[发明专利]一种大功率自冷式晶闸管阀及其安装用车

说明书

技术领域

本发明涉及高压供电设施中的固态切换开关，特别是指固态切换开关中的一种大功率自冷式晶闸管阀及其安装用车。

背景技术

随着科技的发展和人类对用电质量要求的提高，中高压大功率电力电子设备必将得到广泛地应用。在电力电子设备领域中，晶闸管、绝缘栅极型功率管(IGBT)、二极管等电气元件都主要工作在开关状态，并在不同的动态和静态过程中进行周期性转换。而在转换的每一个过程中，开关元件自身都会产生功率损耗，因此发热现象严重，如不能尽快借助散热系统将热量带走，势必影响开关元件的正常运行。如果散热不及时或不完全，热量聚集使得元件的温度过高，芯片的晶体结构会发生不可逆转的变化进而使元件失效，严重时将导致元件击穿发生短路。因此，在大功率电力电子设备的研制过程中，如何解决散热问题应当被重点考虑。

目前，用于晶闸管阀冷却的方式主要有油冷、水冷、风冷、热管散热和自然冷却。油冷方式通常应用于大型系统中，由于其存在系统庞大、冷却效率低、一次性投入大、系统维护困难、环境污染严重等缺点，因此很少被使用。在实际应用中主要采用水冷、风冷和热管散热的方式。但是这三种散热方式由于不能满足固态切换开关换流快、效率高、占地小的工作要求，因此其应用范围受到很大限制。自然冷却受晶闸管阀的运行工况和晶闸管选型的限制较大，因此其应用也不多。

目前晶闸管阀体主要采用分离式结构，将一组正反向并联的阀通过散热器组装到一起，然后根据每相需要串联元件的数量连接。其中，散热器采用普通的铝型材，整个阀体采用通风散热系统。分离式结构的优点是便于组装生产，模块化清晰简单，便于维修和更新组件。其缺点是设备体积大，引线较长，分布参数过大，可能影响整个系统的暂态性能。目前分离式结构晶闸管阀一般采取卧式固定结构，需要专门的阀室安装，因此还有不易于维护和器件更新等缺陷。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种占地小、方便移动的大功率自冷式晶闸管阀。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种大功率自冷式晶闸管阀，其特征在于：单相晶闸管阀体包括两个晶闸管阀串和对称分布的绝缘拉杆、法兰、散热片、高电位触发板、取能磁环、高压送能电缆和多个固定螺母；每两个晶闸管通过所述散热片上的软电缆，正反向并联连接组成一个晶闸管阀单元；多个所述晶闸管阀单元并联直立叠加组成晶闸管阀串，所述散热片间隔压装在每层所述晶闸管阀单元之间，两个所述晶闸管阀串正反向并联构成一个单相晶闸管阀；所述绝缘拉杆两端分别由所述固定螺母紧固在上下二所述法兰之间；所述高压送能电缆通过所述高电位触发板的取能磁环接入晶闸管阀体中；所述单相晶闸管阀体通过二动触头输入、输出电流，其中一个动触头输入电流，另一个所述动触头输出电流，所述二动触头与所述晶闸管阀体通过铜排固定在一起，所述铜排通过所述法兰固定在所述绝缘拉杆的上下两端，所述铜排上装有连通所述散热片的软铜片。

所述绝缘拉杆为耐高压高机械强度的硅脂复合材料。

所述软铜片一端连接所述铜排，另一端连接所述散热片。

所述晶闸管阀的散热设计采用瞬态功耗、瞬态热阻进行热分析和热计算。

所述晶闸管阀的电源输入端通过软电缆连接一活动接头。

所述晶闸管阀的底部设置有一个以上的绝缘子。

一种用于安装权利要求1所述的大功率自冷式晶闸管阀的安装用车，其特征在于：车体包括一台面和一背板，所述台面上对应所述晶闸管阀底部绝缘子的位置设置有安装孔，所述背板上部设置有与单相晶闸管阀体数量相对应的绝缘子。

所述车体上间隔设置有绝缘板，将每个所述单相晶闸管阀体分开。

所述绝缘板采用环氧树脂板制成，用尼龙螺钉固定在所述车体上。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用将晶闸管阀元件、保护电路、散热元件有机的整合到一起的设计方法，使得晶闸管阀体结构紧凑，引线有效缩短，分布参数小，有利于晶闸管阀的快速换流。2、本发明根据晶闸管阀的运行状态进行散热设计和结构设计，将晶闸管阀的散热方式确定为自冷式散热，不需要外加任何冷却设备，缩小体积降低成本，提高了装置的可靠性。3、本发明综合考虑绝缘、通流能力、机械强度等因素，采用借鉴于开关柜的手车柜式结构，使得该装置易于安装维护和器件更新。

附图说明

图1是晶闸管阀电气连接示意图

图2是本发明的阀体器件示意图

图3是本发明自冷式晶闸管阀体俯视示意图

图4是本发明晶闸管阀所在的固态切换开关正常运行时示意图