀结构示意图；
[0026]图3为直流可控避雷器结构示意图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、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，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。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专利技术的概念。
[0028]本专利技术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，本专利技术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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]均压回路的串联均压电阻阻值可由以下公式计算得出：
[0032][0033]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：
[0034][0035]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。
[0036]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。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力电子开关，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的电力电子开关，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的电力电子开关，其特征在于，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。4.根据权利要求2所述的电力电子开关，其特征在于，所述晶闸管阀开关还包括若干触发模块(TCE)，用于接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铎，常忠廷，李娟，黄永瑞，胡勇雄，张坤，邱育林，王超，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：