一種換流閥中橋臂形成等電位體的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種換流閥中橋臂形成等電位體的裝置，包括：橋臂，第一類短接部件，第二類短接部件；所述橋臂包括至少一個閥塔，各閥塔包括至少兩個閥塔層，各閥塔中相鄰閥塔層之間串聯連接，各閥塔層包括至少兩個子模塊，相鄰子模塊之間串聯相連，所述子模塊包括出線級和入線級；其中，一個所述第一類短接部件設置于一個所述子模塊的出線級和入線級之間；一個所述第二類短接部件設置于一個所述閥塔層的入線端和出線端之間。
【專利說明】一種換流閥中橋臂形成等電位體的裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電氣領域，特別是涉及一種換流閥中橋臂形成等電位體的裝置。
【背景技術】
[0002] 現有的柔性直流輸電工程中換流閥主要采用MMC (Modular MultilevelConverter，模塊化多電平換流器），其中，換流閥是直流輸電工程的核心設備， 通過依次將三相交流電壓連接到直流端得到期望的直流電壓和實現對功率的控制；MMC是 一種新型的電壓變換電路，它通過將多個子模塊級聯的方式，可以疊加輸出很高的電壓，并 且還具有輸出諧波少、模塊化程度高等特點，因而在電力系統中具有廣泛的應用前景。換流 閥由多個橋臂（一般為6個橋臂）組成，每個橋臂由N個閥塔串聯，其中每個閥塔又由Μ (電 壓越高，Μ越多，如當電壓為200kV，Μ為90)個子模塊組成，其中子模塊級聯的單個子模塊 有全橋和半橋兩種結構；其中，全橋結構適合于AC/AC(直流到直流）變換，又稱為級聯Η橋 (Cascade H Bridge，CHB);模塊化多電平換流器型直流輸電系統的子模塊一般采用半橋結 構。圖1示出了半橋換流閥的結構，參照圖1，每個上橋臂或下橋臂都由η個SM級聯構成， 上下橋臂間分別串聯一個電感L0。
[0003] 上述換流閥在工作時會疊加輸出很高的電壓，為了設備和人員的安全要進行對換 流閥的耐壓能力進行試驗，其中耐壓試驗是檢驗電器、電氣設備、電氣裝置、電氣線路和電 工安全用具等承受過電壓能力的主要方法之一；耐壓試驗能有效地發現換流閥絕緣受潮， 臟污等整體缺陷，或局部設備游離性缺陷及絕緣老化具有很重要的實際意義，為了防止實 驗過程中對換流閥造成損壞，必須在試驗前使得被測的換流閥部分的橋臂形成等電位體， 這樣在耐壓試驗中不會產生電壓差使其絕緣性遭到破壞；因此如何使被試驗的換流閥部分 的橋臂形成等電位體對于耐壓試驗至關重要。
[0004] 因此，如何在柔性直流輸電工程中換流閥采用模塊化多電平換流器下，使換流閥 中橋臂形成等電位體，是本領域技術人員需要解決的技術問題。 實用新型內容
[0005] 本實用新型的目的是提供一種換流閥中橋臂形成等電位體的裝置，該裝置在柔性 直流輸電工程中換流閥采用模塊化多電平換流器下，能夠使換流閥中橋臂形成等電位體。
[0006] 為解決上述技術問題，本實用新型提供一種換流閥中橋臂形成等電位體的裝置， 該裝置包括：橋臂，第一類短接部件，第二類短接部件；
[0007] 所述橋臂包括至少一個閥塔，各閥塔包括至少兩個閥塔層，各閥塔中相鄰閥塔層 之間串聯連接，各閥塔層包括至少兩個子模塊，相鄰子模塊之間串聯相連，所述子模塊包括 出線級和入線級；
[0008] 其中，一個所述第一類短接部件設置于一個所述子模塊的出線級和入線級之間；
[0009] -個所述第二類短接部件設置于一個所述閥塔層的入線端和出線端之間。
[0010] 其中，所述第一類短接部件包括短接銅膜。 toon] 其中，所述子模塊包括：整流器，第一晶體管，第二晶體管，第一二極管，第二二極 管，電阻，電容；
[0012] 其中，整流器的正極與第一晶體管的發射極相連，整流器的負極與第一晶體管的 集電極相連，第一晶體管的基極接地；第一二極管的負極與第一晶體管的集電極相連，正極 與第一晶體管的發射極相連；第一晶體管的發射極與電阻的一端相連，第一晶體管的集電 極與第二晶體管發射極相連；第二晶體管基極接地；第二二極管的負極與第二晶體管的集 電極相連，正極與第二晶體管的發射極相連；第二晶體管的發射極與第一晶體管集電極相 連，第二晶體管的集電極與所述電阻的另一端相連；電容的兩端分別于電阻的兩端相連；
[0013] 其中，出線級和入線級為連接整流器兩端的兩條引線，一條引線連接整流器的一 端。
[0014] 其中，每個所述子模塊的出線級和入線級分別設置一個短接點，一個第二類短接 部件設置于一個閥塔層的第一個子模塊的入線級的短接點和最后一個子模塊的出線級的 短接點。
[0015] 其中，各所述閥塔層的入線端和出線端分別設置一個短接點，一個第二類短接部 件設置于一個閥塔層的入線端的短接點和出線端的短接點。
[0016] 其中，還包括：串聯諧振耐壓試驗部件，其中，所述串聯諧振耐壓試驗部件包括電 源，變頻柜，勵磁變，可調電感，其中，
[0017] 所述變頻柜一端與所述電源相連，另一端與所述勵磁變相連；所述勵磁變一端與 所述變頻柜相連，另一端與所述可調電感相連，且所述勵磁變與地線相連；所述可調電感一 端與所述勵磁變相連，另一端與被試驗的橋臂的閥塔的出線端相連，其中，第一個閥塔的出 線端與第二個閥塔的入線段相連，所述閥塔之間串聯連接，最后一個閥塔的出線端與可調 電感相連。
[0018] 其中，所述可調電感包括抽頭，所述抽頭設置于可調電感上，對可調電感進行電感 大小的調節。
[0019] 基于上述技術方案，本實用新型實施例所提供的換流閥中橋臂形成等電位體的裝 置，包括：橋臂，第一類短接部件，第二類短接部件；所述橋臂包括至少一個閥塔，各閥塔包 括至少兩個閥塔層，各閥塔中相鄰閥塔層之間串聯連接，各閥塔層包括至少兩個子模塊，相 鄰子模塊之間串聯相連，所述子模塊包括出線級和入線級；其中，一個所述第一類短接部件 設置于一個所述子模塊的出線級和入線級之間；一個所述第二類短接部件設置于一個所述 閥塔層的入線端和出線端之間。通過上述裝置能夠將柔性直流輸電工程中換流閥采用模塊 化多電平換流器下，能夠使換流閥中橋臂形成等電位體，以消除雜散參數的干擾。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚的說明本實用新型實施例或現有技術的技術方案，下面將對實施例或 現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是 本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下， 還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021] 圖1為現有技術中模塊化多電平換流器型直流輸電系統中半橋換流閥的結構示 意圖；
[0022] 圖2為本實用新型實施例提供的換流閥中橋臂的結構示意圖；
[0023] 圖3為本實用新型實施例提供的換流閥中橋臂形成等電位體的裝置；
[0024] 圖4為本實用新型實施例提供的子模塊的結構示意圖；
[0025] 圖5為本實用新型實施例提供的橋臂中各短接點的設置位置示意圖；
[0026] 圖6為本實用新型實施例提供的串聯諧振耐壓試驗的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 本實用新型的核心是提供一種換流閥中橋臂形成等電位體的裝置，該裝置在柔性 直流輸電工程中換流閥采用模塊化多電平換流器下，能夠使換流閥中橋臂形成等電位體。
[0028] 為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新 型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施 例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于 本實用新型保護的范圍。
[0029] 本實用新型是提供一種換流閥中橋臂形成等電位體的裝置，該裝置在柔性直流輸 電工程中換流閥采用模塊化多電平換流器下，能夠使換流閥中橋臂形成等電位體；其中，柔 性直流輸電兩端為換流站，中間可以采用傳統的架空線路，也可以使用地下電纜；柔性直流 輸電可以提高供電的電能質量；柔性直流輸電中換流器產生的低次諧波很少，且模塊化的 設計使得柔性直流輸電的設計、生產、安裝和調試周期短。
[0030] 參照圖1，在柔性直流輸電工程中換流閥采用模塊化多電平換流器下，可以看到其 中換流閥由多個橋臂（一般為6個橋臂）組成，每個橋臂由N個閥塔串聯，其中每個閥塔又 由Μ (電壓越高，Μ越多，如當電壓為200kV，Μ為90)個子模塊SM組成；
[0031] 其中，在上述換流閥的結構中，使被實驗換流閥的部分形成等電位體，即可以不是 整個換流閥整體都形成等電位體，而是將需要進行試驗的那部分換流閥形成等電位體，被 試驗部分以橋臂為單位，即可以是一個橋臂，也可以是兩個橋臂，最多就是整個換流閥整體 進行試驗，這樣可以得知只要可以使一個橋臂形成一個有效的等電位體，那么就可以解決 被試驗部分的各個橋臂都形成等電位的問題；
[0032] 在上述描述中換流閥中橋臂的結構示意圖可參照圖2,圖2為本實用新型實施例 提供的換流閥中橋臂的結構示意圖；在上述結構中可以得到要讓橋臂301形成等電位體， 則必須要每個閥塔302都必須為等電位，是因為每個橋臂301中各個閥塔302之間是串聯 相連的，因此只要每個橋臂301中的各個閥塔302能夠形成等電位體，則每個橋臂301就可 以形成等電位體；
[0033] 本實用新型中換流閥中橋臂形成等電位體的裝置請參見圖3,圖3為本實用新型 實施例提供的換流閥中橋臂形成等電位體的裝置；該裝置可以結合圖2和圖3,其包括：橋 臂301，第一類短接部件304,第二類短接部件303 ;橋臂301包括至少一個閥塔302,各閥塔 302包括至少兩個閥塔層，各閥塔302中相鄰閥塔層之間串聯連接，各閥塔層包括至少兩個 子模塊，相鄰子模塊之間串聯相連，所述子模塊包括出線級100和入線級200 ;其中，一個所 述第一類短接部件304設置于一個所述子模塊的出線級100和入線級200之間；一個所述 第二類短接部件303設置于一個所述閥塔層的入線端300和出線端400之間。
[0034] 其中，子模塊的入線級200和出線級100,以及閥塔層的入線端300和出線端400， 都是表示一個長度的范圍，例如閥塔層的入線端300是指從一個閥塔層的開始到該閥塔層 的第一個子模塊的入線級200之間都是該閥塔層的入線端300 ;而且由于個閥塔層之間是 串聯相連的，因此一個閥塔層的出線端400與相鄰串聯閥塔層的入線端300是個相對的概 念，其物理上表示的一根線，該線上各點在物理上的作用是一樣的；相似的各相鄰串聯子模 塊的出線級100和入線級200也是一樣的道理；因此一個第一類短接部件304可以設置與 一個子模塊的出線級100 (任意位置）和入線級200 (任意位置）之間；一個第二類短接部 件303設置于一個閥塔層的入線端300 (任意位置）和出線端400 (任意位置）之間。
[0035] 其中，一個所述第一類短接部件304設置于一個所述子模塊的出線級100和入線 級200之間，即使得一個子模塊形成等電位體，將該閥塔302中所有子模塊都用第一類短接 部件304進行短接，則該閥塔302中所有子模塊都形成等電位體；一個所述第二類短接部件 303設置于一個所述閥塔層的入線端300和出線端400之間，即使得一個閥塔層形成等電位 體，將該閥塔302中所有閥塔層都用第二類短接部件303進行短接，則該閥塔302中所有閥 塔層都形成等電位體；又因為橋臂301中每個閥塔302都是串聯相連，因為橋臂301中各個 閥塔302都形成等電位體后，該橋臂301即形成等電位體。
[0036] 其中，請參見圖4,圖4為本實用新型實施例提供的子模塊的結構示意圖；所述子 模塊可以包括：整流器407,第一晶體管401，第二晶體管402,第一二極管403,第二二極管 404,電阻405,電容406 ;
[0037] 其中，整流器407的正極與第一晶體管401的發射極相連，整流器407的負極與第 一晶體管401的集電極相連，第一晶體管401的基極接地；第一二極管403的負極與第一晶 體管401的集電極相連，正極與第一晶體管401的發射極相連；第一晶體管401的發射極與 電阻405的一端相連，第一晶體管401的集電極與第二晶體管402發射極相連；第二晶體 管402基極接地；第二二極管404的負極與第二晶體管402的集電極相連，正極與第二晶體 管402的發射極相連；第二晶體管402的發射極與第一晶體管401集電極相連，第二晶體管 402的集電極與所述電阻405的另一端相連；電容406的兩端分別于電阻405的兩端相連；
[0038] 其中，出線級100和入線級200為連接整流器407兩端的兩條引線，一條引線連接 整流器407的一端。
[0039] 可選的，所述第一類短接部件304包括短接銅膜；這里選用短接銅膜是一個優選 方案，因為銅的導電性好，性能穩定，且質地較軟，使用短接銅膜可以方便的將子模塊的出 線級100和入線級200進行短接。
[0040] 可選的，所述第二類短接部件303包括短接線；這里選用短接線進行短接是一個 優選方案，因為使用短接線方便對于閥塔層之間進行短接，其設置靈活，可根據需要進行。
[0041] 可選的，每個所述子模塊的出線級100和入線級200分別設置一個短接點，一個第 二類短接部件303設置于一個閥塔層的第一個子模塊的入線級200的短接點和最后一個子 模塊的出線級100的短接點；這里將一個第一類短接部件304設置于一個子模塊的出線級 100的短接點和入線級200的短接點；一個第二類短接部件303設置于一個閥塔層的第一 個子模塊的入線級200的短接點和最后一個子模塊的出線級100的短接點；這里的短接點 已經提前設置好，這樣做不僅可以節省短接所需要的時間，也可以使整體看起來更加整齊， 可以減少短接點的設置。
[0042] 可選的，也可以將各所述閥塔層的入線端300和出線端400分別設置一個短接點， 一個第二類短接部件303設置于一個閥塔層的入線端300的短接點和出線級400的短接 點。優選的，這里的短接點可以這樣設置，將出線端400的短接點設置在靠近相鄰的閥塔層 的入線端300的位置，將入線端300的短接點設置在于出線端400相垂直的入線端300的 位置；這樣不僅節省短接所需要的時間，還可以在一定程度上節省一部分第二類短接部件 304。
[0043] 其中，可以在每個所述子模塊的出線級100和入線級200分別設置一個短接點，且 在各所述閥塔層的入線端300和出線端400分別設置一個短接點；如圖5所示，圖5為本實 用新型實施例提供的橋臂中各短接點的設置位置示意圖；按照圖5中的短接點的位置進行 短接點的設置，不僅可以節省短接所需要的時間，也可以使整個裝置看起來更加整齊，還可 以在一定程度上節省一部分第一類和第二類短接部件的使用。
[0044] 優選的，利用上述裝置可以將換流閥中的橋臂301形成等電位體，在此基礎上可 以對換流閥或者其中的部分橋臂301進行串聯諧振耐壓試驗，這樣可以有效縮短了試驗回 路，減少了雜散參數引起的串聯諧振試驗頻率不穩定性，提高了試驗品質因素，減小了對試 驗電源需求，使換流閥現場整體交流耐壓試驗簡單可行。目前進行交流耐壓試驗的方式主 要有：采用升壓試驗設備直接施加試驗電壓進行交流耐壓試驗；采用串聯諧振方式進行交 流耐壓試驗；
[0045] 其中，采用升壓試驗設備直接施加試驗電壓進行交流耐壓試驗的方式由于在現場 試驗設備太大，不宜運輸和實施，所以在高電壓等級的交流耐壓試驗現場一般不采用此方 式，而采用串聯諧振方式進行交流耐壓試驗。
[0046] 因此上述裝置還包括串聯諧振耐壓試驗部件可參見圖6,圖6為本實用新型實施 例提供的串聯諧振耐壓試驗的結構示意圖，其中，所述串聯諧振耐壓試驗部件可以包括電 源601，變頻柜602,勵磁變603,可調電感604,其中，
[0047] 變頻柜602 -端與電源601相連，另一端與勵磁變603相連；勵磁變603 -端與變 頻柜602相連，另一端與可調電感604相連，且勵磁變603與地線相連；可調電感604 -端 與勵磁變603相連，另一端與被試驗的橋臂的閥塔的出線端相連，其中，第一個閥塔的出線 端與第二個閥塔的入線段相連，所述閥塔之間串聯連接，最后一個閥塔的出線端與可調電 感604相連。
[0048]目前，串聯諧振耐壓試驗裝置基本采用調頻方式進行，其采用串聯諧振耐壓試驗 的諧振電抗器參數是固定的，因而其適用是有一定范圍的，而串聯諧振耐壓試驗的頻率 需要控制在預定工頻范圍內，串聯諧振耐壓試驗頻率計算公式
【權利要求】
1. 一種換流閥中橋臂形成等電位體的裝置，其特征在于，該裝置包括：橋臂，第一類短 接部件，第二類短接部件； 所述橋臂包括至少一個閥塔，各閥塔包括至少兩個閥塔層，各閥塔中相鄰閥塔層之間 串聯連接，各閥塔層包括至少兩個子模塊，相鄰子模塊之間串聯相連，所述子模塊包括出線 級和入線級； 其中，一個所述第一類短接部件設置于一個所述子模塊的出線級和入線級之間； 一個所述第二類短接部件設置于一個所述閥塔層的入線端和出線端之間。
2. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一類短接部件包括短接銅膜。
3. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述子模塊包括：整流器，第一晶體管，第二 晶體管，第一二極管，第二二極管，電阻，電容； 其中，整流器的正極與第一晶體管的發射極相連，整流器的負極與第一晶體管的集電 極相連，第一晶體管的基極接地；第一二極管的負極與第一晶體管的集電極相連，正極與第 一晶體管的發射極相連；第一晶體管的發射極與電阻的一端相連，第一晶體管的集電極與 第二晶體管發射極相連；第二晶體管基極接地；第二二極管的負極與第二晶體管的集電極 相連，正極與第二晶體管的發射極相連；第二晶體管的發射極與第一晶體管集電極相連，第 二晶體管的集電極與所述電阻的另一端相連；電容的兩端分別于電阻的兩端相連； 其中，出線級和入線級為連接整流器兩端的兩條引線，一條引線連接整流器的一端。
4. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，每個所述子模塊的出線級和入線級分別設 置一個短接點，一個第二類短接部件設置于一個閥塔層的第一個子模塊的入線級的短接點 和最后一個子模塊的出線級的短接點。
5. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，各所述閥塔層的入線端和出線端分別設置 一個短接點，一個第二類短接部件設置于一個閥塔層的入線端的短接點和出線端的短接 點。
6. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二類短接部件包括短接線。
7. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括：串聯諧振耐壓試驗部件，其中，所述 串聯諧振耐壓試驗部件包括電源，變頻柜，勵磁變，可調電感，其中， 所述變頻柜一端與所述電源相連，另一端與所述勵磁變相連；所述勵磁變一端與所述 變頻柜相連，另一端與所述可調電感相連，且所述勵磁變與地線相連；所述可調電感一端與 所述勵磁變相連，另一端與被試驗的橋臂的閥塔的出線端相連，其中，第一個閥塔的出線端 與第二個閥塔的入線端相連，所述閥塔之間串聯連接，最后一個閥塔的出線端與可調電感 相連。
8. 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述可調電感包括抽頭，所述抽頭設置于可 調電感上,對可調電感進行電感大小的調節。
【文檔編號】G01R31/12GK204065337SQ201420561076
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】金涌濤, 劉浩軍, 劉黎, 胡葉舟, 毛航銀, 余紹峰, 金宇波, 李晨, 曹俊平 申請人:國家電網公司, 國網浙江省電力公司電力科學研究院