本發(fā)明屬于直流斷路器，具體涉及一種方形布置的混合型直流斷路器閥結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著多端直流輸電技術(shù)的發(fā)展，高壓直流斷路器將成為保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵設(shè)備之一。

混合式直流斷路器作為眾多解決方案之一備受關(guān)注。根據(jù)混合式斷路器的工作原理，其一般包含igbt閥塔組件、快速開關(guān)組件、通態(tài)支路組件，體積龐大，尤其是最為電流轉(zhuǎn)移關(guān)鍵器件的快速開關(guān)組件的存在，使得閥塔布局多呈不規(guī)則狀態(tài)，體積大，重量重，不利于閥廳內(nèi)的進出線布置檢修維護。

cn201610357836.6公開了一種直流斷路器閥塔結(jié)構(gòu),但其不包含快速機械開關(guān)部件，僅對igbt閥組件進行了闡述。工程應(yīng)用中的閥廳布置還需額外考慮開關(guān)部件、通態(tài)閥層的占地及支撐基礎(chǔ)。本案結(jié)合自主研發(fā)的混合式直流斷路器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將快速機械開關(guān)、igbt閥組件塔、通態(tài)閥層有機組合成為相對獨立又互相關(guān)聯(lián)的閥塔，其公用邊設(shè)計使得整體斷路器具有規(guī)則的外方形外輪廓，具有占地小、重量輕的特點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

由本發(fā)明提供一種完整的、規(guī)則方形布置的混合型斷路器閥結(jié)構(gòu)，其包含快速機械開關(guān)、串聯(lián)的功率器件閥堆、耗能避雷器。

本發(fā)明的混合型高壓直流斷路器閥，其包含轉(zhuǎn)移支路、通態(tài)支路及耗能支路，其特征在于：所述支路各自組成分層串聯(lián)結(jié)構(gòu)的方形閥塔，所述各方形閥塔通過共用至少一條邊長組成具有規(guī)則方形輪廓的高壓直流斷路器閥塔。

所述轉(zhuǎn)移支路由模塊化設(shè)計組成的子單元通過同層串聯(lián)連接、層間串聯(lián)連接方式組成方形閥塔；上下兩層子單元之間，同一水平層之間通過支柱或懸吊絕緣子連接在各自的支撐框架上，其高度和耗能支路閥塔、通態(tài)支路閥塔相同，其長度和耗能支路閥塔相同。

所述耗能支路由模塊化設(shè)計組成的避雷器子單元組成平行疊加結(jié)構(gòu)的方形閥塔；上下兩層子單元之間，同一水平層之間通過支柱或懸吊絕緣子連接在各自的支撐框架上；其高度與長度和限流支路閥塔相同；其相鄰兩層電位差和限流閥塔相同。

所述轉(zhuǎn)移支路方形閥塔及3所述的耗能支路方形閥塔通過分層并聯(lián)連接的方式組成方形限流支路閥塔；所述3閥塔的長度、高度、層高、層數(shù)保持一致，限流閥塔的寬度為轉(zhuǎn)移支路方形閥塔及和耗能支路方形閥塔寬度之和。

所述通態(tài)支路由首層通態(tài)閥塔層和平行位于其上的n層開關(guān)塔組成n+1層方形閥塔；首層和n層具有相同的長、寬、高尺寸，其且總高度和權(quán)利要求4所述的限流支路閥塔相同。

所述的通態(tài)支路閥塔，其長度和權(quán)利要求4所述的方形限流閥塔的寬度相同，二者共同構(gòu)成高壓直流斷路器方形閥塔外輪廓。

所述高壓直流斷路器包含至少兩套獨立的高壓供能設(shè)備，分別為限流支路閥塔及通態(tài)支路閥塔供能；且所述高壓供能設(shè)備位于高壓直流斷路器方形塔的于地平面的方形投影范圍內(nèi)。

所述高壓直流斷路器頂部布置有均壓環(huán)，且所述均壓環(huán)同時作為通態(tài)支路閥塔和限流支路閥塔之間的電流通道。

組成所述高壓斷路器閥塔整體的通態(tài)支路閥塔、限流支路閥塔之間的連接母線、母排位于閥塔內(nèi)部，不超出斷路器閥塔的方形輪廓。

根據(jù)本發(fā)明，通態(tài)閥層和n層結(jié)構(gòu)的快速機械開關(guān)組成方形的通態(tài)閥塔，有利地，通態(tài)閥層和每一層的快速開關(guān)塔具有相同的長度、寬度和層高，共同組成具有規(guī)格方形外輪廓的閥塔構(gòu)造，并具有隨電壓等級擴充的模塊化構(gòu)造，所述閥層之間通過與設(shè)計電壓等級對應(yīng)的支柱或懸式絕緣子連接在層的金屬框架上。

根據(jù)本發(fā)明，所述方形限流閥塔，包括多層直串式限流閥組件組成的限流閥層，每個限流閥閥層由至少一組限流閥組件串聯(lián)連接組成以實現(xiàn)更高的電壓等級，每個限流閥閥層由至少一限流閥組件并聯(lián)連接組成以實現(xiàn)更高的電流等級，限流閥層之間通過與設(shè)計電壓等級對應(yīng)的支柱或懸式絕緣子連接在層的金屬框架上，構(gòu)成分層結(jié)構(gòu)的可擴充的方形限流閥塔。

根據(jù)本發(fā)明，所述方形限流支路閥塔，還包括分層結(jié)構(gòu)的避雷器塔，避雷器層之間通過與設(shè)計電壓等級對應(yīng)的支柱或懸式絕緣子連接在層的金屬框架上，構(gòu)成分層結(jié)構(gòu)的可擴充的方形避雷器塔，有利地，避雷器塔具有和限流閥塔相同的長度、層高、層數(shù)，其寬度將由設(shè)計吸收能量確定，進一步地，避雷器塔和限流閥塔沿寬度方向并列組成限流支路的方形閥塔。

所述限流支路閥塔上，在每一層的避雷器閥塔和限流閥塔之間設(shè)有檢修平臺。

所述避雷器閥塔的每一層，還包含為限流閥層模塊供能的層間供能單元。

所述斷路器閥塔主體采用支撐或者懸吊方式固定于絕緣子結(jié)構(gòu)上，絕緣子具有相同的構(gòu)造且固定于斷路器閥的金屬框架上。

所述斷路器閥塔還包含為快速機械開關(guān)、限流閥組件硬件設(shè)備供能的主供能變壓器，且主供能變壓器布置在斷路器閥塔的外輪廓范圍之內(nèi)。

所述直串式限流閥組件包含至少一組igbt直串式壓裝閥堆，多個以上壓裝閥堆采用前后串聯(lián)方式連接，限流閥組件包含至少兩組用于電流換向的二極管壓裝閥堆，且二極管壓裝閥堆的數(shù)量是igbt壓裝閥堆的兩倍，二極管壓裝閥堆的電壓等級是igbt壓裝閥堆的兩倍，所述igbt壓裝閥堆還包含與igbt一一對應(yīng)的均壓rcd組件，rcd組件可以布置于igbt壓裝堆的前后側(cè)或上下側(cè)，所述二極管壓裝閥堆還包含于二極管一一對應(yīng)的均壓rc組件，rc組件可以布置于二極管壓裝堆的前后側(cè)或上下側(cè)。

所述直串式限流閥組件包含為igbt驅(qū)動模塊供能的供能線圈，供能線圈的數(shù)量和igbt一一對應(yīng)。

所述igbt壓裝閥堆包含間隔排列的散熱器、igbt器件，絕緣拉桿、壓裝板，方便地，當(dāng)其串聯(lián)時帶有液壓加裝工裝的一側(cè)布置在外側(cè)。

所述二極管壓裝閥堆包含間隔排列的散熱器、二極管器件，絕緣拉桿、壓裝板，方便地，當(dāng)其串聯(lián)時帶有液壓加裝工裝的一側(cè)布置在外側(cè)。

所述限流閥塔和避雷器塔在同一層間通過支柱絕緣子連接于各自的金屬框架，共同構(gòu)成方形的限流支路閥塔框架，有利地提高閥塔整體的抗震性能。

所述通態(tài)閥塔和限流支路閥塔在同一層間通過支柱絕緣子連接于各自的金屬框架，共同構(gòu)成方形的斷路器閥塔框架，有利地提高閥塔整體的抗震性能。

所述直流斷路器閥塔的各層間支柱絕緣子和其固定其上的金屬框架組成的平面內(nèi)，布置斜拉絕緣子，提高結(jié)構(gòu)的整體強度及穩(wěn)定性，有利地提高閥塔整體的抗震性能。

附圖說明

圖1給出了本發(fā)明方形閥塔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2給出了本發(fā)明限流閥段單元結(jié)構(gòu)圖；

圖3給出了本發(fā)明限流閥層結(jié)構(gòu)圖；

圖4給出了本發(fā)明通態(tài)支路方形閥塔結(jié)構(gòu)圖；

圖5給出了本發(fā)明方形閥塔結(jié)構(gòu)圖；

圖6給出了本發(fā)明懸吊形式實施例的結(jié)構(gòu)圖；

圖7給出了本發(fā)明電氣拓?fù)鋱D；

其中，1-層間支柱或懸吊絕緣子，2-層間斜拉絕緣子，3-二極管閥組件，4-屏蔽罩，5-金屬框架，6-閥組件支撐絕緣子，7-驅(qū)動模塊，8-igbt閥組件，9-rcd組件，10-限流閥段單元，11-互聯(lián)母排，12-避雷器閥段單元，13-供能單元，14-機械開關(guān)閥層，15-通態(tài)閥層，16-支撐或懸吊絕緣子，17-方形通態(tài)閥塔，18-方形限流閥塔。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細(xì)說明。

圖1至圖6依次展示了本發(fā)明所提供的一種包含有快速機械開關(guān)、通態(tài)閥、限流閥塔、避雷器塔的完整混合式斷路器實施例，顯而易見地，其具有規(guī)則方形輪廓的塔式結(jié)構(gòu)使得其有明顯的占地小、布局簡潔的優(yōu)勢。

本實施例中，限流閥組件的設(shè)計電壓等級為25kv，其采用兩組串聯(lián)的方式實現(xiàn)50kv電壓等級子單元，進一步地，同一層的限流閥構(gòu)造采用兩組相同的50kv電壓等級組件實現(xiàn)100kv限流閥層，作為一種可選的配置，可以采用兩組及以上限流閥組件并聯(lián)的方式提高電流等級。如實施例圖3所示。

限流閥組件的進出線位于呈h橋構(gòu)造的二極管閥堆的中點位置，通過銅排的合理布置，即可以完成水平方向的同層串聯(lián)，也可以完成層間方向的串連。

與限流閥層相對應(yīng)的是具有相同層高、長度的避雷器閥層，裝配時同一層的限流閥層和避雷器閥層同時施工，并在安裝下一層之前完成連接二者之間的支柱絕緣子，組成穩(wěn)固的限流支路閥層框架。

每一層避雷器閥層包含層間供能單元為本層所在的igbt功率器件功能，本實施例中，層間供能變壓器位于避雷器閥層內(nèi)部的一側(cè)，相應(yīng)地，主供能變壓器位于層間變壓器的軸線方向，這使得斷路器閥塔具有規(guī)則的整體外輪廓。

兩個相鄰的限流支路閥層之間用支柱或懸式絕緣子連接在各自的金屬框架上，實現(xiàn)多層的串連，有利地，各層斜拉絕緣子的布置將有效地強化整體結(jié)構(gòu)的支撐強度和抗震能力。

圖1給出了本發(fā)明所述斷路器的支柱實施方案：即相鄰的兩層之間通過層間支柱絕緣子連接在各自的框架上，同時，各個方形閥塔的最后一層閥層固定于底部的高壓支柱絕緣子上；顯而易見，對于本發(fā)明的方形閥塔式斷路器去閥結(jié)構(gòu)，電壓等級的擴充是易于實現(xiàn)的。

相應(yīng)的，上述方形斷路器閥塔可以通過懸吊實施方案實現(xiàn)，即層間支柱絕緣子、高壓支柱絕緣子分別更換為層間懸式絕緣子、高壓懸式絕緣子，如實施例圖7所示。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管本領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀本申請后，參照上述實施例本本發(fā)明進行種種修改或變更，但這些修改或變更均在申請待批本發(fā)明的權(quán)利申請要求保護范圍之內(nèi)。