申请/专利权人：国网江苏电力设计咨询有限公司;国网江苏省电力有限公司经济技术研究院;南京南瑞继保电气有限公司;南京南瑞继保工程技术有限公司

申请日：2019-01-31

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN109586170B

主分类号：H02B1/04

分类号：H02B1/04;H02B1/56;H02J3/36;H02H7/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2019.11.12#著录事项变更;2019.04.30#实质审查的生效;2019.04.05#公开

摘要：本发明公开了一种直流断路器主支路，包括：快速机械开关及其触发回路、主支路阀组、旁路开关、供能模块、通风风道、冷却风扇；所述主支路进行分层布置，其中主支路阀组、通风风道、冷却风扇、供能模块和旁路开关布置在直流断路器柜体上层，快速机械开关及其触发回路布置在下层；所述主支路阀组与旁路开关并联连接；所述主支路阀组与快速机械开关串联连接；所述触发回路电气连接于快速机械开关；所述供能模块与主支路阀组之间既存在机械连接又存在电气连接；所述通风风道的一端连接主支路阀组，另一端连接冷却风扇。本发明结构紧凑、布局合理、易于装配及维护。

主权项：1.一种直流断路器主支路，其特征在于，包括：快速机械开关及其触发回路、主支路阀组、旁路开关、供能模块、通风风道、冷却风扇；所述主支路进行分层布置，其中主支路阀组、通风风道、冷却风扇、供能模块和旁路开关布置在直流断路器柜体上层，快速机械开关及其触发回路布置在下层；所述主支路阀组与旁路开关并联连接；所述主支路阀组与快速机械开关串联连接；所述触发回路电气连接于快速机械开关；所述供能模块与主支路阀组之间既存在机械连接又存在电气连接；所述通风风道的一端连接主支路阀组，另一端连接冷却风扇；所述主支路阀组包括主支路阀组主体部分和绝缘工字梁，所述主支路阀组主体部分包括功率半导体器件硅堆、功率半导体器件驱动模块、功率半导体器件适配器、功率半导体器件缓冲回路；所述主支路阀组主体部分整体立式安装在底部绝缘工字梁上；所述主支路阀组采用强迫风冷散热，功率半导体器件硅堆正常工作时产生的热量经过通风风道，由冷却风扇排出；所述功率半导体器件驱动模块通过支撑件机械连接在功率半导体器件硅堆上；所述功率半导体器件适配器插接在功率半导体器件硅堆上；所述功率半导体器件驱动模块、功率半导体器件适配器通过同轴电缆连接；所述功率半导体器件缓冲回路与功率半导体器件硅堆并联。

全文数据：一种直流断路器主支路技术领域本发明专利属于柔性直流输电领域，具体涉及一种直流断路器主支路。背景技术随着新能源、新材料、信息技术和电力电子技术的长足发展和广泛应用，用户对用电需求、电能质量及供电可靠性等要求不断提高。国内外研究资料表明，基于直流的配电网在输送容量、可控性及提高供电质量等方面具有比交流更好的性能，可以有效提高电能质量、减少电力电子换流器的使用、降低电能损耗和运行成本、协调大电网与分布式电源之间的矛盾，充分发挥分布式能源的价值和效益。作为直流配网的关键组成部分，直流断路器起到关合、承载和开断正常回路条件下的电流、转换系统运行方式以及切断故障电流对系统实行保护等重要作用，是建设直流配网的重要设备之一。直流断路器合位运行时，仅主支路流通电流，需要对主支路结构布置进行合理设计，以满足直流断路器长期稳定的运行，以及高可靠性要求。发明内容本发明的目的是，提供一种结构紧凑、布局合理、易于装配及维护的直流断路器的主支路。为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种直流断路器主支路，包括：快速机械开关及其触发回路、主支路阀组、旁路开关、供能模块、通风风道、冷却风扇；所述主支路进行分层布置，其中主支路阀组、通风风道、冷却风扇、供能模块和旁路开关布置在直流断路器柜体上层，快速机械开关及其触发回路布置在下层；所述主支路阀组与旁路开关并联连接；所述主支路阀组与快速机械开关串联连接；所述触发回路电气连接于快速机械开关；所述供能模块与主支路阀组之间既存在机械连接又存在电气连接；所述通风风道的一端连接主支路阀组，另一端连接冷却风扇。在上述技术方案中，所述主支路阀组包括主支路阀组主体部分和绝缘工字梁，所述主支路阀组主体部分包括功率半导体器件硅堆、功率半导体器件驱动模块、功率半导体器件适配器、功率半导体器件缓冲回路；所述主支路阀组主体部分整体立式安装在底部绝缘工字梁上；所述主支路阀组采用强迫风冷散热，功率半导体器件硅堆正常工作时产生的热量经过通风风道，由冷却风扇排出；所述功率半导体器件驱动模块通过支撑件机械连接在功率半导体器件硅堆上；所述功率半导体器件适配器插接在功率半导体器件硅堆上；所述功率半导体器件驱动模块、功率半导体器件适配器通过同轴电缆连接；所述功率半导体器件缓冲回路与功率半导体器件硅堆并联。在上述技术方案中，所述功率半导体器件硅堆包括上下两个压紧板、功率半导体器件边散热器、反向串联的功率半导体器件、功率半导体器件中间散热器、碟簧组件、拉杆、上下两个进出铜排、垫块；其中，所述拉杆的两端分别和上下两个压紧板固定连接，所述功率半导体器件边散热器与反向串联的功率半导体器件的集电极接触；所述功率半导体器件中间散热器与反向串联的功率半导体器件的发射极接触；所述功率半导体器件边散热器、反向串联的功率半导体器件、功率半导体器件中间散热器构成功率半导体器件组件，所述功率半导体器件组件放置在上下两个压紧板之间，功率半导体器件组件的两端均装设有进出铜排，一端的进出铜排和压紧板之设有簧组件，一端的进出铜排和压紧板之设有垫块。在上述技术方案中，所述旁路开关通过转接铜排与上下两个进出铜排连接。在上述技术方案中，所述供能模块安装在绝缘支撑梁上，支撑梁固定于上下两个压紧板侧边，供能模块与功率半导体器件驱动模块之间电气连接。在上述技术方案中，所述通风风道，一端与功率半导体器件边散热器连接，另一端与冷却风扇连接。本发明的有益效果：1主支路阀组单元采用立式压装结构，方便旁路开关、供能系统、风道的集成安装；2采用强迫风冷散热，使主支路整体结构简单、成本低、可靠性高；3可通过增加功率半导体器件硅堆串联级数来满足不同电压等级要求。附图说明图1所示为本发明主支路一种具体实施方式的结构示意图；图2所示为本发明主支路阀组一种具体实施方式的结构示意图；图3所示为本发明功率半导体器件硅堆的一种具体实施方式的结构示意图。其中：1-快速机械开关，2-快速机械开关触发回路、3-主支路阀组、4-旁路开关、5-供能模块、6-通风风道、7-冷却风扇、8-柜体、31-功率半导体器件硅堆、32-功率半导体器件驱动模块、33-功率半导体器件适配器、34-绝缘工字梁，35-功率半导体器件缓冲回路；311-压紧板、312-功率半导体器件边散热器、313-反向串联的功率半导体器件、314-功率半导体器件中间散热器、315-碟簧组件、316-拉杆、317-进出铜排、318-垫块。具体实施方式以下结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。本发明的目的是，提供一种结构紧凑、布局合理、易于装配及维护的直流断路器的主支路。一种直流断路器主支路，包括：快速机械开关1及其触发回路2、主支路阀组3、旁路开关4、供能模块5、通风风道6、冷却风扇7。主支路进行分层布置，其中主支路阀组3、通风风道6、冷却风扇7、供能模块5和旁路开关4布置在直流断路器柜体8上层，快速机械开关1及其触发回路2布置在下层；主支路阀组3与旁路开关4并联连接；主支路阀组3与快速机械开关1串联连接；触发回路2电气连接于快速机械开关1；供能模块5与主支路阀组3之间既存在机械连接又存在电气连接；通风风道6的一端连接主支路阀组3，另一端连接冷却风扇7。主支路阀组3包括主支路阀组主体部分和绝缘工字梁34，主支路阀组主体部分包括功率半导体器件硅堆31、功率半导体器件驱动模块32、功率半导体器件适配器33、功率半导体器件缓冲回路35；主支路阀组主体部分整体立式安装在底部绝缘工字梁34上；主支路阀组3采用强迫风冷散热，功率半导体器件硅堆31正常工作时产生的热量经过通风风道6，由冷却风扇7排出；功率半导体器件驱动模块32通过支撑件机械连接在功率半导体器件硅堆31上；功率半导体器件适配器33插接在功率半导体器件硅堆上31；功率半导体器件驱动模块32、功率半导体器件适配器33通过同轴电缆连接；功率半导体器件缓冲回路35与功率半导体器件硅堆31并联。功率半导体器件硅堆31包括上下两个压紧板311、功率半导体器件边散热器312、反向串联的功率半导体器件313、功率半导体器件中间散热器314、碟簧组件315、拉杆316、上下两个进出铜排317、垫块318；其中，拉杆316的两端分别和上下两个压紧板311固定连接，功率半导体器件边散热器312与反向串联的功率半导体器件313的集电极接触；功率半导体器件中间散热器314与反向串联的功率半导体器件313的发射极接触；功率半导体器件边散热器312、反向串联的功率半导体器件313、功率半导体器件中间散热器314构成功率半导体器件组件，所述功率半导体器件组件放置在上下两个压紧板311之间，功率半导体器件组件的两端均装设有进出铜排317，一端的进出铜排317和压紧板311之设有簧组件315，一端的进出铜排317和压紧板311之设有垫块318。旁路开关4通过转接铜排与上下两个进出铜排317连接。供能模块5安装在绝缘支撑梁上，支撑梁固定于上下两个压紧板311侧边，供能模块5与功率半导体器件驱动模块32之间通过电气连接。通风风道6，一端与功率半导体器件边散热器312连接，另一端与冷却风扇7连接。以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

权利要求：1.一种直流断路器主支路，其特征在于，包括：快速机械开关及其触发回路、主支路阀组、旁路开关、供能模块、通风风道、冷却风扇；所述主支路进行分层布置，其中主支路阀组、通风风道、冷却风扇、供能模块和旁路开关布置在直流断路器柜体上层，快速机械开关及其触发回路布置在下层；所述主支路阀组与旁路开关并联连接；所述主支路阀组与快速机械开关串联连接；所述触发回路电气连接于快速机械开关；所述供能模块与主支路阀组之间既存在机械连接又存在电气连接；所述通风风道的一端连接主支路阀组，另一端连接冷却风扇。2.如权利要求1所述的一种直流断路器主支路，其特征在于，所述主支路阀组包括主支路阀组主体部分和绝缘工字梁，所述主支路阀组主体部分包括功率半导体器件硅堆、功率半导体器件驱动模块、功率半导体器件适配器、功率半导体器件缓冲回路；所述主支路阀组主体部分整体立式安装在底部绝缘工字梁上；所述主支路阀组采用强迫风冷散热，功率半导体器件硅堆正常工作时产生的热量经过通风风道，由冷却风扇排出；所述功率半导体器件驱动模块通过支撑件机械连接在功率半导体器件硅堆上；所述功率半导体器件适配器插接在功率半导体器件硅堆上；所述功率半导体器件驱动模块、功率半导体器件适配器通过同轴电缆连接；所述功率半导体器件缓冲回路与功率半导体器件硅堆并联。3.如权利要求2所述的一种直流断路器主支路，其特征在于，所述功率半导体器件硅堆包括上下两个压紧板、功率半导体器件边散热器、反向串联的功率半导体器件、功率半导体器件中间散热器、碟簧组件、拉杆、上下两个进出铜排、垫块；其中，所述拉杆的两端分别和上下两个压紧板固定连接，所述功率半导体器件边散热器与反向串联的功率半导体器件的集电极接触；所述功率半导体器件中间散热器与反向串联的功率半导体器件的发射极接触；所述功率半导体器件边散热器、反向串联的功率半导体器件、功率半导体器件中间散热器构成功率半导体器件组件，所述功率半导体器件组件放置在上下两个压紧板之间，功率半导体器件组件的两端均装设有进出铜排，一端的进出铜排和压紧板之设有簧组件，一端的进出铜排和压紧板之设有垫块。4.如权利要求3所述的一种直流断路器主支路，其特征在于，所述旁路开关通过转接铜排与上下两个进出铜排连接。5.如权利要求3所述的一种直流断路器主支路，其特征在于，所述供能模块安装在绝缘支撑梁上，支撑梁固定于上下两个压紧板侧边，供能模块与功率半导体器件驱动模块之间电气连接。6.如权利要求3所述的一种直流断路器主支路，其特征在于，所述通风风道，一端与功率半导体器件边散热器连接，另一端与冷却风扇连接。

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