[实用新型]能量释放装置及过电压钳位装置

说明书

本申请提供能量释放装置及过电压钳位装置。所述能量释放装置并联在电力系统过电压回路两端，包括第一释放装置、第二释放装置和选相装置，第一释放装置的一端与第二释放装置的一端连接构成能量释放装置的第一输入端；选相装置的一端为能量释放装置的第二输入端，选相装置的另两端分别与第一释放装置及第二释放装置的另一端连接；第一释放装置包括至少一个功率半导体硅堆组件支路，并在过电压故障后率先触发开通，第二释放装置包括至少一级快速触发开关组件支路，控制在随后开通；或者第二释放装置包括至少一个功率半导体硅堆组件支路，并在过电压故障后率先触发开通，第一释放装置包括至少一级快速触发开关组件支路，控制在随后开通。

技术领域

本申请涉及电力电子与电力系统技术领域，特别涉及能量释放装置及过电压钳位装置。

背景技术

电力电子与电力系统中很多场合需要对暂时性过电压进行限制，即对故障状态下的能量进行释放。为保护电力电子关键设备，能量释放装置需要满足两方面的需求：快速性与泄放总能量要求。

现有的故障能量释放的主要方案有：断路器、放电间隙、触发间隙、半导体晶闸管阀。

普通断路器通常采用真空或者六氟化硫气体灭弧，其特点为流过电流大，但合闸时间慢，典型合闸时间为30ms～40ms。采用这种方案进行故障能量释放，被保护设备需要耐受合闸之前的过电压，不能满足快速性的要求。

放电间隙一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整，结构较简单，其缺点是灭弧性能差，控制准确性差。

真空触发间隙由真空密封外壳、阳极、阴极和触发极等构成。阳极与阴极间的真空间隙，称作主间隙，触发极与阴极间填充介质的间隙，称作触发间隙。当真空触发间隙处于隔离高压工作状态时，如果在触发极上施加一个适当的脉冲，触发间隙就产生沿介质表面的闪光击穿，导致电流放电，于是在触发间隙中产生高密度金属蒸气等离子体，并迅速注入高压主间隙，建立起辉光放电。这种装置在一些特种装备中获得了应用，但触发间隙对内部介质要求高，制备难度大，并且控制的一致性较差。

半导体晶闸管在直流输电中应用较多，并且可以用做瞬间能量的释放装置，可以在2us的时间内开通对过电压进行限制。但晶闸管承受故障电流时间不能过长，一般不能超过20ms，电流峰值不能超过60kA。

而在特高压输电系统中，母线出现过电压时为保护换流阀等关键设备通常需要配置避雷器，为能够精确控制避雷器动作时间或动作电压，避免换流阀设备发生过电压损坏，如何设计一种10us之内投入且能够满足瞬态百kA及以上的能量释放装置成为一个难题。

实用新型内容

本申请实施例提供一种能量释放装置，并联连接在电力系统的过电压回路两端，所述能量释放装置包括第一释放装置、第二释放装置和选相装置，其中，所述第一释放装置的一端与所述第二释放装置的一端连接构成所述能量释放装置的第一输入端；所述选相装置的一端为所述能量释放装置的第二输入端，所述选相装置的另外两端分别与所述第一释放装置的另一端及所述第二释放装置的另一端连接；所述第一释放装置包括至少一个功率半导体硅堆组件支路，并控制在发生过电压故障后率先触发开通，所述第二释放装置包括至少一级快速触发开关组件支路，并控制所述第二释放装置在随后开通；或者所述第二释放装置包括至少一个功率半导体硅堆组件支路，并控制在发生过电压故障后率先触发开通，所述第一释放装置包括至少一级快速触发开关组件支路，并控制所述第一释放装置在随后开通。

根据一些实施例，至少两个所述功率半导体硅堆组件支路并联时，每一个所述功率半导体硅堆组件支路串联一个电感。

根据一些实施例，至少两个所述快速触发开关组件并联时，每一个所述快速触发开关组件串联一个电感。

根据一些实施例，所述功率半导体硅堆组件支路包括：至少一级功率半导体单级。