[发明专利]用于高压直流传送的晶闸管换流阀阀模块

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统换流阀领域，具体涉及一种用于高压直流传送的晶闸管换流阀阀模 块。

背景技术

换流阀作为高压直流输电系统的核心部件，其发展和应用已经有多年的历史。传统高压 直流输电的换流阀阀模块是以晶闸管串联结构为核心，同时又包含了晶闸管的控制、触发和 保护系统。围绕晶闸管的安全可靠工作，换流阀阀模块包括以下辅助元器件：饱和电抗器、 晶闸管单元、阻尼电阻单元、阻尼电容单元，直流均压电阻、取能电阻、用于晶闸管控制、 触发和保护的控制单元，以及满足冷却要求的水冷系统。根据直流输电的电压等级和输送功 率的要求，选择合适的晶闸管类型，将这些元器件、控制单元和水冷系统有效的整合在一起， 就构成了换流阀阀模块。

目前在运行的换流阀存在着一些问题，比如易漏水、重量大、结构尺寸大、安装和维护 不方便等缺点。漏水是目前影响换流阀安全运行的关键因素，换流阀结构和重量特性又关系 到换流阀的成本和安装维护方便性，安装和维护特性又关系到换流阀关系到工程应用的可操 作性和工作效率。

目前换流阀阀模块在结构设计上主要分为两种结构形式：框架式结构和模块化分散式结 构。对于框架式结构，多采用金属材料或者金属材料与绝缘材料构成阀模块的支撑框架，在 阀模块内部分散布置各种元器件。这种结构形式存在重量载荷集中的问题，对阀模块的支撑 框架结构强度要求高，对材料的性能要求提高，增加阀模块的设计难度，也不可避免的增加 了阀模块的重量和结构尺寸。对于模块化分散式结构，则将阀模块内部的晶闸管、阻尼电阻、 阻尼电容、门极单元和饱和电抗器的等采用模块化组装，这种结构设计存在阀模块内部的分 散的子模块数量太多，造成了阀模块工程现场组装的难度，也不利于阀模块安装效率的提高， 同时，这种模块化分散式结构对现场安装的精度要求很高，安装的技术操作相对复杂，对阀 模块安装的技术人员的操作技能有很高的要求。

目前在运行的换流阀的元器件选型更新换代缓慢，没有应用目前元器件的最小技术，且 不能适应目前直流输电升压和增容的需要。

发明内容

本发明目的是提供一种几何尺寸小、重量轻、组装方便且便于维护的新型的换流阀阀模 块。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：阀模块在结构上分为相同的两个阀段， 每一个阀段都包括饱和电抗器、晶闸管单元、直流均压电阻单元、取能电阻单元、阻尼电阻 单元、门极单元和水冷系统，其中，晶闸管单元、阻尼电阻单元、阻尼电容单元、直流均压 电阻单元、取能电阻单元和门极单元固定连接成一个晶闸管级组件，且在结构上是一个整体。 晶闸管单元是由若干个晶闸管级串联而成，每一个晶闸管两侧都有散热器相连。根据晶闸管 级的电气设计，每一个晶闸管级都对应着一个阻尼电阻、阻尼电容、直流均压电阻、取能电 阻和门极单元。晶闸管级组件内部的元器件在布置上：以晶闸管单元为中心，晶闸管单元两 侧分别布置了门极单元和阻尼电阻与阻尼电容。晶闸管级组件与一个饱和电抗器在电气上串 联连接构成了一个阀段。

阀段通过特殊设计的铝合金横梁和绝缘槽梁构成结构支撑框架，用于支撑饱和电抗器和 晶闸管级组件。对于每一个阀段，晶闸管级组件和饱和电抗器组件都采用模块化设计，相对 独立，一个阀模块实际由两个晶闸管级组件和两个饱和电抗器组件组成。

对于一个晶闸管级组件，晶闸管单元、直流均压电阻和取能电阻构成一个单独的子模块， 阻尼电阻单元、阻尼电容单元和门极单元也采用单独的子模块设计，可以独立的组装，每一 个子模块组装完毕后，再组装成一个晶闸管级组件。

在元器件选型上，采用小型的模块化的阻尼电阻，阻尼电阻为直接水冷式结构设计，其 外壳为阻燃的的塑料材料。阻尼电容也采用特殊设计，电容器分为两种类型：三个接线端子 的电容器和两个接线端子的电容，接线端子在布置上采用特殊设计，不管是两个接线端子的 电容器和三个接线端子的电容器，都有一个接线端子位于电容器的尾部，同时也作为电容器 的固定端子。直流均压电阻和取能电阻则选用模块化的厚膜电阻。