一种IGCT换流阀的制作方法

本发明涉及高压直流输电换流阀，特别是涉及一种igct换流阀。

背景技术：

1、特高压直流输电通常采用电网换相换流技术(lcc)，其在高速发展的同时出现了一些现阶段难以解决的问题，特别是lcc换流技术采用的是半控型晶闸管器件，无法关断电流，存在换相失败的固有难题。当交流电网电压扰动时，容易造成受端换流器发生换相失败，导致直流功率输送中断、送端出现过电压等一系列问题，严重影响电网的安全稳定性。而柔性直流输电技术采用的是全控型igbt器件，其耐受过压过流能力有限，存在直流短路故障难以自清除的问题。当直流系统发生短路故障时，故障电流发展迅速且难以切断，需要借助直流断路器或是全桥型换流器来控制，大幅度地增加了工程的投资，技术经济性较差。

2、相比之下，集成门极换向晶闸管(igct)在制造工艺以及运行损耗方面取得了长足的发展。它是一种具有反向阻断能力的全控型电流控制型开关器件，具有高耐压、大通流、低导通压降、高可靠性和低制造成本等优点，其低开关频率运行特性与lcc换流技术良好契合。基于igct的换流阀可有效抵御换相失败，在故障工况下主动关断电流，缩短故障时间，降低直流系统对交流系统的扰动，提升了直流系统安全稳定运行能力。

3、由于高压和特高压直流输电换流阀的每个桥臂由多达几十个igct级串联组成，在运行时，一个桥臂上的各个igct级被看做一个整体需要同时开通和关断，但是同一桥臂上的各个igct级往往存在开通及关断时间不一致的情况，而且先被开通和后被关断的igct级会优先受到电压冲击，容易造成先被开通和后被关断的igct级过电压击穿而损坏，一般的解决方案是在igct级中的igct器件两端并联由电阻和电容串联组成的缓冲回路，以此缓冲过电压，使各个igct级两端的电压得到均衡。但是，缓冲回路的损耗与阻尼电容容值成正比，往往由于阻尼电容容值比较大而导致缓冲回路占用换流阀的损耗非常大，因此，为了保护缓冲回路，一般的解决方案是在缓冲回路的两端并联避雷器，以减小缓冲回路的电容值，从而大幅度减小换流阀的损耗，但是，这样容易造成避雷器能量越限而损坏甚至爆炸的风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种igct换流阀，用以解决现有技术存在的在igct换流阀同一桥臂上的各个igct级开通或关断时间不一致的情况下，容易造成与各个igct级并联连接的避雷器能量越限而损坏甚至爆炸的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种igct换流阀，包括有igct阀段，每个igct阀段均包括至少两个串联连接的igct级，每个igct级均包括有igct器件以及与igct器件分别并联连接的缓冲电路和igct避雷器，每个igct级上还设置有igct取能及控制单元，且igct避雷器所在的支路上串联有熔断器；

3、当igct取能及控制单元自身工作正常，且检测到对应igct两端电压超过设定的第一电压阈值后，立即下发触发信号，导通对应的igct；当igct取能及控制单元出现故障，且igct两端电压超过设定的第二电压阈值后，igct强制自导通，第一电压阈值小于第二电压阈值。

4、有益效果：本发明一方面，通过在避雷器模块所在支路上串联熔断器，能够有效避免避雷器模块能量越限甚至爆炸的风险；另一方面，第一电压阈值能够对igct起到第一级保护作用，第二电压阈值能够对igct起到第二级保护作用，而且能够避免出现igct两端的电压超过第二电压阈值的情况，起到对电路的双重保护作用，综合两个方面的作用，能够极大提高igct换流阀的稳定性，从而提高整个直流输电线路的安全性。

5、进一步地，igct阀段还包括有与其并联连接的阀段避雷器。

6、有益效果：通过在整个igct阀段两端并联避雷器，能够有效避免整个igct阀段和饱和电抗器受到过电压的冲击而损坏，具有提高整个igct阀段的稳健性的作用，以及延长igct换流阀的寿命。

7、进一步地，igct阀段还包括有与其串联连接的饱和电抗器。

8、有益效果：通过在整个igct阀段上串联饱和电抗器，能够抑制igct阀段在动作时电压发生大幅偏移和缓解电压闪变，起到稳定igct阀段电压的作用，也具有提高整个igct阀段的稳健性的作用，以及延长igct换流阀的寿命。

9、进一步地，饱和电抗器两端并联有子避雷器。

10、有益效果：通过在每级igct器件两端并联避雷器，用来限制igct关断过程产生的过电压，作为缓冲电路抑制关断过程产生的过电压的补充，不仅能够起到过电压保护的作用，而且可以减小阻尼电容容值，从而减小换流阀损耗。

11、进一步地，igct取能及控制单元与igct器件的门极相连。

12、有益效果：根据控制系统下发的控制信号控制igct级开通或关断，并实时对igct级两端的电压进行监视，当检测到本应处于关断状态的igct级却处于导通状态时，向igct级下发关断指令，避免发生换相失败的情况。

13、进一步地，缓冲电路由电阻和电容串联组成。

14、有益效果：由r1和ci串联组成的缓冲电路，能够在换流阀动作时使串联的igct级均压，同时抑制各igct级动作时产生过电压。

技术特征：

1.一种igct换流阀，包括有igct阀段，每个igct阀段均包括至少两个串联连接的igct级，每个igct级均包括有igct器件以及与igct器件分别并联连接的缓冲电路和igct避雷器，每个igct级上还设置有igct取能及控制单元，其特征在于，所述igct避雷器所在的支路上串联有熔断器；

2.根据权利要求1所述的igct换流阀，其特征在于，所述igct阀段还包括有与其并联连接的阀段避雷器。

3.根据权利要求1所述的igct换流阀，其特征在于，所述igct阀段还包括有与其串联连接的饱和电抗器。

4.根据权利要求3所述的igct换流阀，其特征在于，所述饱和电抗器两端并联有子避雷器。

5.根据权利要求1-4任一项所述的igct换流阀，其特征在于，所述igct取能及控制单元与igct器件的门极相连。

6.根据权利要求5所述的igct换流阀，其特征在于，所述缓冲电路由电阻和电容串联组成。

技术总结
本发明涉及高压直流输电换流阀技术领域，特别是涉及一种IGCT换流阀。本方案中的每个IGCT级均包括有IGCT器件以及与IGCT器件分别并联连接的缓冲电路和IGCT避雷器，且IGCT避雷器所在的支路上串联有熔断器，并根据IGCT取能及控制单元的正常和异常工作状态，分别设置不同的电压阈值导通IGCT。该方案不仅通过在避雷器模块所在支路上串联熔断器，能够有效避免避雷器模块能量越限甚至爆炸的风险，而且两级过电压保护逻辑起到对电路的双重保护作用，能够极大提高IGCT换流阀的稳定性，从而提高整个直流输电线路的安全性。

技术研发人员：黄永瑞,韩坤,范彩云,常忠廷,刘堃,袁洪涛
受保护的技术使用者：许继集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13