一种特高压直流输电光控晶闸管换流阀组件的制作方法

本发明涉及电力系统特高压直流输电领域，具体涉及一种特高压直流输电光控晶闸管换流阀组件。

背景技术：

换流阀是特高压直流输电工程最核心的换流站设备，而换流阀组件是换流阀的基本组成单元，它是换流阀中最重要的子模块。

现有特高压直流输电晶闸管换流阀根据晶闸管触发方式的不同，分为电触发式晶闸管换流阀和光触发式晶闸管换流阀。光触发晶闸管换流阀因其采用光脉冲作为触发信号，其触发信号在强电场、强磁场环境下不受干扰。光触发晶闸管换流阀中设置有光分配器，组件内各级晶闸管触发一致性好，触发无延迟。故在可靠性上光触发晶闸管换流阀明显优于电触发晶闸管换流阀。

现有特高压直流输电换流阀根据结构的不同，主要分为带屏蔽的大框架式换流阀组件和不带屏蔽的小模块式换流阀组件。大框架式换流阀组件相比于小模块式换流阀组件具有如下不足：第一，电抗器设置在组件内部，组件体积较大，组装、包装、运输都比较困难。第二，组件内部水路多采用并联结构，水路分支较多，水管数目多，水管接头多，漏水风险较大。第三，组件内部各电器件布置分散，连接导线数目多，接线复杂。

目前，市场上特高压直流输电光控换流阀均采用大框架式组件结构，并未出现采用小模块式组件结构的光控换流阀组件。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构紧凑、功能可靠的特高压直流输电光控晶闸管换流阀组件，触发信号可靠、触发一致性好，组件内部零部件数量少，故障率低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种特高压直流输电光控晶闸管换流阀组件，包括框架、硅堆单元、阻尼电容单元、反向恢复期保护单元、组件水系统和组件光路系统；

所述框架为由左角铝、右角铝、绝缘横梁、绝缘支撑板构成的矩形框架，硅堆单元、阻尼电容单元、反向恢复期保护单元均采用模块化整体安装于框架上；

所述硅堆单元包括左轭、右轭、绝缘拉环、光控晶闸管和散热器；左轭和右轭通过上下分布的两个绝缘拉环连接在一起，碟弹单元将光控晶闸管和散热器压接在一起安装在左轭和右轭之间组成硅堆单元主体，左母线、右母线压接在硅堆单元最外侧的两个散热器端面上；

所述阻尼电容单元通过左右两个弯板连接至框架的左角铝和右角铝上，阻尼电容单元由阻尼电容器和阻尼电容支撑板组成；

所述反向恢复期保护单元由串联的冲击电容和晶闸管反向恢复期保护电路板组成，二者均固定在框架的绝缘支撑板上，使用铜母线将冲击电容和晶闸管反向恢复期保护电路板两端分别连接至左角铝和右角铝；

所述组件水系统由水管和散热器内水道组成；组件光路系统由光分配器和触发光纤组成，光分配器固定在阻尼电容支撑板上，触发光纤一端连接光分配器输出端、另一端压接至晶闸管的触发光口内；

散热器内部设置有安装阻尼电阻的长通孔，散热器上下端面设置有安装直流均压的方电阻以及晶闸管电压监测单元的螺纹孔，阻尼电阻安装在散热器的内部通孔内，方电阻通过螺钉紧固在散热器上、下端面上，晶闸管电压监测单元分别固定在每级散热器上端面靠近阻尼电容单元一侧。

进一步，方电阻底部端面设有用于散热的散热面，方电阻的散热面涂导热脂后通过螺钉将其紧固在散热器上下端面。

进一步，晶闸管电压监测单元包括晶闸管电压监测板和保护壳，保护壳采用绝缘材料制作，保护壳采用螺钉紧固在散热器上端面的一侧。

进一步，阻尼电容支撑板采用防火绝缘材质，阻尼电容器分两排均压排布在阻尼电容支撑板上，阻尼电容器接线端靠近硅堆单元一侧。

进一步，在框架的左角铝和右角铝上均设有用于晶闸管组件整体吊装的吊装孔。

进一步，水管分为长水管和短水管，短水管连接相邻两个散热器的出水口与进水口，长水管连接相隔两个散热器的出水口与进水口。

进一步，框架的左角铝、右角铝之间连接有光纤支架，连接光分配器和晶闸管的触发光纤通过光纤支架绑扎固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1、本发明中框架为由左角铝、右角铝、绝缘横梁、绝缘支撑板构成的矩形框架，硅堆单元、阻尼电容单元、反向恢复期保护单元均采用模块化整体安装于框架上，整体结构紧凑，换流阀组件结构简单，组件内部零部件数量少，故障率低，经济性好。

2、本发明采用光直接触发作为晶闸管换流阀的触发方式，其具有触发信号可靠、触发一致性好，可避免电磁干扰等特点。

3、本发明所涉及的晶闸管换流阀组件采用模块化的结构设计，具有外部接口单一、安装方便、接口通用的优点。

4、本发明所涉及的晶闸管换流阀组件尺寸小，包装、运输、安装方便。

附图说明

图1为一种特高压直流输电光控换流阀组件的主视图；

图2为一种特高压直流输电光控换流阀组件的俯视图；

图3为一种特高压直流输电光控换流阀组件的侧视图

图4为一种特高压直流输电光控换流阀组件的三维视图；

图中：1-左角铝；2-右角铝；3-左母线；4-右母线；5-绝缘拉环；6-绝缘横梁；7-晶闸管；8-水管；9-散热器；10-方电阻；11-晶闸管电压监测单元；12-光分配器；13-阻尼电容器；14-阻尼电容支撑板；15-晶闸管反向恢复期保护电路板；16-冲击电容；17-绝缘支撑板；18-光纤支架；19-阻尼电阻；20-左轭；21-右轭。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明的特高压直流输电光控晶闸管换流阀组件，其主视图如图1所示，俯视图如图2所示，侧视图如图3所示，三维图如图4所示。

本发明的光控晶闸管换流阀组件包括：框架、硅堆单元、阻尼电容单元、反向恢复期保护单元、组件水系统、组件光路系统。所述硅堆单元、阻尼电容单元、反向恢复期保护单元均采用模块化设计，可整体直接安装于框架上。

所述框架由左角铝1、右角铝2、绝缘横梁6、绝缘支撑板17、光纤支架18以及各零件间的连接弯板共同构成，各零部件之间均采用螺栓连接。框架是整个晶闸管组件的支撑结构，晶闸管组件的其余子模块均装配在框架上。其中，在框架的左角铝1和右角铝2上均有用于晶闸管组件整体吊装的吊装孔。

所述硅堆单元是整个晶闸管换流阀组件的核心子模块。由左轭20、右轭21、绝缘拉环5以及碟弹单元将光控晶闸管7和散热器9压接在一起组成了硅堆单元的主体。其中，所述压紧单元和碟弹单元为硅堆提供持续压紧力，在压紧力作用下，光控晶闸管和散热器被紧紧压接在一起。左母线3、右母线4压接在最外侧两个散热器端面上。散热器内部设置有安装阻尼电阻19的长通孔，散热器上下端面设置有安装直流均压的方电阻10以及晶闸管电压监测单元11的螺纹孔，阻尼电阻19安装在散热器9的内部通孔内，方电阻10通过螺钉紧固在散热器上、下端面上，晶闸管电压监测单元11分别固定在每级散热器上端面靠近阻尼电容单元一侧。

方电阻10底部端面设有用于散热的散热面，方电阻10的散热面涂导热脂后通过螺钉将其紧固在散热器上下端面。晶闸管电压监测单元11包括晶闸管电压监测板和保护壳，保护壳采用绝缘材料制作，保护壳采用螺钉紧固在散热器上端面的一侧。

所述阻尼电容单元通过左右两个弯板连接至组件框架。阻尼电容单元由阻尼电容器13和阻尼电容支撑板14组成，阻尼电容支撑板采用防火绝缘材质，阻尼电容器分两排均压排布在阻尼电容支撑板14上。其中阻尼电容器接线端靠近硅堆一侧。

所述晶闸管反向恢复期保护单元主要由冲击电容16和晶闸管反向恢复期保护电路板15组成。冲击电容16和晶闸管反向恢复期保护电路板15均固定在组件框架的绝缘支撑板上。冲击电容以及晶闸管反向恢复期保护电路板均采用铜母排作为电位连接线，冲击电容和反向恢复期保护电路板串联后，再使用铜母线将其两端分别连接至左角铝1、右角铝2。

所述晶闸管组件的水系统主要由水管8和散热器内水道组成。

其中水管分为长水管和短水管，短水管连接相邻两个散热器的出水口与进水口，长水管连接相隔两个散热的出水口与进水口。该类型水道的特点是：每相邻两根长水管中冷却水流向相反。

所述晶闸管组件的光路系统由光分配器12和触发光纤组成。光分配器固定在阻尼电容支撑板14上，光分配器的接线端竖直向下。触发光纤一端连接光分配器输出端，另一端压接至光控晶闸管的触发光口内。框架的左角铝1、右角铝2之间连接有光纤支架18，连接光分配器和晶闸管7的触发光纤通过光纤支架18绑扎固定。

最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。