晶閘管箝位組件的改進或有關晶閘管箝位組件的改進的制作方法
【專利摘要】一種箝位故障檢測器組件（30；50；70）包括：易碎電磁輻射導管（32），其在至少一個晶閘管箝位組件（10）的第一部分（34）和第二部分（36）之間延伸。該檢測器組件（30；50；70）還包括：電磁輻射源（31），其被布置成與所述易碎導管（32）的第一端通信；以及電磁輻射檢測器（33），其被布置成與所述易碎導管（32）的第二端通信。所述易碎導管（32）在所述晶閘管箝位組件（10）或每個晶閘管箝位組件（10）的第一部分（34）和第二部分（36）遠離彼此移動時破裂，以中斷從所述電磁輻射源（31）到所述電磁輻射檢測器（33）的電磁輻射傳輸。當從所述電磁輻射源（31）發送的電磁輻射被中斷時，所述電磁輻射檢測器（33）指示箝位故障。
【專利說明】晶閘管箝位組件的改進或有關晶閘管箝位組件的改進
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種箝位故障檢測器、一種箝位故障檢測器組件以及一種對至少一個晶閘管箝位組件內的箝位故障進行檢測的方法。
【背景技術】
[0002]大功率晶閘管形成高壓直流(HVDC)系統和柔性交流輸電系統(FACTS)中使用的晶閘管閥的一部分，大功率晶閘管需要在各對散熱器之間的高壓力下得以箝位。典型的箝位壓力是12.5Mpa，對于115mm直徑的晶閘管而言，其等于135kN的箝位力。
[0003]這些晶閘管和散熱器的共同布置是所謂的“晶閘管箝位組件”，其示意性地顯示在圖1 (a)和圖1 (b)中。
[0004]晶閘管箝位組件10包括一堆串聯連接的晶閘管12，每個晶閘管12均位于一對散熱器14之間。示出的布置包括六個晶閘管12，但是晶閘管的數量可以多于或少于6。散熱器是水冷式的，盡管其他的冷卻方法也是可能的。
[0005]晶閘管箝位組件10的每一端均由板16限定，彈簧構件18抵靠板16，以使相應的晶閘管12和散熱器14偏置成彼此壓縮接合。
[0006]各個承拉構件20在晶閘管箝位組件10的兩側延伸，以保持板16與這一堆晶閘管12的壓縮接合。
[0007]通常地，每個承拉構件20由高強度、纖維增強的復合的箝位帶22限定。
[0008]由每個承拉構件20所施加的非常大的箝位力意味著可能出現帶22的故障(即，拉斷)。承拉構件20的故障導致施加到這一堆晶閘管12的箝位力至少部分地損失。
[0009]在晶閘管箝位組件10工作的過程中(即，當晶閘管箝位組件10所位于的晶閘管閥承載電流時)，箝位力的部分損失導致每個晶閘管12的內部熱阻抗迅速增大。內部熱阻抗的這種迅速增大導致晶閘管12過熱并且在進一步工作的數十秒內出現故障。
[0010]在晶閘管箝位組件10工作的過程中，箝位力的全部損失導致晶閘管箝位組件10的結構瓦解，各個晶閘管彼此分離。晶閘管的分離造成相關聯的晶閘管閥內的開路，然而這種晶閘管閥通常工作在非常高的電壓下，該非常高的電壓意味著開路不可能維持很久。繼而，發展成可以將晶閘管12進行旁路的電弧。電弧非常快地產生巨大的能量，因此造成嚴重的火災風險。
[0011]因此，需要對現有的晶閘管箝位組件進行改進，使得在箝位力有損失的情況下，這些晶閘管箝位組件允許執行一個或多個緩解步驟來降低隨后的晶閘管故障和/或火災的可能性。
【發明內容】
[0012]根據本發明的第一方面，提供了一種用于晶閘管箝位組件的箝位故障檢測器，該箝位故障檢測器包括:
[0013]易碎電磁輻射導管，其在至少一個晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分之間可延伸；
[0014]電磁輻射源，其被布置成與所述易碎導管的第一端通信；以及
[0015]電磁輻射檢測器，其被布置成與所述易碎導管的第二端通信；
[0016]所述易碎導管在所述晶閘管箝位組件或每個晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分遠離彼此移動時可破裂，以中斷從所述電磁輻射源到所述電磁輻射檢測器的電磁輻射的傳輸；并且
[0017]所述電磁輻射檢測器被配置成當從所述電磁輻射源發送的電磁輻射被中斷時，指示箝位故障。
[0018]提供易碎電磁輻射導管使得箝位力的損失(S卩，導致晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分遠離彼此移動的機械故障)能夠經由易碎導管的破裂轉換成容易被檢測出的電磁輻射的傳輸的中斷。
[0019]這種破裂使得能夠在晶閘管過熱并且出現故障之前或者火災爆發之前，采取緩解步驟(例如，阻止(tripping)至晶閘管閥的輸入能量源)。
[0020]根據本發明的第二方面，提供了一種箝位故障檢測器組件，該箝位故障檢測器組件包括:
[0021]易碎電磁輻射導管，其在至少一個晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分之間延伸；
[0022]電磁輻射源，其被布置成與所述易碎導管的第一端通信；以及
[0023]電磁輻射檢測器，其被布置成與所述易碎導管的第二端通信；
[0024]所述易碎導管在所述晶閘管箝位組件或每個晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分遠離彼此移動時破裂，以中斷從所述電磁輻射源到所述電磁輻射檢測器的電磁輻射的傳輸；并且
[0025]當從所述電磁輻射源發送的電磁輻射被中斷時，所述電磁輻射檢測器指示箝位故障。
[0026]如上所述，提供易碎電磁輻射導管允許易碎導管破裂，以在晶閘管過熱并且出現故障之前或者火災爆發之前來啟動緩解步驟(例如，阻止輸入能量源到晶閘管閥)。
[0027]優選地，易碎導管纏繞在所述晶閘管箝位組件或每個晶閘管箝位組件周圍。由于不需要額外的元件，因此能夠相對廉價地實現將易碎導管纏繞在所述晶閘管箝位組件或每個晶閘管箝位組件周圍，同時有助于確保當相關聯的晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分遠離彼此移動時，該易碎導管破裂。
[0028]可選擇地，易碎導管被固定地設置到所述晶閘管箝位組件或每個晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分中的每一個部分上。將易碎導管固定地設置到第一部分和第二部分上提供了一種直接的方式來助于確保當第一部分和第二部分遠離彼此移動時，該易碎導管破裂，并且在某些情況下，將易碎導管固定地設置到第一部分和第二部分上可以無需將該易碎導管纏繞在所述晶閘管箝位組件或每個晶閘管箝位組件周圍，這在其他方面可能證明是麻煩的。
[0029]在本發明的一個優選的實施例中，各個晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分中的每一個部分位于或鄰近于所述晶閘管箝位組件的相應端。這種布置使得針對某一給定的箝位力損失，第一部分和第二部分之間的相對移動量最大化，因此有助于確保易碎導管的破裂。
[0030]易碎導管可以在所述晶閘管箝位組件或每個晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分之間朝著或鄰近于沿著相應的晶閘管箝位組件的中間延伸的中線延伸。沿著這種中線放置的晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分在位于該箝位組件的一側處的承拉構件(即，箝位帶)出現故障的情況下，將遠離彼此移動，因此以前述方式布置易碎導管有助于確保在這些承拉構件中的任一個出現故障的情況下，單個易碎導管破裂。
[0031]在本發明的另一個優選的實施例中，易碎導管在所述晶閘管箝位組件或每個晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分之間在承拉構件線上或鄰近于該承拉構件線延伸，該承拉構件線與承拉構件相一致鋪設，該承拉構件同時起到對所述相應的晶閘管箝位組件進行箝位的作用。這種布置有助于確保在給定的承拉構件出現故障時，易碎導管破裂。
[0032]可選擇地，易碎導管包括多個互連的易碎導管部分，每個易碎導管部分均與相應的晶閘管箝位組件相關聯。包含多個易碎導管部分易于本發明的安裝和維護。
[0033]優選地，易碎導管是光纖或包含光纖。光纖是電絕緣的，因此例如能夠被安全地接近于高壓晶閘管閥來使用。
[0034]電磁輻射源可以發出可見的和/或紅外的電磁頻譜的輻射。這種布置是容易開展的，并且因為不需要額外的系統(諸如，冷卻系統)而具有低功率需求。
[0035]在本發明的又一優選的實施例中，電磁輻射源是LED或包含LED。LED容易獲得并且相對便宜。此外，LED的工作通常不會表現出對技工或維護技術人員造成傷害的風險。
[0036]合宜地，電磁輻射檢測器是可見輻射檢測器和/或紅外輻射檢測器。
[0037]根據本發明的第三方面，提供了一種對至少一個晶閘管箝位組件內的箝位故障進行檢測的方法，該方法包括步驟:
[0038](a)在所述晶閘管箝位組件或每個晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分之間延伸易碎電磁輻射導管，并且將所述易碎導管配置成在所述晶閘管箝位組件或每個晶閘管箝位組件的第一部分和第二部分遠離彼此移動時破裂；
[0039](b)將電磁輻射源布置成與所述易碎導管的第一端通信；
[0040](c)將電磁輻射檢測器布置成與所述易碎導管的第二端通信；以及
[0041](d)當從所述電磁輻射源發送到所述電磁輻射檢測器的電磁輻射由于所述易碎導管破裂而中斷時，指示箝位故障。
[0042]本發明的方法具有與上文中提到的本發明的第一方面和第二方面相關聯的優點。【專利附圖】
【附圖說明】
[0043]現在通過非限制性示例的方式，結合附圖來對本發明的優選實施例進行描述，其中:
[0044]圖1 (a)示出了傳統的晶閘管箝位組件的第一側的正視圖；
[0045]圖1 (b)示出了圖1 (a)中所示的晶閘管箝位組件的平面圖；
[0046]圖2示出了根據本發明的第一實施例的箝位故障檢測器組件；
[0047]圖3示出了圖2中所示的箝位故障檢測器組件的一個變體；
[0048]圖4示出了圖2中所示的在第一故障模式下的箝位故障檢測器組件；
[0049]圖5示出了根據本發明的第二實施例的箝位故障檢測器組件；以及[0050]圖6示出了根據本發明的第三實施例的箝位故障檢測器組件。
【具體實施方式】
[0051]根據本發明的第一實施例的箝位故障檢測器組件大體上由附圖標記30來表示。
[0052]檢測器組件30包括光纖42形式的易碎電磁輻射導管32，該易碎電磁輻射導管32在第一晶閘管箝位組件IOa的第一部分34和第二部分36之間延伸。
[0053]特別地，在示出的實施例中，易碎導管32纏繞晶閘管箝位組件IOa—又四分之一圈。在其他實施例(未示出)中，易碎導管32可以纏繞晶閘管箝位組件IOa多于或少于一又四分之一圈。
[0054]在本發明的又一些實施例中，易碎導管32還可以被纏繞在第二晶閘管箝位組件IOb周圍，正如圖3中部分地顯示的。在第一晶閘管箝位組件IOa和第二晶閘管箝位組件IOb之間延伸的易碎導管32的長度的確如此處于松弛狀態，從而使箝位故障出現錯誤指示的可能性最小化。
[0055]返回到圖2中所示的檢測器組件30，第一部分34和第二部分36中的每一個部分位于晶閘管箝位組件10的相應端處，并且更具體地，位于晶閘管箝位組件10的兩端處的相應板16上。
[0056]易碎導管32沿著中線38 (正如圖1 (b)和圖4中所示)纏繞在晶閘管箝位組件IOa的周圍，該易碎導管32從晶閘管箝位組件10的中間向下延伸。
[0057]在本發明的其他實施例(未示出)中，易碎導管32在第一部分34和第二部分36之間在承拉構件線40 (正如圖1 (b)和圖4中所示)上或鄰近于承拉構件線40延伸，承拉構件線40與承拉構件20相一致鋪設，所述承拉構件20同時起到對晶閘管箝位組件IOa進行箝位的作用。在某些這種實施例中，易碎導管32可以形成復合帶22的一部分或者與復合帶22形成為一個整體，復合帶22限定承拉構件20。
[0058]檢測器組件30還包括:電磁輻射源31，其被布置成與易碎導管32的第一端通信；以及電磁輻射檢測器33，其被布置成與該易碎導管32的第二端通信。
[0059]電磁輻射源31是發出可見的電磁頻譜的輻射的LED。在本發明的其他實施例中，電磁輻射源可以發出紅外的電磁頻譜或另一電磁輻射頻譜的輻射。
[0060]電磁輻射檢測器33是光接收器形式的可見輻射檢測器。在本發明的其他實施例中，電磁輻射檢測器可以是紅外輻射檢測器。
[0061]電磁輻射源31和電磁輻射檢測器33中的每一個均位于保護柜(未示出)中，該保護柜與晶閘管箝位組件10間隔開，并且合宜地處于地電勢下。
[0062]在其他實施例(未示出)中，電磁輻射源31和電磁輻射檢測器33被安裝在一個或多個晶閘管驅動單元上，每個晶閘管驅動單元位于相應的晶閘管12附近。這些驅動單元是自供電的并且與地隔離，因此減少了對長距離的易碎導管32的需要。
[0063]在使用中，電磁輻射源31發出可見輻射頻譜的輻射(S卩，光)，該輻射由易碎導管32被傳輸到電磁福射檢測器33。
[0064]在一個或兩個承拉構件20出現故障的情況下，檢測器組件30起到如下作用。
[0065]承拉構件20的拉斷(正如圖4中示意性示出的)能夠導致板16的一側遠離相鄰的散熱器14移動，這引起箝位力的部分損失。[0066]板的移動導致第一部分34和第二部分36遠離彼此移動。第一部分34和第二部分的這種移動使在第一部分34和第二部分36之間延伸的易碎導管32破裂，因此中斷了光到電磁福射檢測器33的傳輸。
[0067]對于這種中斷，電磁輻射檢測器33指示已經發生了箝位故障，并且啟動阻止供應到晶閘管箝位組件10的輸入能量源的形式的緩解步驟。
[0068]除上述的箝位力的部分損失之外，一個或兩個承拉構件20的拉斷也能夠引起整個一塊板16遠離相鄰的散熱器14移動，這引起箝位力的全部損失。
[0069]在這種情況下，第一部分34和第二部分36再次遠離彼此移動，導致易碎導管32破裂，并且導致光從LED (B卩，電磁輻射源31)到光接收器(即，電磁輻射檢測器33)的傳輸中斷。
[0070]因此，電磁輻射檢測器33再次指示已經發生箝位故障并且啟動緩解步驟。
[0071]根據本發明的第二實施例的箝位故障檢測器組件50示意性地顯示在圖5中。
[0072]第二檢測器組件50類似于第一檢測器組件30，并且相同的特征使用相同的附圖標記來表示。
[0073]第二檢測器組件50包括光纖42形式的易碎導管32，該易碎導管32在位于第一晶閘管箝位組件IOa的相應的板16上的第一部分34和第二部分36之間延伸。
[0074]易碎導管32僅在第一部分34和第二部分36之間延伸，并且不纏繞在第一晶閘管箝位組件IOa的周圍。與第一檢測器組件30不同的是，易碎導管32在第一部分34和第二部分36的每一部分處被固定地設置到晶閘管箝位組件10上。箝位板52提供了期望的固定。
[0075]易碎導管32延伸到第二晶閘管箝位組件IOb (部分地示出在圖5中)，并且通過另一箝位板52被固定地設置到第二晶閘管箝位組件IOb的第一部分34和第二部分36上(僅示出了第二晶閘管箝位組件IOb的第二部分36)。
[0076]在本發明的其他實施例中，易碎導管32僅在單個晶閘管箝位組件IOa的第一部分34和第二部分36之間延伸。
[0077]優選地，第一晶閘管箝位組件IOa和第二晶閘管箝位組件IOb之間的易碎導管的長度以松弛的狀態延伸，從而使箝位故障出現錯誤指示的可能性最小化。
[0078]在使用中，第二檢測器組件50以與第一檢測器組件30相似的方式起作用。
[0079]在承拉構件20中的一個或兩個出現故障的情況下，第一部分34和第二部分36再次遠離彼此移動，并且使易碎導管32破裂。
[0080]這中斷了光到光接收器(S卩，電磁輻射檢測器33)的傳輸，這因此指示了箝位故障并且啟動緩解步驟。
[0081]根據本發明的第三實施例的箝位故障檢測器組件大體上由附圖標記70表示。
[0082]第三檢測器組件70具有與第一檢測器組件30和第二檢測器組件50中的每一個檢測器組件相似的特征，并且這些特征使用相同的附圖標記來表示。
[0083]第三檢測器組件70包括光纖42形式的易碎導管32。
[0084]該易碎導管包括多個互連的易碎導管部分72a、72b，每個易碎導管部分均與相應的晶閘管箝位組件10相關聯。
[0085]第一易碎導管部分72a通過相應的光連接器74被固定地設置到第一晶閘管箝位組件IOa的第一部分34和第二部分36上，而第二易碎導管部分72b通過其他的光連接器74被固定地設置到第二晶閘管箝位組件IOb的第一部分34和第二部分36 (圖6中僅示出了第二部分36)上。
[0086]在本發明的可能采用在電磁頻譜的不同部分下工作的電磁輻射源和檢測器的其他實施例中，可以使用其他的連接器，即，能夠傳輸相應類型的電磁輻射的任何適合的連接器。
[0087]本發明的其他實施例可以僅包括單個晶閘管箝位組件10a，從而僅包括單個相關聯的易碎導管部分72a。
[0088]互連的易碎導管部分76在第一和第二晶閘管箝位組件10之間以松弛配置的形式延伸。
[0089]在使用中，第三檢測器組件70以與第二檢測器組件50基本上相同的方式起作用。
【權利要求】
1.一種用于晶閘管箝位組件的箝位故障檢測器，包括: 易碎電磁輻射導管(32)，其在至少一個晶閘管箝位組件(10)的第一部分(34)和第二部分(36)之間可延伸； 電磁輻射源(31)，其被布置成與所述易碎導管(32)的第一端通信；以及 電磁輻射檢測器(33)，其被布置成與所述易碎導管(32)的第二端通信； 在所述晶閘管箝位組件(10)或每個晶閘管箝位組件(10)的所述第一部分(34)和所述第二部分(36)遠離彼此移動時，所述易碎導管(32)可破裂，以中斷從所述電磁輻射源(31)到所述電磁輻射檢測器(33)的電磁輻射的傳輸；并且 所述電磁輻射檢測器(33)被配置成當從所述電磁輻射源(31)發送的電磁輻射被中斷時，指示箝位故障。
2.一種箝位故障檢測器組件，包括: 易碎電磁輻射導管(32)，其在至少一個晶閘管箝位組件(10)的第一部分(34)和第二部分(36)之間延伸； 電磁輻射源(31)，其被布置成與所述易碎導管(32)的第一端通信；以及 電磁輻射檢測器(33)，其被布置成與所述易碎導管(32)的第二端通信； 在所述晶閘管箝位組件(10)或每個晶閘管箝位組件(10)的所述第一部分(34)和所述第二部分(36)遠離彼此移 動時，所述易碎導管(32)破裂，以中斷從所述電磁輻射源(31)到所述電磁福射檢測器(33)的電磁福射的傳輸；并且 當從所述電磁輻射源(31)發送的電磁輻射中斷時，所述電磁輻射檢測器(33)指示箝位故障。
3.根據權利要求2所述的箝位故障檢測器組件，其中，所述易碎導管(32)纏繞在所述晶閘管箝位組件(10)或每個晶閘管箝位組件(10)周圍。
4.根據權利要求2或3所述的箝位故障檢測器組件，其中，所述易碎導管(32)被固定地設置到所述晶閘管箝位組件(10)或每個晶閘管箝位組件(10)的所述第一部分(34)和所述第二部分(36)中的每一個部分上。
5.根據權利要求2至4中任一項所述的箝位故障檢測器組件，其中，各個晶閘管箝位組件(10)的所述第一部分(34)和所述第二部分(36)中的每一個部分位于或鄰近于所述晶閘管箝位組件的相應端處。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的箝位故障檢測器組件，其中，所述易碎導管(32)在所述晶閘管箝位組件(10)或每個晶閘管箝位組件(10)的所述第一部分(34)和所述第二部分(36)之間在沿相應的晶閘管箝位組件的中間延伸的中線(38)上或鄰近于所述中線(38)延伸。
7.根據權利要求2至5中任一項所述的箝位故障檢測器組件，其中，所述易碎導管(32)在所述晶閘管箝位組件(10)或每個晶閘管箝位組件(10)的所述第一部分(34)和所述第二部分(36)之間在所述承拉構件線(40)上或鄰近于承拉構件線(40)延伸，所述承拉構件線(40)與承拉構件(20)相一致鋪設，所述承拉構件(20)起到對所述相應的晶閘管箝位組件(10)進行箝位的作用。
8.根據權利要求1所述的箝位故障檢測器和根據權利要求2至7中任一項所述的箝位故障檢測器組件，其中，所述易碎導管(32)包括多個互連的易碎導管部分，每個易碎導管部分與相應的晶閘管箝位組件相關聯。
9.根據權利要求1或8所述的箝位故障檢測器和根據權利要求2至8中任一項所述的箝位故障檢測器組件，其中，所述易碎導管(32)是光纖或包含光纖。
10.根據權利要求1、8或9所述的箝位故障檢測器和根據權利要求2至9中任一項所述的箝位故障檢測器組件，其中，所述電磁輻射源(31)發出可見的和/或紅外的電磁頻譜的輻射。
11.根據權利要求1或權利要求8至10中任一項所述的箝位故障檢測器和根據權利要求2至10中任一項所述的箝位故障檢測器組件，其中，所述電磁輻射源(31)是LED或包含LED。
12.根據權利要求1或權利要求8至11中任一項所述的箝位故障檢測器和根據權利要求2至11中任一項所述的箝位故障檢測器組件，其中，所述電磁輻射檢測器(33)是可見的和/或紅外的輻射檢測器。
13.—種對至少一個晶閘管箝位組件內的箝位故障進行檢測的方法，包括步驟: (a)在所述晶閘管箝位組件(10)或每個晶閘管箝位組件(10)的第一部分(34)和第二部分(36)之間延伸易碎電磁輻射導管(32)，并且將所述易碎導管(32)配置成在所述晶閘管箝位組件或每個晶閘管箝位組件的所述第一部分和所述第二部分遠離彼此移動時破裂; (b)將電磁輻射源(31)布置成與所述易碎導管的第一端通信； (c)將電磁輻射檢測器(33)布置成與所述易碎導管的第二端通信；以及 Cd)當從所述電磁輻射源(31)發`送到所述電磁輻射檢測器(33)的電磁輻射由于所述易碎導管(32)破裂而中斷時，指示箝位故障。
【文檔編號】H01L25/11GK103460381SQ201180070058
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2011年4月21日 優先權日:2011年4月21日
【發明者】科林·查諾克·戴維森, 戴維·雷金納德·特雷納 申請人:阿爾斯通技術有限公司