[實用新型]一種適用于高壓大容量交直流輸配電系統的復合型全控固態開關

有效

• 申請號: 201220280008.4
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN202917995U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 吳兆麟;江道灼
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J4/00
• 分類號: H02J4/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本實用新型涉及一種交直流輸配電系統的復合型全控固態開關，尤其是適用于10KV及以上高壓大容量交直流輸配電系統的復合型全控固態開關。?

背景技術

目前，高壓大容量交直流輸配電系統暜遍采用機械式斷路器，隨著電力系統容量的擴大，現有的機械式斷路器已難以滿足高壓大容量交直流輸配電系統不斷增長的要求。另一方面全控型固態開關雖有良好的開關特性，但受其容量及昂貴價格的限制無法在高壓大容量交直流輸配電系統中應用。?

發明內容

本實用新型的目的是提出一種適用于10KV及以上電壓的高壓大容量交直流輸配電系統的?

復合型全控固態開關。

為達上述目的，本實用新型采取的技術解決方案是：適用于高壓大容量交直流輸配電系統的復合型全控固態開關，包括由全控型固態開關器件及一組晶閘管串聯組成的固態開關支路、電容支路以及由二極管與阻抗組成的并聯支路，并聯支路中二極管的陽極與固態開關支路的陽極端連接，并聯支路中二極管的陰極與電容支路的一端連接，電容支路的另一端與固態開關支路的陰極端連接。?

本實用新型中，所述的全控型固態開關器件可以采用絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、集成門極換流晶閘管（IGCT）或門極可關斷晶閘管（GTO）。?

本實用新型中，一組晶閘管的串聯個數由所在系統的最高工作電壓決定。?

晶閘管是一種大功率半控型固態開關器件，具有容量大、價格低廉、且大量串并聯已有成熟的使用經驗等優點，目前已廣泛應用于高壓大容量輸配電系統（如HVDC、TCSC等），但它存在關斷不可控的缺點。全控型固態開關器件如絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）具有可控關斷且開關特性好、易于集成過流自動關斷保護等諸多優點，但其較之晶閘管存在容量較小且價格昂貴的不足之處。將這兩種器件有機組合，揚長避短、優勢互補，就能構成適用于高壓大容量交直流輸配電系統的復合型全控固態開關。?

本實用新型的顯著優點是系統高壓由易于大量串聯，且價格低廉的晶閘管承擔，而其與全控型固態開關器件的組合使用可實現快速關斷，大大降低系統的短路電流的幅值和存在時間。本實用新型所提出的復合型全控固態開關，還可與普通機械開關、各種限流器或其它裝置等組合，構成應用于交直流輸配電系統的短路限流式快速固態斷路器等高性能新型電氣設備。它的應用可大大降低系統中各裝置的短路電流設計耐量值，既能有效提高各設備（裝置）的可靠性，又可簡化結構、降低體積與成本，具有巨大的經濟價值。此外，本實用新型可使短路電流快速降為零，使系統原有的機械式斷路器實現零電流斷開，大大延長了機械式斷路器的電氣壽命。?

本實用新型的復合型全控固態開關能應用于10KV及以上高壓大容量交直流輸配電系統，它不僅能作為快速的固態斷路器使用，還能與其它裝置如短路限流器等結合組成各種短路限流式快速固態斷路器應用于高壓大容量交直流輸配電系統中。?

附圖說明

圖1為本實用新型的復合型全控固態開關的拓撲結構圖；?

圖2所示為本實用新型的復合型全控固態開關與橋式短路限流器組合構成的一種適用于高壓大容量交流輸配電系統的單相短路限流式快速固態斷路器的應用實例；

圖3所示為本實用新型的復合型全控固態開關與橋式短路限流器組合構成的一種適用于高壓大容量交流輸配電系統的三相短路限流式快速固態斷路器的應用實例；

圖4所示為本實用新型的復合型全控固態開關與耦合變壓器、橋式限流器組合構成的一種適用于高壓大容量交流輸配電系統的變壓器耦合單相短路限流式快速固態斷路器的應用實例；

圖5所示為本實用新型的復合型全控固態開關與耦合變壓器、橋式限流器組合構成的一種適用于高壓大容量交流輸配電系統的變壓器耦合三相短路限流式快速固態斷路器的應用實例。

具體實施方式

以下結合附圖進一步說明本實用新型。?

參照圖1，本實用新型的高壓大容量交直流輸配電系統的復合型全控固態開關（圖中虛線框所示），包括由全控型固態開關器件Q及一組晶閘管SCR?串聯組成的固態開關支路、電容支路C以及由二極管D與阻抗Z組成的并聯支路，并聯支路中二極管D的陽極與固態開關支路的固態開關器件的陽極端連接，并聯支路中二極管D的陰極與電容支路C的一端連接，電容支路C的另一端與固態開關支路的固態開關器件的陰極端連接。圖示實例中，全控型固態開關器件采用絕緣柵雙極型晶體管IGBT。?

上述一組晶閘管的串聯個數由所在系統的最高工作電壓決定。?