一种新型的可控避雷器电力电子触发开关

技术领域

本发明涉及一种可控避雷器领域的装置，具体涉及一种新型的可控避雷器电力电子触发开关。

背景技术

特高压输电系统中，以操作过电压为代表的的过电压水平直接了设备选型和生产成本。目前特高压输电系统中采用普通避雷器来限制过电压，但随着输送功率和电压等级的提高，仅靠普通避雷器已无法满足过电压抑制需求。目前采用的方法是普通避雷器配合断路器合闸电阻来限制过电压。但断路器加装合闸电阻存在经济性差、运行可靠性不足的问题。

基于上述问题，可控避雷器应运而生，可控避雷器分为固定部分及可控部分：正常运行时开关断开，可控部分及固定部分均串入回路中，共同承担工作电压，能够降低每部分上的荷电率，降低绝缘要求，优化制造成本及使用寿命；故障情况下开关闭合，可控部分被旁路，仅固定部分串入回路，深度降低过电压水平。可控避雷器在过电压抑制方面表现良好，但其降低系统过电压的关键在于开关的快速动作。可控避雷器开关分为机械开关和电力电子开关两类，机械开关虽然建造成本低，但相对于电力电子开关由于其合闸时间较长，在动作速度上无法与电力电子开关比拟。因此电力电子开关的设计已经成为可控避雷器的研究热点。

发明内容

本发明目的在于，设计一种可靠动作的可控避雷器电力电子开关，通过检测可控避雷器两端电压，在正常情况下开关断开，可控避雷器全部接入回路中，降低荷电率，提高系统绝缘性能；故障情况下开关闭合，旁路可控部分，深度降低过电压水平，实现系统的保护。

考虑了可控避雷器参考电压和承受电压之间的关系，在提高可控避雷器承压水平和降低系统过电压水平上实现了平衡，同时保证了开关速度，能够应对雷击过电压在内的多种工况。

详细分析了可控避雷器的工作原理，给出了电力电子开关的拓扑结构，所设计的电力电子开关结构简单，实现容易，能够实现可控避雷器的可靠触发。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。

图1为可控避雷器电力电子开关拓扑结构。

图2为电压线性变化时避雷器可控部分、固定部分及总电压。

图3为电力电子开关关断时流过各个晶闸管的电流。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1中，VT1~VT5均为晶闸管，

当检测到可控避雷器两端电压低于参考电压时给VT2及VT3施加导通信号，分析此时VT2及VT3的电压情况：由于电阻及电感上电流方向为VT5→R→L，因此，VT2及VT3承受正向电压，在施加导通信号后能够导通，在VT2和VT3导通后，会将电容提供的反压施加在VT1及VT4上，强迫其关断，在关断过程完成后电流由VT1→VT5→VT4转移至VT3→VT5→VT2，但由于VT5无法流过反向电流，因此电流迅速减小至零，实现了电力电子开关的关断。

图2为电压线性变化时避雷器可控部分、固定部分及总电压。该部分对电力电子开关的实际性能进行了仿真验证，如图所示，在达到动作电压后，开关动作，可控部分被旁路，其电压下降至0，电压几乎完全由固定部分承担；当电压下降到低于动作值时开关断开，可控部分重新承压，可控避雷器恢复到初始状态。

图3为电力电子开关关断时流过各个晶闸管的电流，加粗的曲线为流过VT5的电流，可以看到，在关断瞬间，电流反向，从而被VT5阻断，实现了关断的功能。

得出结论，所提电力电子开关在正向电压大于参考电压时能够可靠动作，在正向电压低于参考电压时能够可靠关断，动作迅速，能够满足可控避雷器对于系统的保护要求。