本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種10kV開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

開(kāi)關(guān)柜的主要作用是在電力系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電、輸電、配電和電能轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，進(jìn)行開(kāi)合、控制和保護(hù)用電設(shè)備。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的部件主要有斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、操作機(jī)構(gòu)、互感器以及各種保護(hù)裝置等組成。其主要適用于發(fā)電廠(chǎng)、變電站、石油化工、冶金軋鋼、輕工紡織、廠(chǎng)礦企業(yè)和住宅小區(qū)、高層建筑等各種不同場(chǎng)合。以晶閘管器件作開(kāi)關(guān)元件的電子式固態(tài)開(kāi)關(guān)可代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械開(kāi)關(guān)。由于該類(lèi)型的開(kāi)關(guān)中沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，被稱(chēng)為固態(tài)開(kāi)關(guān)。根據(jù)固態(tài)開(kāi)關(guān)的發(fā)展歷程,可分為混合型開(kāi)關(guān)和全固態(tài)開(kāi)關(guān)其中混合型開(kāi)關(guān)是由電力電子器件作為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)與機(jī)械式開(kāi)關(guān)并聯(lián)構(gòu)成。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的變電站中的開(kāi)關(guān)多采用上述常規(guī)設(shè)備簡(jiǎn)單堆積的模式，，雖然其工作時(shí)幾乎沒(méi)有損耗，但是其對(duì)故障電流的開(kāi)斷時(shí)間仍然受到機(jī)械式開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間的限制，并存在動(dòng)作速度慢、機(jī)械壽命短、噪音大等缺點(diǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在變電站的快速靈活的現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供的一種10kV開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)方法，該方法簡(jiǎn)單、有效且可靠；在設(shè)備源頭對(duì)高壓開(kāi)關(guān)重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的10kV全電子式的固態(tài)開(kāi)關(guān)的合分閘速度快、無(wú)弧、無(wú)光且動(dòng)作無(wú)聲響，在替代傳統(tǒng)機(jī)械斷路器的同時(shí)，避免了動(dòng)作速度慢、機(jī)械壽命短、噪音大等缺陷，能夠全面實(shí)現(xiàn)了在變電站的更快速靈活的現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)，保證了變電站的正常運(yùn)行并提高了變電站的運(yùn)行效率。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種10kV開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1.計(jì)算構(gòu)成晶閘管閥所需的晶閘管單元的數(shù)量；

步驟2.分別選取構(gòu)成所述晶閘管單元所需的靜態(tài)均壓電阻、動(dòng)態(tài)均壓電容和動(dòng)態(tài)均壓電阻；

步驟3.將所述靜態(tài)均壓電阻、動(dòng)態(tài)均壓電容和動(dòng)態(tài)均壓電阻均與晶閘管組件并聯(lián)，進(jìn)而組成所述晶閘管單元；所述晶閘管組件包括2個(gè)并聯(lián)且方向相反的晶閘管；

步驟4.串聯(lián)所述晶閘管單元，進(jìn)而組成所述晶閘管閥；

步驟5.依次連接的第一隔離刀閘、所述晶閘管閥、電流互感器和第二隔離刀閘；所述第一隔離刀閘與母線(xiàn)連接；所述第二隔離刀閘與接地電源連接。

優(yōu)選的，所述步驟1，包括：

根據(jù)晶閘管閥在運(yùn)行過(guò)程中的最大電壓及單層晶閘管的電壓限值，得到所述晶閘管閥不導(dǎo)通時(shí)的閥端電壓的表達(dá)式如下：

$\frac{V_{\max }}{n}\×f_v\×f_s\≤V_{\mathrm{BOD}}---\left(1\right)$

進(jìn)而計(jì)算得到晶閘管單元的數(shù)量n的取值范圍，并選取該取值范圍中的n的值；其中，V_max為晶閘管閥的最大閥端電壓；f_v為電壓分布因子；f_s為設(shè)計(jì)安全因子；V_BOD為單層晶閘管正向擊穿的電壓限值。

優(yōu)選的，所述步驟2，包括：

2-1.根據(jù)晶閘管的靜態(tài)特性，選取所述靜態(tài)均壓電阻；

2-2.根據(jù)所述晶閘管的反向恢復(fù)電荷的最大差值及最大閥端電壓，選取所述動(dòng)態(tài)均壓電容；

2-3.根據(jù)回路電感與所述動(dòng)態(tài)均壓電容，選取所述動(dòng)態(tài)均壓電阻。

優(yōu)選的，所述步驟2-1，包括：

根據(jù)所述晶閘管的靜態(tài)特性，需使得流過(guò)所述靜態(tài)均壓電阻的電流大于所述晶閘管的漏電流；因此，需選取的所述靜態(tài)均壓電阻R_P的阻值為：

$R_P\≤(\frac{1}{K_u}-1)\frac{U_{\mathrm{RRM}}}{I_{\mathrm{RRM}}}---\left(2\right)$

需選取的所述靜態(tài)均壓電阻R_P的最大功率值P_P為：

$P_P=\frac{K_p{\left(\frac{V_{\max }}{n}\right)}^2}{R_P}---\left(3\right)$

K_u為均壓系數(shù)；U_RRM為所述晶閘管的額定重復(fù)峰值電壓；I_RRM為與U_RRM對(duì)應(yīng)的漏電流；K_p為計(jì)算系數(shù)。

優(yōu)選的，所述步驟2-2，包括：

根據(jù)所述晶閘管的反向恢復(fù)電荷的最大差值及最大閥端電壓，得到需選取的所述動(dòng)態(tài)均壓電容C的取值范圍為：

$C\≥\frac{\mathrm{\Δ}{Q}_{\max }(n-1)}{V_{\max }(\frac{1}{K_u}-1)}---\left(4\right)$

ΔQ_max為所述晶閘管反向恢復(fù)電荷的最大差值；Ku為均壓系數(shù)。

優(yōu)選的，所述步驟2-3，包括：

根據(jù)回路電感L與所述動(dòng)態(tài)均壓電容C的電容值，得到需選取的所述動(dòng)態(tài)均壓電阻R_s取值范圍為：

$0\≤R_s\≤2\sqrt{\frac{L}{C}}---\left(5\right).$

優(yōu)選的，所述步驟4之后，包括：

在所述晶閘管閥上連接避雷器。

優(yōu)選的，所述步驟5之后，包括：

a.在所述第二隔離刀閘與所述接地電源之間安裝接地顯示器；

將所述第一隔離刀閘和所述第二隔離刀閘均安裝在隔離出線(xiàn)柜內(nèi)；

b.將所述晶閘管閥豎直安裝在豎直放置的矩形的閥柜中；

c.在所述閥柜的上端蓋板安裝軸流風(fēng)機(jī)；在所述閥柜的下端蓋板安裝進(jìn)風(fēng)口。

優(yōu)選的，所述步驟b，包括：

b-1.在所述閥柜內(nèi)側(cè)的底板上設(shè)置槽鋼，并將晶閘管閥的底端安裝在所述槽鋼中；

b-2.將所述晶閘管閥的側(cè)壁與所述閥柜內(nèi)側(cè)的側(cè)壁用絕緣子固定連接。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種10kV開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)計(jì)算晶閘管單元的數(shù)量，選取并連接組成所述晶閘管單元所需的靜態(tài)均壓電阻、動(dòng)態(tài)均壓電容和動(dòng)態(tài)均壓電阻，再依次連接的第一隔離刀閘、所述晶閘管閥、電流互感器和第二隔離刀閘，并將第一隔離刀閘與母線(xiàn)連接，第二隔離刀閘與接地電源連接。本發(fā)明提出的方法簡(jiǎn)單、有效且可靠；在設(shè)備源頭對(duì)高壓開(kāi)關(guān)重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的10kV全電子式的固態(tài)開(kāi)關(guān)的合分閘速度快、無(wú)弧、無(wú)光且動(dòng)作無(wú)聲響，在替代傳統(tǒng)機(jī)械斷路器的同時(shí)，避免了動(dòng)作速度慢、機(jī)械壽命短、噪音大等缺陷，能夠全面實(shí)現(xiàn)了在變電站的更快速靈活的現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)，保證了變電站的正常運(yùn)行并提高了變電站的運(yùn)行效率。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，通過(guò)計(jì)算晶閘管單元的數(shù)量，選取并連接組成所述晶閘管單元所需的靜態(tài)均壓電阻、動(dòng)態(tài)均壓電容和動(dòng)態(tài)均壓電阻，再依次連接的第一隔離刀閘、所述晶閘管閥、電流互感器和第二隔離刀閘，并將第一隔離刀閘與母線(xiàn)連接，第二隔離刀閘與接地電源連接；在設(shè)備源頭對(duì)高壓開(kāi)關(guān)重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單、有效且可靠，保證了10kV全電子式的固態(tài)開(kāi)關(guān)在變電站中的投運(yùn)，提高了變電站的運(yùn)行效率。

2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，通過(guò)精細(xì)選取并連接組成所述晶閘管單元所需的靜態(tài)均壓電阻、動(dòng)態(tài)均壓電容和動(dòng)態(tài)均壓電阻；準(zhǔn)確且高效的設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足廠(chǎng)家或變電站要 求的10kV全電子式的固態(tài)開(kāi)關(guān)，其合分閘速度快、無(wú)弧、無(wú)光且動(dòng)作無(wú)聲響，在替代傳統(tǒng)機(jī)械斷路器的同時(shí)，避免了動(dòng)作速度慢、機(jī)械壽命短、噪音大等缺陷，能夠全面實(shí)現(xiàn)了在變電站的更快速靈活的現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)，保證了變電站的正常運(yùn)行并提高了變電站的運(yùn)行效率。

3、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，通過(guò)將各部件的連接并置于閥柜和出線(xiàn)柜中，保證了10kV全電子式的固態(tài)開(kāi)關(guān)在變電站中的安全且高效的使用。

4、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)均壓電阻的計(jì)算，保證了動(dòng)態(tài)均壓電阻能夠準(zhǔn)確抑制回路電感與電容引起的振蕩，同時(shí)抑制晶閘管觸發(fā)開(kāi)通時(shí)電容的放電電流。

5、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，通過(guò)避雷器的使用，由于動(dòng)態(tài)均壓電阻、電容對(duì)過(guò)電壓的吸收能力有限，為了進(jìn)一步保護(hù)晶閘管，通常采用金屬氧化物避雷器與晶閘管閥并聯(lián)的方式減少過(guò)電壓產(chǎn)生的危害。

6、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，通過(guò)在所述閥柜的上端蓋板安裝軸流風(fēng)機(jī)；在所述閥柜的下端蓋板安裝進(jìn)風(fēng)口，加速了空氣的循環(huán)散熱，保證了10kV全電子式的固態(tài)開(kāi)關(guān)的良好運(yùn)行。

7、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，應(yīng)用廣泛，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種10kV開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法中10kV開(kāi)關(guān)的連接示意圖；

圖3是本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法中晶閘管閥的連接示意圖；

圖4是本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法中步驟2的流程圖；

圖5是本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法中步驟5之后的流程圖；

圖6是本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法中的10kV開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的應(yīng)用例的流程示意圖。

其中，QS1—第一隔離刀閘、TS—晶閘管閥、TA—電流互感器、QS2—第二隔離刀閘、晶閘管單元T；所述晶閘管單元T包括并聯(lián)的晶閘管組件、R_p—靜態(tài)均壓電阻、R_s—?jiǎng)討B(tài)均壓電阻、C—?jiǎng)討B(tài)均壓電阻、H—避雷器、1—軸流風(fēng)機(jī)、2—閥柜、3—絕緣子、4—隔離出線(xiàn)柜、5—槽鋼、6—進(jìn)風(fēng)口。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1至3所示，本發(fā)明提供一種10kV開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：

步驟1.計(jì)算構(gòu)成晶閘管閥TS所需的晶閘管單元T的數(shù)量，包括：

根據(jù)晶閘管閥TS在運(yùn)行過(guò)程中的最大電壓及單層晶閘管的電壓限值，得到晶閘管閥TS不導(dǎo)通時(shí)的閥端電壓的表達(dá)式如下：

$\frac{V_{\max }}{n}\×f_v\×f_s\≤V_{\mathrm{BOD}}---\left(1\right)$

進(jìn)而計(jì)算得到晶閘管單元的數(shù)量n的取值范圍，并選取該取值范圍中的n的值；其中，V_max為晶閘管閥的最大閥端電壓；f_v為電壓分布因子；f_s為設(shè)計(jì)安全因子；V_BOD為單層晶閘管正向擊穿的電壓限值。

步驟2.分別選取構(gòu)成晶閘管單元所需的靜態(tài)均壓電阻R_P、動(dòng)態(tài)均壓電容C和動(dòng)態(tài)均壓電阻R_s；

步驟3.將靜態(tài)均壓電阻R_P、動(dòng)態(tài)均壓電容C和動(dòng)態(tài)均壓電阻R_s均與晶閘管組件并聯(lián)，進(jìn)而組成晶閘管單元T；晶閘管組件包括2個(gè)并聯(lián)且方向相反的晶閘管；

步驟4.串聯(lián)晶閘管單元T，進(jìn)而組成晶閘管閥TS；

在晶閘管閥TS上連接避雷器H；

步驟5.依次連接的第一隔離刀閘QS1、晶閘管閥TS、電流互感器TA和第二隔離刀閘QS2；第一隔離刀閘QS1與母線(xiàn)連接；第二隔離刀閘QS2與接地電源連接。

如圖4所示，步驟2包括：

2-1.根據(jù)晶閘管的靜態(tài)特性，選取靜態(tài)均壓電阻R_P；即：

根據(jù)晶閘管的靜態(tài)特性，需使得流過(guò)靜態(tài)均壓電阻R_P的電流大于晶閘管的漏電流；因此，需選取的靜態(tài)均壓電阻R_P的阻值為：

$R_P\≤(\frac{1}{K_u}-1)\frac{U_{\mathrm{RRM}}}{I_{\mathrm{RRM}}}---\left(2\right)$

需選取的靜態(tài)均壓電阻R_P的最大功率值P_p為：

$P_P=\frac{K_p{\left(\frac{V_{\max }}{n}\right)}^2}{R_P}---\left(3\right)$

K_u為均壓系數(shù)；U_RRM為晶閘管的額定重復(fù)峰值電壓；I_RRM為與U_RRM對(duì)應(yīng)的漏電流；K_p為計(jì)算系數(shù)。

2-2.根據(jù)晶閘管的反向恢復(fù)電荷的最大差值及最大閥端電壓，選取動(dòng)態(tài)均壓電容C；即：

根據(jù)晶閘管的反向恢復(fù)電荷的最大差值及最大閥端電壓，得到需選取的動(dòng)態(tài)均壓電容C的電容值的取值范圍為：

$C\≥\frac{\mathrm{\Δ}{Q}_{\max }(n-1)}{V_{\max }(\frac{1}{K_u}-1)}---\left(4\right)$

ΔQ_max為晶閘管反向恢復(fù)電荷的最大差值；Ku為均壓系數(shù)。

2-3.根據(jù)回路電感與動(dòng)態(tài)均壓電容C，選取動(dòng)態(tài)均壓電阻R_s；即：

根據(jù)回路電感L與動(dòng)態(tài)均壓電容C的電容值，得到需選取的動(dòng)態(tài)均壓電阻R_s的阻值取值范圍為：

$0\≤R_s\≤2\sqrt{\frac{L}{C}}---\left(5\right).$

如圖5和6所示，步驟5之后，包括：

a.在第二隔離刀閘QS2與接地電源之間安裝接地顯示器；

將第一隔離刀閘QS1和第二隔離刀閘QS2均安裝在隔離出線(xiàn)柜4內(nèi)；

b.將晶閘管閥TS豎直安裝在豎直放置的矩形的閥柜2中；即：

b-1.在閥柜2內(nèi)側(cè)的底板上設(shè)置槽鋼5，并將晶閘管閥TS的底端安裝在槽鋼5中；

b-2.將晶閘管閥TS的側(cè)壁與閥柜2內(nèi)側(cè)的側(cè)壁用絕緣子3固定連接；

c.在閥柜2的上端蓋板安裝軸流風(fēng)機(jī)1；在閥柜2的下端蓋板安裝進(jìn)風(fēng)口6。

如圖7所示，以110kV移動(dòng)變電站主要由1臺(tái)110kV/10kV主變、若干條10kV出線(xiàn)組成，且用戶(hù)或供電系統(tǒng)提供的設(shè)計(jì)邊界條件為額定負(fù)載為5MVA、額定電壓為10.5kV、額定電流有效值為275A及短路電流峰值為22kA為例，提供一種10kV開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用例，方法包括如下步驟：

第一步：計(jì)算構(gòu)成晶閘管閥所需的晶閘管單元的數(shù)量，包括：

根據(jù)晶閘管閥在運(yùn)行過(guò)程中的最大電壓及單層晶閘管的電壓限值，得到晶閘管閥不導(dǎo)通時(shí)的閥端電壓的表達(dá)式如下：

$\frac{V_{\max }}{n}\×f_v\×f_s\≤V_{\mathrm{BOD}}---\left(1\right)$

進(jìn)而計(jì)算得到晶閘管單元的數(shù)量n的取值范圍，并選取該取值范圍中的n的值；其中，V_max為晶閘管閥的最大閥端電壓；f_v為電壓分布因子，一般取1.15；f_s為設(shè)計(jì)安全因子，一般取1.6；V_BOD為單層晶閘管正向擊穿的電壓限值，V_BOD＝6500V；

當(dāng)V_max＝1.1×10.5×1.414＝16.3kV時(shí)，n≥4.6；取n＝5。

第二步：分別選取構(gòu)成晶閘管單元所需的靜態(tài)均壓電阻、動(dòng)態(tài)均壓電容和動(dòng)態(tài)均壓電阻；晶閘管組件的作用是開(kāi)通及關(guān)斷電流，它是由10只正反并聯(lián)的晶閘管組成。光控晶閘管結(jié)構(gòu)參數(shù)由廠(chǎng)家提供。光控晶閘管的壓裝力最小為45KN，最大為60KN，這里取其典型值50KN。包括：

(1).根據(jù)晶閘管的靜態(tài)特性，選取靜態(tài)均壓電阻；即：

根據(jù)晶閘管的靜態(tài)特性，為了得到更好的均壓效果，需使得流過(guò)靜態(tài)均壓電阻的電流大于晶閘管的漏電流；因此，需選取的靜態(tài)均壓電阻R_P的阻值為：

$R_P\≤(\frac{1}{K_u}-1)\frac{U_{\mathrm{RRM}}}{I_{\mathrm{RRM}}}=(\frac{1}{0.8}-1)\frac{7500}{200\×{10}^{-3}}=9.375\mathrm{k\Ω}---\left(2\right)$

考慮在1.1倍過(guò)載的情況下，需選取的靜態(tài)均壓電阻R_P的最大功率值P_p為：

$P_P=\frac{K_p{\left(\frac{V_{\max }}{n}\right)}^2}{R_P}=\frac{0.45\×{\left(\frac{1.1\×1.414\×10.5k}{5}\right)}^2}{9.375k}=512W---\left(3\right)$

K_u為均壓系數(shù)，通常取0.8；U_RRM為晶閘管的額定重復(fù)峰值電壓，U_RRM＝7500V；I_RRM為與U_RRM對(duì)應(yīng)的漏電流，一般由晶閘管生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的I_RRM＝200mA；K_p為計(jì)算系數(shù)。

(2).根據(jù)晶閘管的反向恢復(fù)電荷的最大差值及最大閥端電壓，選取動(dòng)態(tài)均壓電容；即：

根據(jù)晶閘管的反向恢復(fù)電荷的最大差值及最大閥端電壓，得到需選取的動(dòng)態(tài)均壓電容C的電容值的取值范圍為：

$C\≥\frac{\mathrm{\Δ}{Q}_{\max }(n-1)}{V_{\max }(\frac{1}{K_u}-1)}=\frac{1000\×{10}^{-6}\×(5-1)}{1.1\×1.414\×10.5\×{10}^3\×(\frac{1}{0.8}-1)}=0.98\mathrm{uF}---\left(4\right)$

ΔQ_max為晶閘管反向恢復(fù)電荷的最大差值，一般由晶閘管生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的ΔQmax＝1000uC；Ku為均壓系數(shù)；

由于串聯(lián)器件存在開(kāi)通時(shí)間及反向恢復(fù)電荷的差異，導(dǎo)致其在開(kāi)通及關(guān)斷的過(guò)程中 會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)的電壓分配不均衡。動(dòng)態(tài)均壓電容的作用主要是吸收瞬態(tài)過(guò)電壓，將不平衡電壓控制在允許的范圍內(nèi)。

(3).根據(jù)回路電感與動(dòng)態(tài)均壓電容，選取動(dòng)態(tài)均壓電阻；動(dòng)態(tài)均壓電阻主要有兩個(gè)作用：用于抑制回路電感L與電容C引起的振蕩，同時(shí)抑制晶閘管觸發(fā)開(kāi)通時(shí)電容C的放電電流。

電容C串聯(lián)電阻R可起正阻尼作用，它可以防止R、L、C電路在過(guò)渡過(guò)程中，因振蕩在電容器兩端出現(xiàn)的過(guò)電壓損壞晶閘管。為了給LCR回路提供正阻尼，保證回路處于衰減振蕩狀態(tài)下。即：

根據(jù)回路電感L與動(dòng)態(tài)均壓電容的電容值C，得到需選取的動(dòng)態(tài)均壓電阻R_s的阻值的取值范圍為：

$0\≤R_s\≤2\sqrt{\frac{L}{C}}---\left(5\right)$

由上文計(jì)算得知，10kV母線(xiàn)短路沖擊電流峰值為22kA，求得系統(tǒng)等值阻抗：

$Z=\frac{10.5\mathrm{kV}}{1.732\×22\mathrm{kA}}\≈0.27\mathrm{\Ω}---\left(6\right)$

不計(jì)電阻，系統(tǒng)等值電感L為：

$L=\frac{0.995Z}{100\mathrm{\π}}=0.85\mathrm{mH}---\left(7\right)$

$R_s\≤2\sqrt{\frac{L}{C}}=2\sqrt{\frac{0.85\mathrm{mH}}{1\mathrm{uF}}}=58.3\mathrm{\Ω}---\left(8\right)$

動(dòng)態(tài)均壓電阻可以抑制晶閘管觸發(fā)開(kāi)通時(shí)電容C的放電電流。從抑制震蕩及抑制開(kāi)通放電電流的角度分析，通態(tài)均壓電阻的阻值在上述的計(jì)算范圍內(nèi)越大越好，但是過(guò)大的R_s會(huì)在電容C充電時(shí)產(chǎn)生較高的電壓，使晶閘管過(guò)電壓?？紤]閥大小和常見(jiàn)規(guī)格，R_s選取50Ω。

在線(xiàn)路已連接負(fù)載的情況下，晶閘管閥兩端已承受電壓。晶閘管首次觸發(fā)時(shí)(線(xiàn)路合閘時(shí))，線(xiàn)路電壓相位角可能在0～180°中的任意值。當(dāng)線(xiàn)路電壓相位角為90°時(shí)， 閥端電壓達(dá)到最大值，如在此時(shí)發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，晶閘管閥則會(huì)在導(dǎo)通的瞬間承受階躍電壓，由正弦電壓峰值到0V。在這種情況下，動(dòng)態(tài)均壓電容通過(guò)晶閘管與動(dòng)態(tài)均壓電阻回路放電，流經(jīng)電阻的電流最大值為：

$I_R=I_C=\frac{\frac{V_{\max }}{n}}{\mathrm{Xc}}=\frac{\frac{V_{\max }}{n}}{\frac{1}{2\mathrm{\πfC}}}=\frac{\frac{1.1\×1.414\×10.5}{5}\mathrm{kV}}{\frac{1}{2\mathrm{\π}\×50\×1\mathrm{\μf}}}=1.02A---\left(9\right)$

電阻功耗為：

P_R＝I_R²R＝1.02²×50＝52W (10)

第三步：將靜態(tài)均壓電阻、動(dòng)態(tài)均壓電容和動(dòng)態(tài)均壓電阻均與晶閘管組件并聯(lián)，進(jìn)而組成晶閘管單元；晶閘管組件包括2個(gè)并聯(lián)且方向相反的晶閘管；晶閘管為光控晶閘管；

第四步：串聯(lián)晶閘管單元，進(jìn)而組成晶閘管閥；

第五步：在晶閘管閥上連接避雷器；

由于動(dòng)態(tài)均壓電阻、電容對(duì)過(guò)電壓的吸收能力有限，為了進(jìn)一步保護(hù)晶閘管，通常采用金屬氧化物避雷器H與晶閘管閥并聯(lián)的方式減少過(guò)電壓產(chǎn)生的危害。金屬氧化物避雷器H具有良好的非線(xiàn)性伏安特性，當(dāng)電壓達(dá)到其拐點(diǎn)后，電流迅速增大，使電壓的進(jìn)一步升高趨于緩慢，從而達(dá)到限制過(guò)電壓的目的。避雷器H的特性參數(shù)選取參考標(biāo)準(zhǔn)DL T 605‐1996《高壓直流換流站絕緣配合導(dǎo)則》、GB 11032‐2010《交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器H》及《國(guó)際電工委員會(huì)(IEC99‐4)》對(duì)無(wú)間隙金屬氧化物避雷器H的要求；

本應(yīng)用例中的避雷器H的技術(shù)參數(shù)中的額定電壓有效值為13.7kV、持續(xù)運(yùn)行電壓有效值為11kV、直流1mA參考電壓≥17kV、殘壓峰值≤31kV及2ms方波通流容量為400A。

第六步：依次連接的第一隔離刀閘QS1、晶閘管閥、電流互感器和第二隔離刀閘QS2；第一隔離刀閘QS1與母線(xiàn)連接；第二隔離刀閘QS2與接地電源連接；

第七步：在第二隔離刀閘QS2與接地電源之間安裝接地顯示器；

第八步：將第一隔離刀閘QS1和第二隔離刀閘QS2均安裝在隔離出線(xiàn)柜內(nèi)；

第九步：將晶閘管閥豎直安裝在豎直放置的矩形的閥柜中；閥柜整體的額定電壓為12kV、額定頻率為50Hz及額定電流為1250A；即：

(1).在閥柜內(nèi)側(cè)的底板上設(shè)置槽鋼，并將晶閘管閥的底端安裝在槽鋼中；

(2).將晶閘管閥的側(cè)壁與閥柜內(nèi)側(cè)的側(cè)壁用絕緣子固定連接；

第十步：在閥柜的上端蓋板安裝軸流風(fēng)機(jī)；在閥柜的下端蓋板安裝進(jìn)風(fēng)口，以利于空氣的循環(huán)散熱，A相B相C相通過(guò)左側(cè)及右側(cè)母排與其它開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行電氣聯(lián)接。

本應(yīng)用例中的晶閘管閥還包括：閥框架組件、絕緣拉桿組件、頂壓結(jié)構(gòu)組件、散熱器組件、導(dǎo)電母排組件、閥支撐組件、靜態(tài)均壓組件和動(dòng)態(tài)均壓組件；

其中，閥框架組件的作用是支撐晶閘管組及熱管散熱器組及其它電氣組件。閥框架通過(guò)頂壓結(jié)構(gòu)組對(duì)各個(gè)晶閘管和熱管散熱器施加規(guī)定的壓裝力；它是由上下端板及支撐塊等組成，它承受的力為60KN。

絕緣拉桿組件的作用是承受頂壓結(jié)構(gòu)組件中蝶形彈簧通過(guò)上下端板施加的壓裝力，是閥的關(guān)鍵部件，它由8根M30的絕緣螺桿和64個(gè)M30絕緣螺母組成，每4根絕緣螺桿承受的力為60KN。

頂壓結(jié)構(gòu)組的作用是通過(guò)蝶形彈簧，產(chǎn)生足夠的壓裝力，并使晶閘管和散熱器閥串保持穩(wěn)定，以利于導(dǎo)電和導(dǎo)熱。它是由壓簧導(dǎo)柱、調(diào)整螺母、壓簧導(dǎo)套、碟簧組組成，按照晶閘管壓裝力要求，碟簧組產(chǎn)生的壓裝力為60KN。

熱管散熱器組件的作用傳導(dǎo)晶閘管開(kāi)通及關(guān)斷過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，防超過(guò)置晶閘管的最高工作結(jié)溫。另外的作用是導(dǎo)電。其導(dǎo)通的最大穩(wěn)態(tài)電流是1250A。散熱器組由12只散熱器組成。

導(dǎo)電母排組件的作用是在閥兩端與首端支撐框架及尾端支撐框架相連，再通過(guò)首端支撐框架及尾端支撐框架與車(chē)載變電站其它電氣柜進(jìn)行電氣連接。它是由上下端軟母排及每一晶閘管級(jí)連接軟母排組成。

閥支撐組件的作用是支撐固態(tài)開(kāi)關(guān)閥，并將閥固定在閥車(chē)上，并將固態(tài)開(kāi)關(guān)閥A 相B相C相進(jìn)行絕緣固定安裝。它是由4個(gè)10KV支柱絕緣子組成。

靜態(tài)均壓組件的作用是在晶閘管閥穩(wěn)態(tài)時(shí)，使正反并聯(lián)晶閘管均壓。它是由5只玻璃釉膜電阻及其導(dǎo)電支架組成。

動(dòng)態(tài)均壓組件的作用是在晶閘管閥瞬態(tài)開(kāi)通及關(guān)斷時(shí)，使正反并聯(lián)晶閘管均壓。它是由5只玻璃釉膜電阻及10只膜電容其導(dǎo)電支架組成。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。