一种新型的可控避雷器电力电子触发开关
文献发布时间:2023-06-19 11:44:10
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。
- 一种新型的可控避雷器电力电子触发开关
- 一种具有场畸变结构的触发型过电压控制开关的可控避雷器