[发明专利]可控金属氧化物避雷器、晶闸管阀开关及其过电流限制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子器件过电流保护领域，尤其涉及一种可控金属氧化物避雷器、可控金属氧化物避雷器的晶闸管阀开关及其过电流的限制方法。

背景技术

可控避雷器晶闸管阀开关主要由反并联的晶闸管器件串联组成。如图1所示，该晶闸管阀开关包括n个反并联的晶闸管SCR1、SCR2、...、SCRn。其工作状态可以描述为：当可控避雷器承受的端电压低于设定的触发阈值(晶闸管阀开关导通时刻对应的可控避雷器端电压峰值)时，晶闸管阀开关始终处于阻断状态，开关回路中只流过很小的泄露电流；当端电压超过触发阈值后，晶闸管阀开关立刻触发导通，开关回路流过短时冲击电流，直到端电压过零反向，晶闸管阀开关又恢复阻断能力。

由于晶闸管属于一种电力电子器件，受制造工艺水平的限制，其耐受过电流的能力有限值要求。以一个特高压示范工程为例进行仿真研究表明，操作过电压作用下流经晶闸管阀开关的冲击电流(I_TSM)和电流变化率(di/dt)较低，现有高压大功率晶闸管性能参数可以满足应用要求，但是在雷电过电压作用下，I_TSM和di/dt数值很大，其中I_TSM需要晶闸管管芯直径取5.0″以上才能满足要求，di/dt则远远超出现有晶闸管器件的耐受能力。晶闸管阀开关技术参数要求与现有晶闸管器件电流参数耐受能力研究结果参见下表1：

表1

晶闸管器件因过电流导致的损坏主要原因在于：当电流幅值过大或者电流上升速度过快时，器件内部硅片产生的热量来不及散失，温度急剧升高从而引发硅片局部热击穿烧毁，为破坏性的物理损坏。选择大管芯直径的晶闸管器件虽然可以提高I_TSM耐受能力，但成本增加难以接受，因此，对晶闸管阀开关回路的冲击电流幅值和变化率采取适当的措施加以限制是必须的。

可控金属氧化物避雷器晶闸管阀开关与高压直流输电(HVDC)、可控串联补偿(TCSC)、静止无功补偿(SVC)等常规领域中晶闸管阀开关相比，应用条件有本质的差别，这使得可控金属氧化物避雷器晶闸管阀开关的过电流限制不能机械地照搬已有的方法，必须结合自身的特点研究确定。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种可控避雷器晶闸管阀开关，能够减小可控避雷器晶闸管阀开关回路中瞬态冲击电流变化率。

本发明提供一种可控金属氧化物避雷器晶闸管阀开关，在晶闸管阀开关回路中串联有限流电感。

根据本发明的可控金属氧化物避雷器晶闸管阀开关的一个实施例，在晶闸管阀开关回路中串联有单个所述限流电感。

根据本发明的可控金属氧化物避雷器晶闸管阀开关的一个实施例，在晶闸管阀开关回路中在每两个晶闸管之间串联有电感值相等的限流电感。

其中，上述限流电感采用铁芯结构或者空心结构。    

进一步，限流电感的电感值取值为1-10mH。

本发明提供的可控金属氧化物避雷器晶闸管阀开关，通过在晶闸管阀开关回路中串联限流电感，减小了可控避雷器晶闸管阀开关回路中冲击电流变化率。

本发明还提供一种包括上述可控金属氧化物避雷器晶闸管阀开关的可控金属氧化物避雷器。

本发明还提供一种超、特高压输电系统用可控金属氧化物避雷器晶闸管阀开关过电流的限制方法，包括：在晶闸管阀开关回路中串联限流电感。

根据本发明的方法的一个实施例，上述在晶闸管阀开关回路中串联限流电感的步骤包括：在晶闸管阀开关回路的每两个晶闸管之间串联电感值相等的电感。

根据本发明的方法的一个实施例，上述在晶闸管阀开关回路中串联限流电感的步骤包括：在晶闸管阀开关回路的端部串联单个限流电感。

附图说明

图1示出现未采用限流措施的可控避雷器晶闸管阀开关的结构示意图；

图2示出本发明的可控避雷器晶闸管阀开关的一个实施例的结构图示意图；

图3示出本发明的可控避雷器晶闸管阀开关的另一个实施例的结构图示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

常规应用领域晶闸管阀开关工作在系统稳态工况下，流过晶闸管阀开关回路的电流量为一持续通态电流。目前已有的晶闸管限流技术均是针对系统稳态工况提出来，抑制的也是持续通态电流量。