一种立式晶闸管开关制造技术

本实用新型专利技术提供了一种立式晶闸管开关，包括绝缘外套(4)和封装于绝缘外套内立式圆柱形的开关芯体；所述开关芯体包括晶闸管阀串段、电抗器(3)、驱动单元、均压组件段(2)、结构件和连接件；晶闸管阀串段与旁侧驱动单元连接后，同均压组件段分别设置于结构件下段的空间内，结构件上段设置电抗器，所述开关芯体内各部件之间通过所述连接件电气连接。本实用新型专利技术有效解决了可控避雷器用立式晶闸管开关高度过高，结构不紧凑，不易于扩展，局放水平高，不适于室外等问题，显著增强了芯体开关结构的灵活扩展和紧凑性，增强了户外运行避雷器本体电位分布的适应性，达到局放小的效果，保证了可控避雷器用立式晶闸管开关快速安全的运行。器用立式晶闸管开关快速安全的运行。器用立式晶闸管开关快速安全的运行。

【技术实现步骤摘要】
一种立式晶闸管开关


[0001]本技术属于特高压输电领域，具体涉及一种立式晶闸管开关。

技术介绍

[0002]特高压(UHV)是指
±
800千伏及以上的直流电和1000千伏及以上交流电的电压等级。它具有输送容量大、距离远、效率高和损耗低等技术优势，能大大提升电网的输送能力。在特高压输电系统中，经常存在两个带电的电极,距离很短,用绝缘材料分开,当两个电极间的电场强度达到击穿强度时,电极之间形成电流通路。当雷电波来到的时候首先在间隙处击穿,使间隙的空气电离,形成短路,雷电流通过间隙流入大地,而此时间隙两端的电压很低,从而达到保护线路的目的。电场强度低于击穿间隙时,放电间隙型避雷器又恢复绝缘状态。常用于高压线路的避雷防护中。在特高压输电系统中，空气间隙操作冲击放电电压的饱和特性更加显著，深度降低操作过电压水平对减小线路空气间隙有至关重要的作用。
[0003]目前主要采用金属氧化物避雷器和断路器加装合闸电阻两种措施联合使用，将系统操作过电压限制在1.6p.u.～1.7p.u.。电力系统中的投、切空载线路,会产生操作过电压。为此,要在断路器上装设合闸电阻,释放电网的能量,从而保护电网电气设备。合闸电阻在主断口(灭弧室)合闸前的几个毫秒投入,在主断口合上若干毫秒后自动切除。合闸电阻作用是断路器在断开时在主触头合上前先退出，在合闸时合闸电阻先投入，当主触头合上时被短接退出，这样做可以防止操作过电压。但是，由于合闸电阻在运行可靠性和经济性方面仍存在较大不足，断路器加装合闸电阻后机构复杂，大大增加断路器的运行风险，同时断路器加装合闸电阻后成本增加较多，电力系统运行部门和制造厂商均倾向于在系统条件允许情况下断路器不采用合闸电阻。
[0004]另外一种深度限制操作过电压的方式是采用金属氧化物可控避雷器，金属氧化物避雷器又称金属氧化锌避雷器，它与普通阀型避雷器的主要区别在于阀片材料不同，普通阀型避雷器的阀片材料是碳化硅(金刚砂)，而金属氧化物避雷器的阀片材料是由半导体氧化锌和其他金属氧化物(如氧化钻、氧化锰等)在高温(1000℃以上)下烧结而成。氧化锌阀片又称压敏电阻，具有比碳化硅更优良和更理想的非线性电阻特性。在系统运行电压下，它的电阻很大，通过的电流很小，阻性分量仅为10～15uA左右，这样小的电流不会烧坏阀片，因此可以不用串联间隙来隔离工频运行电压；当电压升高时，它的电阻变得很小，可以通过大电流，残压也很低，使设备得到保护，而过电压消失之后，它又恢复原状。
[0005]在过电压下通过旁路开关短接一部分氧化锌避雷器的电阻片，深度降低残压，过电压消失后开关断开，被短接的避雷器电阻片投入运行，承受工频电压，维持避雷器低荷电率。根据旁路开关的类型，可分为断路器开关式可控避雷器和晶闸管开关式可控避雷器，由于断路器开关动作速度慢，只能限制合闸过电压，触点会产生火花、易烧毁触点，需要与站控系统配合使用，应用受限。晶闸管开关式可控避雷器能够独立动作，没有触点，用弱电控制强电开关，开关速度快，无需复杂的二次系统，具有与避雷器相同的响应特性，是发展方向。
[0006]晶闸管电子开关充分利用了电压过零触发、电流过零切除、开关无触点、响应速度快等晶闸管特性，可使电容上的电压从零快速上升到额定工作电压。而在断开时，晶闸管上的电流过零切除.可实现电容器投入无涌流、切除无过压、投切无电弧的快速动态补偿功能，故能较好地解决电容器投切时产生的暂态冲击问题。
[0007]随着安装高度的增加，阀片电位分布将趋于均匀；在高压端加装均压环会大大降低阀片的最大电位承担率，改善阀片的电位分布。晶闸管开关式可控避雷器中的晶闸管开关需要与避雷器本体最下段并联，立式安装，户外运行，晶闸管开关的高度对避雷器本体电位分布产生影响，需要严格限制，要求其结构紧凑，因此研究适用于户外使用的紧凑型立式晶闸管开关是可控避雷器亟需攻克的技术难题。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术中所存在的为了解决晶闸管开关高度过高、不易于扩展、局放水平偏大，不太适于户外运行的问题，本技术提供了一种立式晶闸管开关，包括绝缘外套4和封装于绝缘外套内立式圆柱形的开关芯体；所述开关芯体包括晶闸管阀串段、电抗器3、驱动单元、均压组件段2、结构件和连接件；晶闸管阀串段与旁侧的驱动单元连接后，同均压组件段2分别设置于结构件下段的空间内，结构件上段设置电抗器3，所述开关芯体内各部件之间通过所述连接件电气连接。
[0009]优选的，所述晶闸管阀串段包括：由多层反并联晶闸管5组成晶闸管器件、顶压拉杆6、顶压螺母7和顶压端板10；
[0010]所述晶闸管器件通过顶压拉杆6和顶压螺母7压接成多个晶闸管阀段1，各晶闸管阀段1串联成阀串，阀串于顶部和/或底部通过顶压端板10连接构成重叠对三角结构。
[0011]优选的，其特征在于，所述顶压端板10包括多个对三角结构，每个三角结构均固定一个串段。
[0012]优选的，其特征在于，所述电抗器3为圆柱结构，采用自冷式饱和电抗器，电抗器3顶部和/或底部用压装出线和/或对外连接的方式，其外部布置第一伞裙结构12。
[0013]优选的，其特征在于，所述第一伞裙结构12为绝缘的筒状柱体，侧面有凸出的伞裙状结构，齿尖朝侧面外；电抗器3的顶板与底板分别设置于所述筒状侧面的顶端和底端。
[0014]优选的，所述驱动单元包括多个驱动组件9，驱动组件9为插拔式固定结构，每层反并联晶闸管5共用一组驱动组件9。
[0015]优选的，其特征在于，所述插拔式固定结构为抽屉式结构。
[0016]优选的，所述均压组件段2包括均压组件和均压组件顶部阻尼弹簧11，
[0017]所述均压组件通过连接件中的电气连接结构件与晶闸管阀串段各单层间晶闸管器件相连接，均压组件顶部连接均压组件顶部阻尼弹簧11。
[0018]优选的，所述均压组件包括多个堆叠的均压元件；所有的均压元件串联；
[0019]所述连接件包括与所述均压元件数量相同的金属件，每层均压元件均通过一个金属件与对应层的晶闸管器件并联。
[0020]优选的，所述绝缘外套4包括：底部法兰18、中间绝缘件19和顶部法兰20，
[0021]底部法兰18与顶部法兰20分别设置于中间绝缘件19顶端和底端；
[0022]芯体顶部阻尼弹簧14与顶部法兰20顶部内表面连接；
[0023]绝缘外套4为外绝缘结构，其内径根据所述开关芯体大小设定，绝缘外套4的内部按需预留扩展空间，填充氮气，整体密闭。
[0024]优选的，所述中间绝缘件19为筒状外绝缘结构，采用瓷材料或复合材料，其表面分布高度不等的第二伞裙结构。
[0025]优选的，在阀串底部与顶压端板10之间还设有均力机构8。
[0026]优选的，所述结构件包括：芯体顶部阻尼弹簧14、中层连接板15、防压支撑梁16和下部支撑板17，
[0027]所述防压支撑梁16设置于所述晶闸管阀串段和均压组件段2的周围，且高度大于所述晶闸管阀串段和均压组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立式晶闸管开关，其特征在于，包括：绝缘外套(4)和封装于绝缘外套内立式圆柱形的开关芯体；所述开关芯体包括晶闸管阀串段、电抗器(3)、驱动单元、均压组件段(2)、结构件和连接件；晶闸管阀串段与旁侧的驱动单元连接后，同均压组件段(2)一起分别设置于结构件下段的空间内，结构件上段设置电抗器(3)，所述开关芯体内各部件之间通过所述连接件电气连接。2.根据权利要求1所述的立式晶闸管开关，其特征在于，所述晶闸管阀串段包括：由多层反并联晶闸管(5)组成晶闸管器件、顶压拉杆(6)、顶压螺母(7)和顶压端板(10)；所述晶闸管器件通过顶压拉杆(6)和顶压螺母(7)压接成多个晶闸管阀段(1)，各晶闸管阀段(1)串联成阀串，阀串于顶部和/或底部通过顶压端板(10)连接构成重叠对三角结构。3.根据权利要求2所述的立式晶闸管开关，其特征在于，所述顶压端板(10)包括多个对三角结构，每个三角结构均固定一个串段。4.根据权利要求1所述的立式晶闸管开关，其特征在于，所述电抗器(3)为圆柱结构，采用自冷式饱和电抗器，电抗器(3)顶部和/或底部用压装出线和/或对外连接的方式，其外部布置第一伞裙结构(12)。5.根据权利要求4所述的立式晶闸管开关，其特征在于，所述第一伞裙结构(12)为筒状柱体，侧面有伞裙状结构，伞裙朝侧面外；电抗器(3)的顶板与底板分别设置于所述筒状侧面的顶端和底端。6.根据权利要求2所述的立式晶闸管开关，其特征在于，所述驱动单元包括多个驱动组件(9)，驱动组件(9)为插拔式固定结构，每层反并联晶闸管(5)共用一组驱动组件(9)。7.根据权利要求6所述的立式晶闸管开关，其特征在于，所述插拔式固定结构为抽屉式结构。8.根据权利要求2所述的立式晶闸管开关，其特征在于，所述均压组件段(2)包括均压组件和均压组件顶部阻尼弹簧(11)，所述均压组件通过连接件中的电气连接结构件与晶闸管阀串段各单层间晶闸管器件相连接，均压组件顶部连接均压组件顶部阻尼弹簧(11)。9.根据权利要求8所述的立式晶闸...

【专利技术属性】
技术研发人员：石秋雨，乔光尧，赵国亮，康伟，李芳义，李卫国，邓占锋，曾洪涛，徐云飞，刘海军，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：