智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及其加工方法和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及應(yīng)用其的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)，在上、下端板之間固定設(shè)置有兩組并聯(lián)的晶閘管，每組包括數(shù)量相等的多個(gè)串聯(lián)的晶閘管，兩組晶閘管的相對(duì)應(yīng)的每對(duì)晶閘管也都反向并聯(lián)；每對(duì)晶閘管還并聯(lián)有靜態(tài)均壓電阻和動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)卧桓黛o態(tài)均壓電阻還依次串聯(lián)，各個(gè)動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)卧捕家来未?lián)；多個(gè)TE板分別對(duì)每對(duì)晶閘管的各個(gè)晶閘管的門(mén)極連接控制；每個(gè)TE板還連接有一取能線圈；由高頻送能電源通過(guò)高壓送能電纜輸出交流方波，經(jīng)取能線圈感應(yīng)為T(mén)E板提供觸發(fā)驅(qū)動(dòng)能量。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，可實(shí)現(xiàn)10KV電力系統(tǒng)線路的關(guān)斷、開(kāi)通、快速切換，且具備智能化、自診斷、軟開(kāi)通、軟關(guān)斷、無(wú)電弧、無(wú)噪聲、無(wú)機(jī)械疲勞等的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及其加工方法和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的供電或配電的電路裝置，尤其是具有自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能的智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，晶閘管是其中核心元件之一。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】已在世界上形成相當(dāng)?shù)囊?guī)模。與其他工業(yè)門(mén)類相比，雖然它在科學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】出現(xiàn)的時(shí)間還很短，然而它已在當(dāng)今的工業(yè)自動(dòng)化中起著巨大的作用，是信息產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之間的重要接口，是強(qiáng)電和弱電之間聯(lián)系的橋梁。它的發(fā)展，為機(jī)電一體化開(kāi)辟了新的道路，為大幅度節(jié)約電能，降低原材料消耗，提供了新的重要的手段。
[0003]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是電力半導(dǎo)體器件的參數(shù)、性能的提高，電力電子技術(shù)的應(yīng)用蓬勃發(fā)展，各種電力電子裝置廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，電力控制、航空航天、能源、交通、電化學(xué)、電加熱、高性能電源、家電及其它制造業(yè)等。電力控制也是電力電子技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，其中利用電力電子器件作為電力開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)電力線路的開(kāi)通和關(guān)斷是電力控制的基本功能，其突出的好處是電力電子器件導(dǎo)通和關(guān)斷不會(huì)產(chǎn)生電弧、不會(huì)產(chǎn)生噪音，作為交流電路中的電力電子開(kāi)關(guān)，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)通、軟關(guān)斷、自診斷及其它功能發(fā)揮非常有意義的作用，其優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)電力開(kāi)關(guān)無(wú)法具備的。。
[0004]電力電子開(kāi)關(guān)基于半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)制，無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)電弧、無(wú)機(jī)械動(dòng)作，因此不會(huì)有機(jī)械疲勞和噪音產(chǎn)生，有利于提高工作壽命和降低噪聲污染。由于可以軟開(kāi)通、軟關(guān)斷，可以使電力線路和電氣設(shè)備免遭浪涌電流沖擊，對(duì)保護(hù)電力線路和電力設(shè)備頗有意義。
[0005]電力電子開(kāi)關(guān)利用半導(dǎo)體器件作為電力開(kāi)關(guān)代替或改造傳統(tǒng)的機(jī)械切換開(kāi)關(guān)，將有效解決傳統(tǒng)機(jī)械開(kāi)關(guān)的固有問(wèn)題，大大提高切換速度和開(kāi)關(guān)的使用壽命，以滿足敏感和關(guān)鍵負(fù)載對(duì)供電可靠性和電能質(zhì)量的苛刻要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，它的核心組成部件是電力電子器件-晶閘管，利用該半導(dǎo)體器件作為電力開(kāi)關(guān)替代傳統(tǒng)的機(jī)械開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)IOKV電力系統(tǒng)線路的關(guān)斷、開(kāi)通、快速切換等功能，解決傳統(tǒng)機(jī)械開(kāi)關(guān)的切換速度慢、使用壽命短、對(duì)敏感和關(guān)鍵負(fù)載的供電可靠性低和電能質(zhì)量較差等固有問(wèn)題。
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的方案為:
[0008]智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，包括
[0009]上端板和下端板以及連接上、下端板的多個(gè)絕緣拉桿；
[0010]上、下端板之間固定設(shè)置有兩組并聯(lián)的晶閘管，每組包括數(shù)量相等的多個(gè)串聯(lián)的晶閘管，兩組晶閘管的相對(duì)應(yīng)的每對(duì)晶閘管也都反向并聯(lián)；
[0011 ] 每對(duì)晶閘管還并聯(lián)有一靜態(tài)均壓電阻和一由一動(dòng)態(tài)均壓電阻和一動(dòng)態(tài)均壓電容串聯(lián)組成的動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)卧?；各個(gè)靜態(tài)均壓電阻還依次串聯(lián)，各個(gè)動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)卧捕家来未?lián)；[0012]還包括多個(gè)TE板，每對(duì)晶閘管的各個(gè)晶閘管的門(mén)極由一個(gè)TE板分別連接控制；每個(gè)TE板還連接有一取能線圈，還包括一高頻送能電源和與其電連接的一高壓送能電纜，高壓送能電纜穿過(guò)每個(gè)取能線圈；高頻送能電源通過(guò)高壓送能電纜輸出交流方波，經(jīng)取能線圈感應(yīng)為T(mén)E板提供觸發(fā)驅(qū)動(dòng)能量；
[0013]進(jìn)一步，每組晶閘管與上端板之間還設(shè)有一組為晶閘管提供壓裝力的頂壓結(jié)構(gòu)組，每組頂壓結(jié)構(gòu)組包括一位于下方的壓簧導(dǎo)柱，壓簧導(dǎo)柱套有多個(gè)碟形彈簧，碟形彈簧抵接一壓簧導(dǎo)套的下部，壓簧導(dǎo)套具有外螺紋和內(nèi)導(dǎo)孔，壓簧導(dǎo)柱頂部對(duì)應(yīng)穿入壓簧導(dǎo)套的內(nèi)導(dǎo)孔中，壓簧導(dǎo)套上部穿入上端板對(duì)應(yīng)設(shè)置的通孔，壓簧導(dǎo)套還套有調(diào)整螺母，調(diào)整螺母位于上端板下方并與壓簧導(dǎo)套的外螺紋嚙合，旋動(dòng)調(diào)整螺母能使其抵接與上端板下表面。
[0014]進(jìn)一步，還包括多個(gè)散熱器，每個(gè)晶閘管對(duì)應(yīng)接觸兩個(gè)傳導(dǎo)其熱量的散熱器，且每個(gè)散熱器還接入到電路中進(jìn)行導(dǎo)電。
[0015]進(jìn)一步，所述動(dòng)態(tài)、靜態(tài)均壓電阻為玻璃釉膜電阻，所述動(dòng)態(tài)均壓電容為薄膜電容。
[0016]進(jìn)一步，所述每個(gè)靜態(tài)均壓電阻呈豎立狀由上至下依次安裝于一組晶閘管的一側(cè)，相鄰的兩個(gè)靜態(tài)均壓電阻互相平行且首尾對(duì)應(yīng)。所述動(dòng)態(tài)均壓電阻和動(dòng)態(tài)均壓電容安裝于兩組晶閘管的同一側(cè)面，且動(dòng)態(tài)均壓電容分布兩邊，動(dòng)態(tài)均壓電阻位于中間，每個(gè)動(dòng)態(tài)均壓電阻呈水平狀由上至下依次安裝。這種橫、縱排列形式既滿足了電氣聯(lián)接和絕緣要求又節(jié)省了布局空間，使整個(gè)智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)緊湊化、一致化。
[0017]進(jìn)一步，所述每組晶閘管包括五個(gè)晶閘管；實(shí)現(xiàn)IOKV電力系統(tǒng)線路的關(guān)斷、開(kāi)通和快速切換。
[0018]本發(fā)明還提供了智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的加工方法:
[0019]第一步，將下端板固定在支撐工裝上，然后將8根絕緣螺桿和8個(gè)絕緣螺母及8個(gè)絕緣定位螺母擰緊到下端板上；然后，再將8個(gè)絕緣定位螺母擰到8根絕緣螺桿上，調(diào)整絕緣定位螺母的位置，使上下端板的距離為640.5mm，將上端板放在絕緣定位螺母上，并用絕緣螺母擰緊固定牢靠，要保證上端板和下端板的平行度在0.2mm之內(nèi)；此時(shí)的閥體框架組件組裝完畢，使之為一個(gè)框架整體。
[0020]第二步，是將墊塊通過(guò)止口放在閥體下端板止口內(nèi)，然后在其中心放入定位銷，將下端母排放入定位銷內(nèi)，然后依次放入散熱器、中心定位銷、晶閘管、中心定位銷、散熱器、晶閘管等，最后將上端母排放入定位銷，此時(shí)晶閘管組和散熱器組安裝完畢。
[0021]第三步，是將頂壓結(jié)構(gòu)組件通過(guò)中心定位銷固定在上端母排上，并將調(diào)整螺母放在最松位置，準(zhǔn)備壓裝。
[0022]第四步，是將組裝好的閥體置在液壓機(jī)內(nèi)，裝好壓導(dǎo)柱、套入碟形彈簧、放上已旋裝調(diào)整螺母的壓簧導(dǎo)套，將液壓機(jī)的壓裝力調(diào)整在40KN，開(kāi)動(dòng)液壓機(jī)，通過(guò)下壓壓簧導(dǎo)套壓縮碟形彈簧，然后旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母，使調(diào)整螺母緊壓在上端板上；然后，松開(kāi)液壓機(jī)，此時(shí)閥串壓裝完畢，再按照上述步驟，將另外一組閥串壓裝完成。
[0023]第五步是將動(dòng)態(tài)均壓電容和動(dòng)態(tài)均壓電阻及其連接支撐件依次用螺釘固定在散熱器上。
[0024]第六步是將靜態(tài)均壓電阻及其連接支撐件依次用螺釘固定在散熱器上。
[0025]第七步是將取能組件通過(guò)其兩側(cè)的絕緣角鋼固定在上端板和下端板上。[0026]第八步是將TE板組件通過(guò)支撐角板及2側(cè)絕緣角鋼固定在上端板和下端板上。至此組裝完畢。
[0027]本發(fā)明還提供了使用上述智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的兩種轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，
[0028]其一為主備兩路式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)，在IOKV的主接電源(供電I路)和備用電源(供電II路)與負(fù)荷之間分別連接有一路電路，每路電路由依次串聯(lián)的一斷路器、一隔離開(kāi)關(guān)、一智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和一隔離開(kāi)關(guān)組成，在負(fù)荷輸入端前的兩路的隔離開(kāi)關(guān)輸出端之間還依次串接一隔離開(kāi)關(guān)、一智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和一隔離開(kāi)關(guān)，所述每個(gè)智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)還并聯(lián)一機(jī)械式旁路開(kāi)關(guān)。
[0029]其二是單路式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)，IOKV的供電電源與負(fù)荷之間依次串聯(lián)有一斷路器、一智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和一三相變壓器，三相變壓器將電源轉(zhuǎn)換為380V為負(fù)荷供電，智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)還分別并聯(lián)有一機(jī)械式旁路開(kāi)關(guān)和一避雷器。
[0030]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，動(dòng)態(tài)電容器和電阻器的橫向和縱向排列既滿足了電氣聯(lián)接和絕緣要求又節(jié)省了布局空間，使整個(gè)智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)緊湊化、一致化。由8根16mm的絕緣螺桿和32個(gè)絕緣螺母組成的壓裝結(jié)構(gòu)框架穩(wěn)固、可靠。利用半導(dǎo)體器件作為電力開(kāi)關(guān)代替或改造傳統(tǒng)的機(jī)械開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)IOKV電力系統(tǒng)線路的關(guān)斷、開(kāi)通、快速切換，且具備智能化、自診斷、軟開(kāi)通、軟關(guān)斷、無(wú)電弧、無(wú)噪聲、無(wú)機(jī)械疲勞等的特點(diǎn)。其無(wú)觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換、無(wú)電弧、無(wú)機(jī)械動(dòng)作，沒(méi)有機(jī)械疲勞和噪音產(chǎn)生，有利于提高工作壽命和降低噪聲污染?？商岣吖╇娤到y(tǒng)運(yùn)行的可靠性，并具有很好的穩(wěn)定性能和耐久性，并且可有效解決傳統(tǒng)機(jī)械開(kāi)關(guān)的固有問(wèn)題，大大提高切換速度和開(kāi)關(guān)的使用壽命，以滿足敏感和關(guān)鍵負(fù)載對(duì)供電可靠性和電能質(zhì)量的苛刻要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)主視示意圖
[0032]圖2是左視示意圖
[0033]圖3是右視示意圖
[0034]圖4是主視方向?yàn)橹鞯牧Ⅲw示意圖，即從前右上方觀看的立體示意圖
[0035]圖5是后視方向?yàn)橹鞯牧Ⅲw示意圖，后從后左上方觀看的立體示意圖
[0036]圖6是智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的電路原理圖
[0037]圖中:1、上端板；3、下端板；4、支撐墊塊；6、絕緣拉桿；7、絕緣螺母；8、絕緣定位螺母；9、上端母排；10、下端母排；11、調(diào)整螺母；12、壓簧導(dǎo)套；13、碟形彈簧；14、壓簧導(dǎo)柱；15、動(dòng)態(tài)均壓電阻；16、動(dòng)態(tài)均壓電容；17、晶閘管；18、散熱器；19、支柱絕緣子；21、絕緣子固定板；23、靜態(tài)均壓電阻；24、高頻送能電源；25、線圈支架；26、高壓送能電纜；27、取能線圈；28、TE板；29、TE板支撐架；30、支撐角板；31、絕緣角鋼；32、固定角鋁
[0038]圖7是主備兩路式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的電路原理圖，CBl、CB2為斷路器，IS1、IS2、IS3、IS4、IS5、IS6為隔離開(kāi)關(guān)，PS1、PS2、PS3為機(jī)械式旁路開(kāi)關(guān)(快速真空開(kāi)關(guān))，TS1、TS2、TS3為晶閘管閥開(kāi)關(guān)(即智能固態(tài)切換開(kāi)關(guān))。
[0039]圖8a和Sb是單路式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的電路原理圖，分別展示的是軟開(kāi)通和軟關(guān)斷兩種狀態(tài)【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明。
[0041]本發(fā)明的智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的核心組成部件是晶閘管，如圖1至圖5和圖6的電路原理圖所示，本智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)包括
[0042]上端板I和下端板3以及連接上、下端板的多個(gè)絕緣拉桿6 ；
[0043]絕緣拉桿組件，它的作用是承受頂壓結(jié)構(gòu)組件中蝶形彈簧通過(guò)上下端板施加的壓裝力，是開(kāi)關(guān)的關(guān)鍵部件，它由8根M16的絕緣螺桿和16個(gè)M16絕緣螺母及16個(gè)M16支撐絕緣螺母組成。如圖1至圖5所示，其承受的力為40KN。它的最重要特點(diǎn)是8根全絕緣的拉桿即承受電氣應(yīng)力又承受機(jī)械應(yīng)力，而且絕緣拉桿的阻燃性能為UL94-V0級(jí)。
[0044]上、下端板之間固定設(shè)置有兩組并聯(lián)的晶閘管，如圖6所示，每組包括數(shù)量相等的多個(gè)串聯(lián)的晶閘管，兩組晶閘管的相對(duì)應(yīng)的每對(duì)晶閘管也都反向并聯(lián)；晶閘管組的最大通流能力為630A。它的作用是開(kāi)通及關(guān)斷電流，通過(guò)觸發(fā)正反并聯(lián)的2個(gè)晶閘管門(mén)極，來(lái)實(shí)現(xiàn)電力線路的開(kāi)通、切換和關(guān)斷。
[0045]如圖6所示，每對(duì)晶閘管還并聯(lián)有一靜態(tài)均壓電阻和一由一動(dòng)態(tài)均壓電阻和一動(dòng)態(tài)均壓電容串聯(lián)組成的動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)卧桓鱾€(gè)靜態(tài)均壓電阻還依次串聯(lián)，各個(gè)動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)卧捕家来未?lián)；進(jìn)一步，所述動(dòng)態(tài)、靜態(tài)均壓電阻為玻璃釉膜電阻，所述動(dòng)態(tài)均壓電容為薄膜電容。
[0046]在本實(shí)施例中，由5只玻璃釉膜電阻及5只薄膜電容及其導(dǎo)電支架組成動(dòng)態(tài)均壓組件，它的作用是在智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)晶閘管閥瞬態(tài)開(kāi)通及關(guān)斷時(shí)，使正反并聯(lián)晶閘管均壓。它是利用與正反并聯(lián)晶閘管并聯(lián)的電容來(lái)吸收晶閘管關(guān)斷時(shí)雜散電感產(chǎn)生的電壓尖峰，而與電容器串聯(lián)的電阻作用是消耗過(guò)壓的能量。
[0047]靜態(tài)均壓電阻及其導(dǎo)電支架組成的組件，作用是在智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)晶閘管閥穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，使正反并聯(lián)晶閘管級(jí)均壓。
[0048]還包括多個(gè)TE板，如圖6所示，每對(duì)晶閘管的各個(gè)晶閘管的門(mén)極由一個(gè)TE板分別連接控制；TE板的作用是根據(jù)智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的控制策略要求，觸發(fā)智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)中的各個(gè)晶閘管的門(mén)極，使晶閘管閥開(kāi)通、切換。它也是智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)晶閘管閥的核心部件，是連接強(qiáng)電與控制系統(tǒng)弱電之間的橋梁。本實(shí)施例中包括5塊TE板及其支撐框架組成。
[0049]如圖6所示，每個(gè)TE板還連接有一取能線圈，還包括一高頻送能電源和與其電連接的一高壓送能電纜，高壓送能電纜穿過(guò)每個(gè)取能線圈；高頻送能電源通過(guò)高壓送能電纜輸出交流方波，經(jīng)取能線圈感應(yīng)為T(mén)E板提供觸發(fā)驅(qū)動(dòng)能量；
[0050]如圖1至圖5所示，本實(shí)施例中提供了由I個(gè)高頻送能電源、I根高壓送能電纜及10只取能線圈及線圈支架組成的取能組件，其高頻送能電源可輸出15A頻率高達(dá)100KHZ的交流方波。取能組件的作用是取得足夠的能量來(lái)供給晶閘管觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路。另外，它的最重要的作用是隔離強(qiáng)電高壓系統(tǒng)和弱電控制系統(tǒng)，使高低電位可以很好的隔離。
[0051]如圖1至圖5所示，每組晶閘管與上端板之間還設(shè)有一組為晶閘管提供壓裝力的頂壓結(jié)構(gòu)組，每組頂壓結(jié)構(gòu)組包括一位于下方的壓簧導(dǎo)柱，壓簧導(dǎo)柱套有多個(gè)碟形彈簧，碟形彈簧抵接一壓簧導(dǎo)套的下部，壓簧導(dǎo)套具有外螺紋和內(nèi)導(dǎo)孔，壓簧導(dǎo)柱頂部對(duì)應(yīng)穿入壓簧導(dǎo)套的內(nèi)導(dǎo)孔中，壓簧導(dǎo)套上部穿入上端板對(duì)應(yīng)設(shè)置的通孔，壓簧導(dǎo)套還套有調(diào)整螺母，調(diào)整螺母位于上端板下方并與壓簧導(dǎo)套的外螺紋嚙合，旋動(dòng)調(diào)整螺母能使其抵接與上端板下表面。
[0052]壓簧導(dǎo)柱、調(diào)整螺母、壓簧導(dǎo)套、碟簧組組成頂壓結(jié)構(gòu)組，它的作用是通過(guò)蝶形彈簧，產(chǎn)生足夠的壓裝力，并使晶閘管和散熱器閥串保持穩(wěn)定，以利于導(dǎo)電和導(dǎo)熱。按照晶閘管壓裝力要求，碟簧組產(chǎn)生的壓裝力為40KN。
[0053]進(jìn)一步，還包括多個(gè)散熱器18，每個(gè)晶閘管對(duì)應(yīng)接觸兩個(gè)傳導(dǎo)其熱量的散熱器，且每個(gè)散熱器還接入到電路中進(jìn)行導(dǎo)電。
[0054]多個(gè)散熱器組成的散熱器組件，作用是傳導(dǎo)晶閘管開(kāi)通及關(guān)斷過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，防止超過(guò)晶閘管的最高工作結(jié)溫。其另外的作用是導(dǎo)電。其導(dǎo)通的最大穩(wěn)態(tài)電流是630A。在本實(shí)施例中，散熱器組由12只散熱器組成，恰好使10個(gè)晶閘管每個(gè)都能對(duì)應(yīng)接觸2個(gè)散熱器。
[0055]如圖1至圖5所示，所述每個(gè)靜態(tài)均壓電阻呈豎立狀由上至下依次安裝于一組晶閘管的一側(cè)，相鄰的兩個(gè)靜態(tài)均壓電阻互相平行且首尾對(duì)應(yīng)。所述動(dòng)態(tài)均壓電阻和動(dòng)態(tài)均壓電容安裝于兩組晶閘管的同一側(cè)面，且動(dòng)態(tài)均壓電容分布兩邊，動(dòng)態(tài)均壓電阻位于中間，每個(gè)動(dòng)態(tài)均壓電阻呈水平狀由上至下依次安裝。這種橫、縱排列形式既滿足了電氣聯(lián)接和絕緣要求又節(jié)省了布局空間，使整個(gè)智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)緊湊化、一致化。
[0056]進(jìn)一步，所述每組晶閘管包括五個(gè)晶閘管；實(shí)現(xiàn)IOKV電力系統(tǒng)線路的關(guān)斷、開(kāi)通和快速切換。
[0057]上下端板及支撐塊等組成閥體框架組，它們的作用是支撐晶閘管組及散熱器組及其它電氣組件，并通過(guò)頂壓結(jié)構(gòu)組對(duì)各個(gè)晶閘管和散熱器施加規(guī)定的壓裝力。
[0058]還包括有導(dǎo)電母排組件，由上下端軟母排及每一正反并聯(lián)晶閘管級(jí)連接軟母排組成，它的作用是在智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)晶閘管閥兩端與觸臂相連，再通過(guò)觸臂與母線進(jìn)行電氣連接。
[0059]還包括支撐組件，它是由2個(gè)支柱絕緣子19及固定板21組成，它的作用是支撐智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)各個(gè)組件，且使晶閘管閥電氣部分進(jìn)行絕緣。
[0060]整個(gè)智能型固定轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的組裝方法如下:
[0061]首先將下端板固定在支撐工裝上，然后將8根絕緣螺桿和8個(gè)絕緣螺母及8個(gè)絕緣定位螺母擰緊到下端板上。然后，再將8個(gè)絕緣定位螺母擰到8根絕緣螺桿上，調(diào)整絕緣定位螺母的位置，使上下端板的距離為640.5mm，將上端板放在絕緣定位螺母上，并用絕緣螺母擰緊固定牢靠，要保證上端板和下端板的平行度在0.2mm之內(nèi)。此時(shí)的閥體框架組件組裝完畢，使之為一個(gè)框架整體。
[0062]第二步是將墊塊通過(guò)止口放在閥體下端板止口內(nèi)，然后，在其中心放入定位銷，將下端母排放入定位銷內(nèi)，然后依次放入散熱器、中心定位銷、晶閘管、中心定位銷、散熱器、晶閘管等，最后將上端母排放入定位銷，此時(shí)晶閘管組和散熱器組安裝完畢。
[0063]第三步是將頂壓結(jié)構(gòu)組件通過(guò)中心定位銷固定在上端母排上，并將調(diào)整螺母放在最松位置，準(zhǔn)備壓裝。
[0064]第四步是將組裝好的閥體置在液壓機(jī)內(nèi)，裝好壓導(dǎo)柱、套入碟形彈簧、放上已旋裝調(diào)整螺母的壓簧導(dǎo)套，將液壓機(jī)的壓裝力調(diào)整在40KN，開(kāi)動(dòng)液壓機(jī)，通過(guò)下壓壓簧導(dǎo)套壓縮碟形彈簧，然后旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母，使調(diào)整螺母緊壓在上端板上；然后，松開(kāi)液壓機(jī)，此時(shí)閥串壓裝完畢。同理，按照上述步驟，將另外閥串壓裝完成。
[0065]第五步是將動(dòng)態(tài)均壓電容和動(dòng)態(tài)均壓電阻及其連接支撐件依次用螺釘固定在散熱器上。
[0066]第六步是將靜態(tài)均壓電阻及其連接支撐件依次用螺釘固定在散熱器上。
[0067]第七步是將取能組件通過(guò)其兩側(cè)的絕緣角鋼固定在上端板和下端板上。
[0068]第八步是將TE板組件通過(guò)支撐角板及2側(cè)絕緣角鋼固定在上端板和下端板上。至此組裝完畢。
[0069]本發(fā)明還提供了使用上述智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的兩種轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，
[0070]其一為主備兩路式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)，為提高供電可靠性，確保在暫態(tài)電能質(zhì)量下降如瞬時(shí)電壓跌落、突升以及短時(shí)停電的情況下實(shí)現(xiàn)敏感負(fù)荷的不間斷供電，保證重要用戶正常供電，須采取比常規(guī)的備用電源自投速度更快且可靠性更高的技術(shù)措施來(lái)滿足敏感和關(guān)鍵負(fù)荷對(duì)供電可靠性和電能質(zhì)量的嚴(yán)格要求。結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外解決暫態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題的有效途徑，采用智能固態(tài)切換開(kāi)關(guān)技術(shù)，擬用主、備兩路供電、兩用戶三切換單元的方案，其拓?fù)湫问饺鐖D7所示。
[0071]在IOKV的主接電源(供電I路)和備用電源(供電II路)與負(fù)荷之間分別連接有一路電路，每路電路由依次串聯(lián)的一斷路器、一隔離開(kāi)關(guān)、一智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和一隔離開(kāi)關(guān)組成，在負(fù)荷輸入端前的兩路的隔離開(kāi)關(guān)輸出端之間還依次串接一隔離開(kāi)關(guān)、一智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和一隔離開(kāi)關(guān)，所述每個(gè)智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)還并聯(lián)一機(jī)械式旁路開(kāi)關(guān)。
[0072]由上可知，此系統(tǒng)包括3個(gè)切換單元，每個(gè)切換單元主要由快速機(jī)械開(kāi)關(guān)PS和晶閘管閥開(kāi)關(guān)TS (即智能型固態(tài)切換開(kāi)關(guān))構(gòu)成。為了在負(fù)荷不停電狀態(tài)下檢修安全和方便，在每個(gè)切換單元的進(jìn)、出線端都各串聯(lián)I臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)。
[0073]正常穩(wěn)態(tài)供電時(shí)，CB1、CB2、ISUIS2、IS3、IS4、IS5、IS6、PS1、PS2 均閉合，PS3 分?jǐn)?，TSU TS2保持觸發(fā)，TS3觸發(fā)封鎖(斷態(tài))，此時(shí)供電I路向負(fù)荷I段供電、供電II路向負(fù)荷II段供電，兩供電回路相互獨(dú)立。
[0074]當(dāng)供電I路出現(xiàn)電壓瞬時(shí)跌落或掉電時(shí)，PSl分閘、TSl觸發(fā)封鎖(斷態(tài))，TS3觸發(fā)解鎖，隨即PS3合閘，將負(fù)荷I段切換到由供電II路供電，即供電II路同時(shí)向負(fù)荷I段和II段供電。當(dāng)供電I路電壓恢復(fù)正常后，將PS3分閘，TS3觸發(fā)封鎖(斷態(tài))，TSl觸發(fā)解鎖，隨即將PSl合閘，將負(fù)荷I段切回到由供電I路供電。同理，當(dāng)供電II路出現(xiàn)瞬時(shí)電壓跌落或掉電時(shí)PS2分閘、TS2觸發(fā)封鎖，TS3觸發(fā)解鎖，隨即將PS3合閘，將負(fù)荷II段切換到由供電I路供電，即供電I路同時(shí)向負(fù)荷I段和II段供電。當(dāng)供電II路電壓恢復(fù)正常后，將PS3分閘，TS3觸發(fā)封鎖，TS2觸發(fā)解鎖，隨即將PS2合閘，將負(fù)荷II段切回到由供電II路供電。
[0075]本發(fā)明提供的另一種系統(tǒng)形式為:單路式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)，
[0076]如圖8a和圖Sb所示，IOKV的供電電源與負(fù)荷之間依次串聯(lián)有一斷路器、一智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和一三相變壓器，三相變壓器將電源轉(zhuǎn)換為380V為負(fù)荷供電，智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)還分別并聯(lián)有一機(jī)械式旁路開(kāi)關(guān)和一避雷器。
[0077]此系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)基本的軟開(kāi)通和軟關(guān)斷功能，具體而言:[0078]軟開(kāi)通:
[0079]如圖8a所示，當(dāng)IOKV電力線路開(kāi)通時(shí)(即當(dāng)IOKV供電系統(tǒng)給IOKV三相變壓器供電，三相變壓器變壓為380V給負(fù)荷供電)。首先合CB斷路器，然后，通過(guò)控制系統(tǒng)讓TS緩慢導(dǎo)通供電，在經(jīng)過(guò)10-20秒后，再通過(guò)控制系統(tǒng)程序閉合PS開(kāi)關(guān)，同時(shí)控制程序讓TS斷開(kāi)。此為軟開(kāi)通技術(shù)，可以使電力變壓器免遭激磁涌流沖擊及延長(zhǎng)CB斷路器使用壽命，有利于過(guò)流保護(hù)的整定，對(duì)于保護(hù)電力變壓器、電力線路和電力設(shè)備頗有意義。能夠使變壓器及斷路器的壽命延長(zhǎng)5倍以上。
[0080]軟關(guān)斷:
[0081]如圖8b所示，當(dāng)IOKV電力線路斷開(kāi)時(shí)，首先通過(guò)控制系統(tǒng)讓TS觸發(fā)導(dǎo)通，在TS導(dǎo)通的同時(shí)通過(guò)控制系統(tǒng)程序?qū)S開(kāi)關(guān)分?jǐn)?，在PS開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗪螅ㄟ^(guò)程序?qū)S分?jǐn)?，然后再將CB斷路器分?jǐn)唷４藶檐涥P(guān)斷技術(shù)，可以使TS開(kāi)關(guān)和CB斷路器在分?jǐn)嗑€路時(shí)，出頭沒(méi)有電弧產(chǎn)生，延長(zhǎng)TS開(kāi)關(guān)和CB斷路器使用壽命，能夠使開(kāi)關(guān)及斷路器的壽命延長(zhǎng)10倍以上。
[0082]智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位于電力系統(tǒng)中，它位于電力變壓器前的一次電力系統(tǒng)中，與進(jìn)出母線柜、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)柜、斷路器柜及控制系統(tǒng)柜組成一個(gè)切換系統(tǒng)，該系統(tǒng)由智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)、真空斷路器、電流互感器、電壓互感器、閥避雷器、接地開(kāi)關(guān)及智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制柜等組成。
[0083]智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)主要用于電力線路的開(kāi)通、切換、關(guān)斷。在開(kāi)通電力線路時(shí)利用其軟開(kāi)通、軟關(guān)斷的性能，可以使電力變壓器免遭激磁涌流沖擊，有利于過(guò)流保護(hù)的整定，對(duì)于保護(hù)電力變壓器、電力線路和電力設(shè)備頗有意義。
[0084]在供電要求較高的行業(yè)，如半導(dǎo)體制造業(yè)、化工企業(yè)、某些生產(chǎn)上的自動(dòng)控制系統(tǒng)、醫(yī)院、發(fā)電廠以及其它具有精密儀器的用電單位，它用作電源的備份投切和轉(zhuǎn)換，是最理想的方案。
[0085]在優(yōu)質(zhì)電力園區(qū)中，將傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)改用智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)后，利用其超快速轉(zhuǎn)換功能，可以解決兩路以上供電線路間的快速轉(zhuǎn)換，從而解決了高技術(shù)產(chǎn)業(yè)電能質(zhì)量中的電壓跌落問(wèn)題，幾乎所有的優(yōu)質(zhì)電力園區(qū)方案都期望采用固態(tài)電力電子開(kāi)關(guān)。
[0086]以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，上端板和下端板以及連接上、下端板的多個(gè)絕緣拉桿，其特征在于，包括: 上、下端板之間固定設(shè)置有兩組并聯(lián)的晶閘管，每組包括數(shù)量相等的多個(gè)串聯(lián)的晶閘管，兩組晶閘管的相對(duì)應(yīng)的每對(duì)晶閘管也都反向并聯(lián)； 每對(duì)晶閘管還并聯(lián)有一靜態(tài)均壓電阻、一由一動(dòng)態(tài)均壓電阻和一動(dòng)態(tài)均壓電容串聯(lián)組成的動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)卧?；各個(gè)靜態(tài)均壓電阻還依次串聯(lián)，各個(gè)動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)卧捕家来未?lián)； 還包括多個(gè)TE板，每對(duì)晶閘管的各個(gè)晶閘管的門(mén)極由一個(gè)TE板分別連接控制； 每個(gè)TE板還連接有一取能線圈； 還包括一高頻送能電源和與其電連接的一高壓送能電纜，高壓送能電纜穿過(guò)每個(gè)取能線圈；高頻送能電源通過(guò)高壓送能電纜輸出交流方波，經(jīng)取能線圈感應(yīng)為T(mén)E板提供觸發(fā)驅(qū)動(dòng)能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其特征在于:每組晶閘管與上端板之間還設(shè)有一組為晶閘管提供壓裝力的頂壓結(jié)構(gòu)組，每組頂壓結(jié)構(gòu)組包括一位于下方的壓簧導(dǎo)柱，壓簧導(dǎo)柱套有多個(gè)碟形彈簧，碟形彈簧抵接一壓簧導(dǎo)套的下部，壓簧導(dǎo)套具有外螺紋和內(nèi)導(dǎo)孔，壓簧導(dǎo)柱頂部對(duì)應(yīng)穿入壓簧導(dǎo)套的內(nèi)導(dǎo)孔中，壓簧導(dǎo)套上部穿入上端板對(duì)應(yīng)設(shè)置的通孔，壓簧導(dǎo)套還套有調(diào)整螺母，調(diào)整螺母位于上端板下方并與壓簧導(dǎo)套的外螺紋嚙合，旋動(dòng)調(diào)整螺母能使其抵接與上端板下表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其特征在于:還包括多個(gè)散熱器，每個(gè)晶閘管對(duì)應(yīng)接觸兩個(gè)傳導(dǎo)其熱量的散熱器，且每個(gè)散熱器還接入到電路中進(jìn)行導(dǎo)電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其特征在于: 所述每個(gè)靜態(tài)均壓電阻呈豎立狀由上至下依次安裝于一組晶閘管的一側(cè)，相鄰的兩個(gè)靜態(tài)均壓電阻互相平行且首尾對(duì)應(yīng)；所述動(dòng)態(tài)均壓電阻和動(dòng)態(tài)均壓電容安裝于兩組晶閘管的同一側(cè)面，且動(dòng)態(tài)均壓電容分布兩邊，動(dòng)態(tài)均壓電阻位于中間，每個(gè)動(dòng)態(tài)均壓電阻呈水平狀由上至下依次安裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其特征在于:所述每組晶閘管包括五個(gè)晶閘管。
6.主備兩路式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其特征在于: 在IOKV的主接電源和備用電源與負(fù)荷之間分別連接有一路電路，每路電路由依次串聯(lián)的一斷路器、一隔離開(kāi)關(guān)、一智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和一隔離開(kāi)關(guān)組成，在負(fù)荷輸入端前的兩路的隔離開(kāi)關(guān)輸出端之間還依次串接一隔離開(kāi)關(guān)、一智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和一隔離開(kāi)關(guān)，所述每個(gè)智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)還并聯(lián)一機(jī)械式旁路開(kāi)關(guān)。
7.單路式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其特征在于: IOKV的供電電源與負(fù)荷之間依次串聯(lián)有一斷路器、一智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和一三相變壓器，三相變壓器將電源轉(zhuǎn)換為380V為負(fù)荷供電，智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)還分別并聯(lián)有一機(jī)械式旁路開(kāi)關(guān)和一避雷器。
8.智能型固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的加工方法，包括如下步驟: 第一步，將下端板固定在支撐工裝上，然后將8根絕緣螺桿和8個(gè)絕緣螺母及8個(gè)絕緣定位螺母擰緊到下端板上；然后，再將8個(gè)絕緣定位螺母擰到8根絕緣螺桿上，調(diào)整絕緣定位螺母的位置，使上、下端板的距離為640.5mm，將上端板放在絕緣定位螺母上，并用絕緣螺母擰緊固定牢靠，要保證上端板和下端板的平行度在0.2mm之內(nèi)；此時(shí)的閥體框架組件組裝完畢，使之為一個(gè)框架整體； 第二步，是將墊塊通過(guò)止口放在閥體下端板止口內(nèi)，然后在其中心放入定位銷，將下端母排放入定位銷內(nèi)，然后依次放入散熱器、中心定位銷、晶閘管、中心定位銷、散熱器、晶閘管，最后將上端母排放入定位銷，此時(shí)晶閘管組和散熱器組安裝完畢； 第三步，是將頂壓結(jié)構(gòu)組件通過(guò)中心定位銷固定在上端母排上，并將調(diào)整螺母放在最松位置，準(zhǔn)備壓裝； 第四步，是將組裝好的閥體置在液壓機(jī)內(nèi)，裝好壓導(dǎo)柱、套入碟形彈簧、放上已旋裝調(diào)整螺母的壓簧導(dǎo)套，將液壓機(jī)的壓裝力調(diào)整在40KN，開(kāi)動(dòng)液壓機(jī)，通過(guò)下壓壓簧導(dǎo)套壓縮碟形彈簧，然后旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母，使調(diào)整螺母緊壓在上端板上；然后，松開(kāi)液壓機(jī)，此時(shí)閥串壓裝完畢，再按照本步驟將另外一組閥串壓裝完成； 第五步，是將動(dòng)態(tài)均壓電容和動(dòng)態(tài)均壓電阻及其連接支撐件依次用螺釘固定在散熱器上； 第六步，是將靜態(tài)均壓電阻及其連接支撐件依次用螺釘固定在散熱器上； 第七步，是將取能組件通過(guò)其兩側(cè)的絕緣角鋼固定在上端板和下端板上； 第八步，是將TE板組件通過(guò)支撐角板及2側(cè)絕緣角鋼固定在上端板和下端板上。
【文檔編號(hào)】H03K17/72GK103560774SQ201310535620
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】高之斌, 劉智剛, 邵鵬 申請(qǐng)人:天津市泓誠(chéng)泰科技發(fā)展有限公司