專利名稱：一種用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊的制作方法
一種用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊本發(fā)明屬于高壓直流輸電領(lǐng)域，具體地講，涉及一種用于高壓直流傳送的晶閘管 換流閥閥模塊。換流閥作為高壓直流輸電系統(tǒng)的核心部件，其發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)有多年的歷史。傳 統(tǒng)高壓直流輸電的換流閥閥模塊是以晶閘管串聯(lián)結(jié)構(gòu)為核心，同時(shí)又包含了晶閘管的控 制、觸發(fā)和保護(hù)系統(tǒng)。目前在運(yùn)行的換流閥存在著一些問題，比如易漏水、重量大、結(jié)構(gòu)尺寸 大、安裝和維護(hù)不方便等缺點(diǎn)。漏水是目前影響換流閥安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素，換流閥結(jié)構(gòu)和 重量特性又關(guān)系到換流閥的成本和安裝維護(hù)方便性，安裝和維護(hù)特性又關(guān)系到換流閥關(guān)系 到工程應(yīng)用的可操作性和工作效率。目前換流閥閥模塊在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上主要分為兩種結(jié)構(gòu)形式框架式結(jié)構(gòu)和模塊化分 散式結(jié)構(gòu)。對于框架式結(jié)構(gòu)，多采用金屬材料或者金屬材料與絕緣材料構(gòu)成閥模塊的支撐 框架，在閥模塊內(nèi)部分散布置各種元器件。這種結(jié)構(gòu)形式存在重量載荷集中的問題，對閥模 塊的支撐框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求高，對材料的性能要求提高，增加閥模塊的設(shè)計(jì)難度，也不可避 免的增加了閥模塊的重量和結(jié)構(gòu)尺寸。對于模塊化分散式結(jié)構(gòu)，則將閥模塊內(nèi)部的晶閘管、 阻尼電阻、阻尼電容、門極單元和飽和電抗器的等采用模塊化組裝，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在閥模 塊內(nèi)部的分散的子模塊數(shù)量太多，造成了閥模塊工程現(xiàn)場組裝的難度，也不利于閥模塊安 裝效率的提高，同時(shí)，這種模塊化分散式結(jié)構(gòu)對現(xiàn)場安裝的精度要求很高，安裝的技術(shù)操作 相對復(fù)雜，對閥模塊安裝的技術(shù)人員的操作技能有很高的要求。目前在運(yùn)行的換流閥的元器件選型更新?lián)Q代緩慢，沒有應(yīng)用目前元器件的最小技 術(shù)，且不能適應(yīng)目前直流輸電升壓和增容的需要。本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供的一種用于高壓直流傳送 的晶閘管換流閥閥模塊，該閥模塊不易漏水、幾何尺寸小、重量輕、組裝方便且便于維護(hù)，可 以有效的提高了閥模塊安裝效率的提高，且安裝的技術(shù)操作相對簡單，對閥模塊安裝的技 術(shù)人員的操作技能的要求不高。本發(fā)明提供的一種用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊，其中所述晶閘管換 流閥閥模塊包括兩個(gè)閥段，每一閥段在結(jié)構(gòu)上為一整體，每一閥段包括飽和電抗器、晶閘管 單元、直流均壓電阻單元、取能電阻單元、阻尼電阻單元、門極單元和水冷系統(tǒng)；所述晶閘管 單元、阻尼電阻單元、直流均壓電阻單元、取能電阻單元、門極單元和阻尼電容單元固定連 接成在結(jié)構(gòu)上為一整體的晶閘管級組件；在一個(gè)晶閘管級組件中，門極單元位于晶閘管單 元的一側(cè)，阻尼電阻單元和阻尼電容單元位于晶閘管單元的另一側(cè)。本發(fā)明提供的用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊，所述晶閘管單元由若干 個(gè)晶閘管級串聯(lián)而成，每個(gè)晶閘管級在晶閘管單元中采用縱向排列；每個(gè)晶閘管級包括若干晶閘管，每個(gè)晶閘管兩側(cè)設(shè)有散熱器；每個(gè)晶閘管級都對應(yīng)著一個(gè)阻尼電阻單元、阻尼電 容單元、直流均壓電阻單元、取能電阻單元和門極單元；對于每個(gè)晶閘管級，阻尼電容單元 采用橫向布置。本發(fā)明提供的用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊，所述每個(gè)閥段中，飽和 電抗器和晶閘管單元的重心靠近閥模塊框架的幾何中心。本發(fā)明提供的用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊，所述晶閘管級組件與一 個(gè)飽和電抗器在電氣連接上串聯(lián)連接構(gòu)成一個(gè)閥段。本發(fā)明提供的用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊，所述兩個(gè)閥段之間及飽 和電抗器與晶間管級組件之間均采用軟連接母排進(jìn)行電氣連接。本發(fā)明提供的用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊，所述水路系統(tǒng)，即在每 個(gè)閥段中，于晶閘管單元與門極單元之間設(shè)有主進(jìn)水管，在阻尼電阻單元與阻尼電容單元 之間設(shè)有主回水管；主進(jìn)水管與主回水管上分別設(shè)有分支水管。上述技術(shù)方案及其設(shè)計(jì)兩個(gè)閥段包括由鋁合金橫梁和絕緣槽梁構(gòu)成的結(jié)構(gòu)支撐框架，晶匣管級組件安裝 在結(jié)構(gòu)支撐框架上。晶閘管換流閥閥模塊的外圍設(shè)有包括角屏蔽罩和短屏蔽罩在內(nèi)的棱角呈圓弧形 的屏蔽罩；角屏蔽罩位于閥段中靠近飽和電抗器一側(cè)的鋁合金橫梁上，短屏蔽罩位于閥段 中靠近門極單元一側(cè)的絕緣槽梁上。阻尼電阻單元采用小型模塊化，其外殼為阻燃的的塑料材料；阻尼電容單元為干 式電容器。阻尼電容電容器分為兩種類型兩個(gè)接線端子的電容器或三個(gè)接線端子的電容 器，其均有一個(gè)接線端子位于電容器的尾部，同時(shí)也作為電容器的固定端子。直流均壓電阻和取能電阻選用模塊化的厚膜電阻。A、閥模塊的設(shè)計(jì)將閥模塊分為兩個(gè)完全相同的閥段，且每一個(gè)閥段在結(jié)構(gòu)上為 一個(gè)整體，這樣可以有效的將閥模塊的重量載荷進(jìn)行分散，將一個(gè)閥模塊的重量分散在兩 個(gè)閥段上，降低了閥模塊重量載荷對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求，也降低了對材料性能的要求，可 以選用較低強(qiáng)度和較小截面尺寸的結(jié)構(gòu)支撐件，這樣就有效的降低閥模塊的成本、幾何尺
寸和重量。對于每一個(gè)閥段，晶閘管級組件和飽和電抗器組件都采用模塊化設(shè)計(jì)，相對獨(dú)立， 一個(gè)閥模塊由兩個(gè)晶間管級組件和兩個(gè)飽和電抗器組件組成。B、對于一個(gè)晶閘管級組件，門極單元、阻尼電阻與阻尼電容單元分別位于晶閘管 單元的兩側(cè)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上晶閘管級組件的重心與幾何中心偏離不是太遠(yuǎn)，有利于改善閥段框架的受力狀 況；對于一個(gè)閥段，重量最大的飽和電抗器和晶閘管單元，其重心靠近閥段結(jié)構(gòu)的幾何中 心，從而改善了整個(gè)閥段的受力狀況。對于一個(gè)晶閘管級，阻尼電容單元采用橫向放置，縮短了阻尼電容接線端子與其 他電氣連接元器件之間的距離，可以縮短晶閘管級的電氣接線長度，優(yōu)化了晶閘管級的電 氣性能。C、閥模塊在電氣連接上，一個(gè)閥段內(nèi)部的飽和電抗器組件與晶閘管級組件之間采用軟連接母排進(jìn)行電氣連接，連個(gè)閥段之間也通過軟連接母排進(jìn)行連接可以避免由于換 流閥在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的震動(dòng)造成對連接母排的破壞，同時(shí)也可以保證連接母排之間的長 期連接可靠性，提高了換流閥工作的安全性。D、在水路設(shè)計(jì)上全并聯(lián)的水路設(shè)計(jì)保證了更好的冷卻效果，也保證了晶閘管級 被冷卻元器件冷卻效果的一致性，有利于保持元器件性能不會(huì)因?yàn)槔鋮s溫度的差異而出現(xiàn) 性能的差異。在水管設(shè)計(jì)上，采用較大內(nèi)徑的水管。較大內(nèi)徑的水管和全并聯(lián)的水路設(shè)計(jì)， 可以有效降低水冷系統(tǒng)內(nèi)的水壓要求，從而避免了由于水壓過大而造成的水管接頭漏水的 發(fā)生，且提高了水路管路系統(tǒng)的工作壽命，提高的了閥模塊長期運(yùn)行的可靠性。E、在元器件選型上采用小型的模塊化設(shè)計(jì)的塑料殼體的阻尼電阻，可以降低閥 模塊的幾何尺寸，減輕閥模塊的重量，且便于閥模塊的組裝。阻尼電容為干式充氣電容器， 體積小，重量輕，有利于結(jié)構(gòu)布置和安裝，且可以降低閥模塊的結(jié)構(gòu)尺寸和重量。F、由于閥模塊的絕緣材料選擇了具有阻燃性的材料，且阻尼電阻的殼體采用阻燃 性材料、阻尼電容采用干式設(shè)計(jì)增加了閥模塊的防火特性，使得閥模塊具有很好的阻燃 特性，可以有效的降低由火災(zāi)引起的產(chǎn)品損失。G、閥段的鋁合金橫梁和絕緣槽梁構(gòu)成結(jié)構(gòu)支撐框架用于支撐飽和電抗器和晶閘 管級組件。H、對于一個(gè)閥段，在晶閘管單元與門極單元之間布置了主進(jìn)水管，在阻尼電阻與 阻尼電容之間布置了主回水管；主進(jìn)水管和主回水管上設(shè)置了多個(gè)分支水管主進(jìn)水管通過分支水管直接給晶間管散熱器供水，該水路再通過晶間管散熱器與 阻尼電阻之間的分支水管回到主回水管；晶閘管級的水路采用全并聯(lián)設(shè)計(jì)；水冷系統(tǒng)同時(shí) 冷卻飽和電抗器的繞組和鐵心，飽和電抗器繞組冷卻水路和鐵心冷卻水路也采用并聯(lián)設(shè) 計(jì)；兩個(gè)閥段之間的水路系統(tǒng)相對獨(dú)立。另外，對于一個(gè)晶閘管級組件，晶閘管單元、直流均壓電阻和取能電阻構(gòu)成一個(gè)單 獨(dú)的子模塊，阻尼電阻單元、阻尼電容單元和門極單元也采用單獨(dú)的子模塊設(shè)計(jì)，可以獨(dú)立 的組裝，每一個(gè)子模塊組裝完畢后，再組裝成一個(gè)晶間管級組件。閥模塊采用絕緣材料都有阻燃性能，元器件在選型上也考慮了阻燃特性，比如阻 尼電容采用干式電容器，而非充油式電容器，阻尼電阻的殼體則采用具有阻燃性材料制成。 該模塊將晶閘管進(jìn)行串聯(lián)組合，以滿足不同輸電功率和不同輸電電壓等級的要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊具 有以下優(yōu)點(diǎn)1、不易漏水、幾何尺寸小、重量輕、組裝方便。2、對閥模塊的支撐框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求不高，對材料的性能要求不高，降低了閥模 塊的設(shè)計(jì)難度，也避免增加閥模塊的重量和結(jié)構(gòu)尺寸。3、不存在閥模塊內(nèi)部的分散的子模塊數(shù)量太多的問題，降低了閥模塊工程現(xiàn)場組 裝的難度，有效的提高了閥模塊安裝效率的提高。4、模塊化分散式結(jié)構(gòu)對現(xiàn)場安裝的精度要求不高，安裝的技術(shù)操作相對簡單，對 閥模塊安裝的技術(shù)人員的操作技能的要求不高。5、能適應(yīng)目前直流輸電升壓和增容的需要。6、可以應(yīng)用于DC(直流電)側(cè)不同電壓等級要求，包括特高壓SOOkV及以上電壓。
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]圖1-2是本發(fā)明的一種用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊的整體結(jié)構(gòu)示 意圖。圖3是本發(fā)明的一種用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊的閥段支撐框 架、阻尼電阻單元及阻尼電容單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、閥段；2、閥段；3、飽和電抗器；4、晶閘管單元；5、阻尼電阻單元；6、門極 單元；7、阻尼電容單元；8、角屏蔽罩；9、短屏蔽罩；10、支撐框架。以下結(jié)合

通過具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明提供的一種用于高壓直流傳送的 晶閘管換流閥閥模塊做進(jìn)一步更詳細(xì)的說明。[實(shí)施例1]本實(shí)施例的用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊，閥模塊的絕緣材料選擇了 具有阻燃性的塑料材料，且阻尼電阻的殼體采用阻燃性塑料材料、阻尼電容采用充氣電容 器增加了閥模塊的防火特性，使得閥模塊具有很好的阻燃特性，可以有效的降低由火災(zāi)引 起的產(chǎn)品損失。其中所述晶閘管換流閥閥模塊包括兩個(gè)閥段，閥段1和閥段2，每一閥段在結(jié)構(gòu)上 為一整體以有效的將閥模塊的重量載荷進(jìn)行分散，將一個(gè)閥模塊的重量分散在兩個(gè)閥段 上，降低了閥模塊重量載荷對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求，也降低了對材料性能的要求，可以選用 較低強(qiáng)度和較小截面尺寸的結(jié)構(gòu)支撐件，這樣就有效的降低閥模塊的成本、幾何尺寸和重量。每一閥段包括飽和電抗器3、晶閘管單元4、直流均壓電阻單元、取能電阻單元、阻 尼電阻單元5、門極單元6和水冷系統(tǒng)；所述晶閘管單元4、阻尼電阻單元5、直流均壓電阻 單元、取能電阻單元、門極單元6和阻尼電容單元7固定連接成在結(jié)構(gòu)上為一整體的晶閘管 級組件；在一個(gè)晶閘管級組件中，門極單元6位于晶閘管單元4的一側(cè)，阻尼電阻單元5和 阻尼電容單元7位于晶閘管單元4的另一側(cè)，另外，直流均壓電阻單元與晶閘管單元4為一 體，即晶匣管單元4中晶匣管的兩側(cè)設(shè)有直流均壓電阻，若干這樣的直流均壓電阻結(jié)構(gòu)構(gòu) 成直流均壓電阻單元；取能電阻單元與阻尼電阻單元5安裝在同一匣子內(nèi)，使之結(jié)構(gòu)上成 為一體。晶閘管單元4由若干個(gè)晶閘管級串聯(lián)而成，每個(gè)晶閘管級在晶閘管單元4中采用 縱向排列；每個(gè)晶間管級包括若干晶間管，每個(gè)晶間管兩側(cè)設(shè)有散熱器；每個(gè)晶間管級都 對應(yīng)著一個(gè)阻尼電阻單元5、阻尼電容單元7、直流均壓電阻單元、取能電阻單元和門極單 元6 ；對于每個(gè)晶閘管級，阻尼電容單元7采用橫向布置；采用橫向布置縮短了阻尼電容接 線端子與其他電氣連接元器件之間的距離，可以縮短晶閘管級的電氣接線長度，優(yōu)化了晶 閘管級的電氣性能。每個(gè)閥段中，飽和電抗器3和晶閘管單元4的重心靠近閥模塊框架10的幾何中 心，即其中重量最大的晶閘管單元4與飽和電抗器3，其重心靠近閥段結(jié)構(gòu)的幾何中心，從 而改善了整個(gè)閥段的受力狀況；另外，晶閘管級組件與飽和電抗器3串聯(lián)。
晶閘管級組件的重心與其幾何中心有輕度偏離，即晶閘管級組件的重心與幾何中 心偏離不是太遠(yuǎn)，有利于改善閥段框架10的受力狀況。晶閘管級組件與一個(gè)飽和電抗器3在電氣連接上串聯(lián)連接構(gòu)成一個(gè)閥段。兩個(gè)閥段1，2之間及飽和電抗器3與晶閘管級組件之間均采用軟連接母排進(jìn)行電 氣連接可以避免由于換流閥在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的震動(dòng)造成對連接母排的破壞，同時(shí)也可 以保證連接母排之間的長期連接可靠性，提高了換流閥工作的安全性。在每個(gè)閥段中，于晶閘管單元4與門極單元6之間設(shè)有主進(jìn)水管，在阻尼電阻單元 5與阻尼電容單元7之間設(shè)有主回水管；主進(jìn)水管與主回水管上分別設(shè)有分支水管。主進(jìn) 水管通過分支水管直接給晶間管散熱器供水，該水路再通過晶間管散熱器與阻尼電阻之間 的分支水管回到主回水管；晶閘管級的水路采用全并聯(lián)設(shè)計(jì)。水冷系統(tǒng)同時(shí)冷卻飽和電抗 器的繞組和鐵心，飽和電抗器繞組冷卻水路和鐵心冷卻水路也采用并聯(lián)設(shè)計(jì)；兩個(gè)閥段之 間的水路系統(tǒng)相對獨(dú)立。另外，晶閘管換流閥閥模塊的外圍設(shè)有包括角屏蔽罩8和短屏蔽罩9在內(nèi)的棱角 呈圓弧形的屏蔽罩；角屏蔽罩8位于閥段中靠近飽和電抗器3 —側(cè)的鋁合金橫梁上，短屏蔽 罩9位于閥段中靠近門極單元一側(cè)的絕緣槽梁上。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡 管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解技術(shù) 人員閱讀本申請說明書后依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，但這 些修改或變更均未脫離本發(fā)明申請待批權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊，其特征在于所述晶閘管換流閥閥模塊包括兩個(gè)閥段(1，2)，每一閥段在結(jié)構(gòu)上為一整體，每一閥段包括飽和電抗器(3)、晶閘管單元(4)、直流均壓電阻單元、取能電阻單元、阻尼電阻單元(5)、門極單元(6)和水冷系統(tǒng)；所述晶閘管單元(4)、阻尼電阻單元(5)、直流均壓電阻單元、取能電阻單元、門極單元(6)和阻尼電容單元(7)固定連接成在結(jié)構(gòu)上為一整體的晶閘管級組件；在一個(gè)晶閘管級組件中，門極單元(6)位于晶閘管單元(4)的一側(cè)，阻尼電阻單元(5)和阻尼電容單元(7)位于晶閘管單元(4)的另一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥模塊，其特征在于所述晶閘管單元(4)由若干個(gè)晶閘管級 串聯(lián)而成，每個(gè)晶閘管級在晶閘管單元(4)中采用縱向排列；每個(gè)晶閘管級包括若干晶閘 管，每個(gè)晶閘管兩側(cè)設(shè)有散熱器；每個(gè)晶閘管級都對應(yīng)著一個(gè)阻尼電阻單元(5)、阻尼電容 單元(7)、直流均壓電阻單元、取能電阻單元和門極單元(6)；對于每個(gè)晶閘管級，阻尼電容 單元(7)采用橫向布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥模塊，其特征在于所述每個(gè)閥段中，飽和電抗器(3)和晶閘 管單元(4)的重心靠近閥模塊框架的幾何中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥模塊，其特征在于所述晶間管級組件與一個(gè)飽和電抗器 (3)在電氣連接上串聯(lián)連接構(gòu)成一個(gè)閥段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥模塊，其特征在于所述兩個(gè)閥段(1，2)之間及飽和電抗器 (3)與晶閘管級組件之間均采用軟連接母排進(jìn)行電氣連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥模塊，其特征在于所述水路系統(tǒng)，即在每個(gè)閥段中，于晶閘 管單元(4)與門極單元(6)之間設(shè)有主進(jìn)水管，在阻尼電阻單元(5)與阻尼電容單元(7) 之間設(shè)有主回水管；主進(jìn)水管與主回水管上分別設(shè)有分支水管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于高壓直流傳送的晶閘管換流閥閥模塊，其特征在于所述晶閘管換流閥閥模塊包括兩個(gè)閥段(1，2)，每一閥段在結(jié)構(gòu)上為一整體，每一閥段包括飽和電抗器(3)、晶閘管單元(4)、直流均壓電阻單元、取能電阻單元、阻尼電阻單元(5)、門極單元(6)和水冷系統(tǒng)；在一個(gè)晶閘管級組件中，門極單元(6)位于晶閘管單元(4)的一側(cè)，阻尼電阻單元(5)和阻尼電容單元(7)位于晶閘管單元(4)的另一側(cè)。該閥模塊不易漏水、幾何尺寸小、重量輕、組裝方便且便于維護(hù)，可有效的提高安裝效率，技術(shù)操作簡單，對操作技能的要求不高。
文檔編號H02M1/00GK101924454SQ20101023272
公開日2010年12月22日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者屈海濤, 張升, 湯廣福, 魏曉光 申請人:中國電力科學(xué)研究院