高压直流输电换流阀晶闸管级单元综合测试系统设计与实现

晶闸管换流阀是高压直流输电系统的核心设备,该设备运行状态直接影响了直流输电系统的运行可靠性。因此,在直流输电工程投运前及设备检修期间,电网设备运维单位有必要对换流阀晶闸管级单元进行例行测试。由于直流输电系统中晶闸管级单元数量庞大且晶闸管试验项目繁多,采用分离试验的方式,工作量巨大,因此设计并实现针对换流阀晶闸管级单元的综合测试系统具有重要工程价值。对晶闸管级单元的工作原理进行分析,结合IEC60700-1标准,提出换流阀晶闸管级单元的试验内容、原理及方法,并将开发的测试系统应用于±800 k V特高压直流输电工程换流站的晶闸管换流阀试验,测试结果证明该测试系统设计合理,满足工程应用需求。     

±800 kV特高压直流锡盟站换流阀运行试验及特殊试验

±800 kV锡盟—泰州特高压直流输电工程是中国大气污染防治行动计划的12个重点项目之一,换流站直流额定电压±800 kV,额定电流6 250 A,输电能力达到1万MW,是世界上第1条千万千瓦级的特高压直流输电工程。为保障直流输电系统运行的安全性与可靠性,在换流阀安装投运前产品必须通过型式试验的验证。西安高压电器研究院利用换流阀运行试验合成回路,模拟特高压直流输电工程用换流阀在实际运行中的各种工况,完成了锡盟站晶闸管阀的运行型式试验和附加特殊试验,验证了锡盟工程换流阀的设计可靠性,相关试验数据为晶闸管和换流阀的生产商及相关技术人员提供了设计参考。     

±660kV直流输电工程换流阀运行试验研究

晶闸管换流阀作为直流输电系统的核心设备之一,完备的型式试验是保证其安全、可靠、稳定运行的重要手段,也是其研究开发和工程应用的基础和前提条件.对宁东-山东±660 kV直流输电示范工程换流阀运行试验项目和实际试验参数进行全面介绍,阐述了换流阀合成试验方法,并展示了部分试验波形.试验结果表明该工程换流阀顺利通过试验考核,设...     

基于LC振荡回路的晶闸管阀短路电流试验

晶闸管阀短路电流试验是考核直流输电晶闸管阀耐受短路电流能力的运行型式试验项目,要求试验结果跟实际运行工况具有等价性。本文使用LC振荡回路对直流输电晶闸管阀进行短路电流试验进行研究,并利用计算机仿真技术对其进行仿真研究,以确定回路参数准确性和试验方法的有效性。结果表明以LC振荡回路产生的短路电流,满足直流输电晶闸管阀短路电流标准要求,可做为进行直流输电晶闸管阀短路试验的有效方法。     

±800 kV特高压直流输电用6英寸大功率晶闸管换流阀

现如今,中国有多条±800 kV特高压直流输电项目正在建设或正在规划之中。较高的输电电压及其较高的稳态、瞬态过压而产生的晶闸管换流阀绝缘设计难点已在云南—广东±800 kV/5 000 MW直流输电工程中得到了研究和解决,但是在向家坝—上海特高压直流输电±800 kV/6 400 MW工程中,必须采用更大功率的晶闸管,才能满足额定电流4 000 A的要求。为了满足实际工程需要,基于硅片的新一代6英寸大功率晶闸管应运而生,同时,为了满足更高直流电流的要求,在晶闸管换流阀设计中,应用了相关新的设计技术。笔者介绍了向家坝—上海特高压直流输电工程中复龙站晶闸管换流阀设计,包括阀的结构、电气设计、机械设计、阀内部电器件选择等,另外,对6英寸晶闸管的特点作了介绍。复龙站换流阀型式试验已分别在德国西门子、中国西安高压电器研究院有限责任公司完成,试验结果表明,基于6英寸晶闸管的向家坝—上海±800 kV特高压直流输电工程复龙站换流阀设计可靠,可保证向家坝—上海输电工程复龙站换流阀的长期、可靠运行。     

TCU结构换流阀组件中晶闸管级例行试验方法研究

换流阀是高压直流输电(HVDC)系统的核心装备之一,其性能直接影响整个系统的可靠性和稳定性。晶闸管级单元是高压直流换流阀中的最小单元,在直流输电工程投运前以及设备检修期间,需要对每一个阀组件晶闸管级单元进行例行试验,工作量巨大。目前没有针对TCU结构晶闸管级单元的具体例行试验方案,系统地建立一套TCU结构晶闸管级的试验方法,为换流阀的可靠运行和检修,提高必要保障和技术支持显得尤为重要。文中在分析晶闸管级单元电气原理及失效模式的基础上,结合IEC 60700-1—2008,提出了针对TCU结构晶闸管级单元的试验项目、方法,并将该例行试验方法投入实际工程中应用,通过试验验证了文中研究方法的合理性和正确性。     

高压直流输电换流阀晶闸管试验研究

针对高压直流输电换流阀晶闸管运行过程中故障率较高的问题,通过对各项试验原理进行分析,提出采用综合换流阀测试仪进行换流阀晶闸管试验的方法。应用结果表明:综合换流阀测试仪能有效检测出换流阀中有故障的晶闸管,便于运维人员及早进行检修或更换,从而有效保障直流系统的安全运行。     

现代高压直流输电技术及直流阀技术

在最近20年内高压直流晶闸管阀和高压直流输电技术的发展,使得用高压直流输电更经济、更可靠。越来越多的输电线路使用高压直流进行电力传输。现代的高压直流晶闸管阀以组件式结构、大功率和水冷晶闸管、智能晶闸管控制单元、全面的计算机阀控制和严格的试验为特征。容性换流技术、数字式光纤互感器、有源直流滤波器和连续可调交流滤波器的使用,有效地提高了高压直流输电的质量,产生了更健全的高压直流输电系统。作为新一代高压直流换流器的电压控制型换流器,使得小容量电力传输经济可行。     

换流阀晶闸管电压监视单元综合测试系统研制*

作为光控换流阀的核心设备，晶闸管电压监视单元的运行状态直接影响了直流输电系统运行可靠性，然而对其进行测试的设备受限于进口测试仪，不利于换流阀运维，因此研制晶闸管电压监视单元综合测试系统具有重要工程价值。基于晶闸管电压监视单元的工作原理，结合IEC 60700 1标准，研制一种换流阀晶闸管电压监视单元综合测试系统，并应用于晶闸管换流阀试验。通过仿真分析和试验验证，证明该测试系统设计合理，满足工程应用需求。     

高压直流输电换流阀晶闸管级在线监测技术

中国在运和在建的高压直流输电工程多达29个。直流输电工程在电网中具有重要地位,换流阀是其核心装置,其性能很大程度影响了直流输电工程的可靠性。首先给出了现有的各种高压直流输电换流阀监测技术原理,并总结了现有换流阀监测技术的局限性,之后提出了晶闸管级阻尼回路和直流均压回路参数的实时在线监测方法,完善了晶闸管触发监测单元(thyristor trigger and monitor unit,TTM)自检功能,最后通过仿真和试验验证了所提出的监测方法的有效性。使用该方法可使换流阀的年度定期检修变为状态检修,实现换流阀在运行中免维护,提高了设备可用率和可靠性。     

特高压直流输电晶闸管阀成套运行试验装置研制

成套运行型式试验装置是实现特高压直流输电(ultra high voltage direct current transmission,UHVDC)晶闸管阀研发和工程应用的基础和前提条件,在遵循IEC60700-1标准,在调研现有相关试验装置和比较试验方法的基础上,研制一套采用双注入合成试验方法的UHVDC晶闸管阀运行试验装置,为我国UHVDC晶闸管阀的研发与工程应用提供了试验支撑。介绍该装置的主回路拓扑,试验回路的工作原理及其参数设计,控制保护系统设计及其保护策略,并给出了相关试验结果,结果表明,该试验装置的研制是成功的,满足UHVDC晶闸管阀研发的需要。     

用于高压直流输电的晶闸管换流阀短路故障分析及其试验方法研究

晶闸管换流阀作为传统高压直流输电的重要设备,其可靠性和故障耐受性能与高压直流输电工程的安全可靠运行密切相关。而短路故障是晶闸管换流阀可能出现的最严重的故障之一,有必要对其进行故障分析和试验验证。文章研究了相关标准中对于短路故障的试验要求,分析了高压直流输电晶闸管换流阀的各种典型故障特性和现有的分别采用短路发电机和电容器组作为短路试验电源的两种故障电流试验方法,并从故障电流热效应等效性和故障电流试验电压等效性方面分析了两种试验方法的特点。     

±1100kV特高压直流输电工程换流阀研发产品运行试验

随着向家坝—上海、云南—广东等多项±800 kV特高压直流输电工程的顺利建成,中国在特高压直流输电线路的建设和工程运行过程中积累了丰富的经验。为了满足中国国民经济的飞速发展对电力能源的需求,建设更大输送容量的直流工程将成为下一步直流输电工程建设发展的必然趋势,而系统电压等级的提高又对换流阀产品性能提出了更高要求。用于±1 100 kV特高压直流输电工程的换流阀产品,其单级晶闸管元件运行试验最高触发电压和恢复电压分别达到5.5 kV和3.3 kV,试验电流和短路故障电流分别为5 332 A和50 kA。为保证系统运行安全,换流阀产品在投运之前,必须通过型式试验对其性能进行验证。西安高压电器研究院有限责任公司利用换流阀运行试验合成回路,模拟±1 100 kV特高压直流输电工程用换流阀在实际运行中的各种工况,完成了试品阀的运行型式试验,并对得到的试验数据进行了分析,为±1 100 kV特高压换流阀产品的设计、制造及工程运行和试验标准的制定提供了参考依据。     

晶闸管换流阀断续电流试验方法探讨

断续电流试验是高压直流输电用晶闸管换流阀的一项重要的型式试验,该试验模拟换流阀在两种不同电压下电流产生断续情况,换流阀能够正常、多次可靠触发的能力。文中讨论了在合成试验回路基础上采用电流源双六脉动桥串并联运行、增加辅助取能装置或调节电压源时序的方法进行断续电流试验,并对上述几种方法进行了比较分析。经过试验验证的晶闸管换流阀在实际直流输电工程中的良好运行证明了合成试验回路断续电流试验方法上的等效性。     

锦屏—苏南±800kV特高压直流工程晶闸管换流阀

换流阀是特高压直流输电工程中主要关键设备,其设计的可靠性直接影响直流系统的安全可靠运行。文中介绍了锦屏—苏南±800 kV特高压直流工程晶闸管换流阀主要技术参数。主要从电压应力、电流应力、水冷系统、晶闸管参数4个方面和先前投运的向家坝—上海±800 kV特高压直流工程晶闸管换流阀进行了对比分析。验证了锦屏—苏南特高压直流工程晶闸管换流阀整体性能比向家坝—上海±800 kV直流工程有所提升,可以长期安全可靠运行;同时也为后续±800 kV特高压直流工程换流阀的设计和制造奠定了良好的基础。     

一种用于高压换流阀晶闸管TCU的取能装置关键技术研究

在高压直流输电系统中,换流阀是高压直流输电系统的核心设备,TCU作为换流阀功率器件晶闸管的触发控制单元,对晶闸管的可靠触发起到至关重要的作用,TCU工作时需要从外部获取能量。文中提出了一种高压换流阀晶闸管TCU取能装置,能量来源于市电,采用工频隔离变压器、高压绝缘电缆及绝缘套进行高低电位隔离;分析介绍了该取能装置的设计要点、总体设计结构及原理、磁环参数计算、晶闸管TCU内部取能回路的工作原理及使用外部电源为TCU提供取能电源的电源参数;最后通过换流阀运行试验合成回路对高压换流阀晶闸管TCU的取能装置进行了试验验证,试验结果显示文中提出的取能装置能够满足高压直流晶闸管阀TCU在晶闸管常规运行、雷电冲击环境下及低电压工作工况下的取能要求。     

特高压直流输电系统晶闸管换流阀和换流变压器设计审核及验证(英文)

中国目前正在建设两个打破世界纪录的特高压直流输电工程,一是±800kV5000MW云南—广东直流输电工程,二是±800kV6400MW向家坝—上海直流输电工程。KEMA作为独立监理参与了这两项工程。文章叙述了为这两项直流输电工程所做的±800kVUHVDC晶闸管换流阀和换流变压器设计审核和验证遇到的一些技术问题。从设计审核和验证中发现,UHVDC换流变压器由于其模块设计而比晶闸管换流阀更具挑战性。KEMA对晶闸管换流阀和换流变压器的试验方法提出了一系列建议。     

一种晶闸管换流阀技术改造及工程应用

当前特高压直流输电容量越来越大,±800 k V/5 000 A特高压直流输电工程的额定容量已经达到8 000 MW,规划建设的后续±1 100 k V特高压直流工程容量可达11 000 MW,传输容量在受端电网所占容量比重也越来越高。在当前受端电网"弱交强直"的基本局面下,特高压直流输电工程运行的可靠性尤为重要。国家电网公司在运直流输电工程存在多种换流阀方案,近年来,某国外品牌技术路线特高压换流阀在运行过程中出现多次事故,给电网安全稳定运行带来极大影响,因此亟需对该方案换流阀进行技术改造,以提升其运行的稳定性和可靠性。结合工程实际,详细阐明改造方案,围绕其关键问题——晶闸管触发检测单元设计的缺陷,给出改造意见,并对相配套的阻尼电阻和阀模块绝缘配合重新进行设计,为验证改造方案的可行性,给出验证结果及型式试验结论。工程投运结果表明,改造后换流阀可靠性得到提高。     

±1100kV/5000A特高压直流输电换流阀非周期触发试验仿真研究与试验验证

换流阀是直流输电工程中的核心设备,除电气设计及结构设计均比较复杂外,电器元件的选择也是核心工作,随着大功率电力电子器件的飞速发展,其技术的先进性和运行的可靠性也得到了大幅度提升,6英寸晶闸管现已在特高压直流输电换流阀上得到了普遍使用。换流阀在挂网运行之前需要对其进行绝缘型式试验,绝缘型式试验是对换流阀的绝缘性能进行全面的考核,文中将对±1 100 kV直流输电换流阀绝缘型式试验中的非周期触发试验进行研究,非周期触发试验是对换流阀考核最为严格和全面的一项试验,旨在考核换流阀在操作冲击电压下通过冲击电流的能力,同时也考核了VCM对换流阀晶闸管器件开通和关断的控制及保护能力。笔者利用PSCAD仿真软件对±1 100 kV换流阀的非周期触发试验进行了仿真分析,分析结果可知,给单阀施加规定的操作冲击电压574.4 kV时,单阀通过冲击电流的能力约为6 045 A,并得到试验验证。     

向家坝-上海特高压直流示范工程复龙换流站换流阀成功通过全部型式试验

2009年9月26日,向家坝-上海±800kV特高压直流输电示范工程复龙换流站800kV、7000MW级6英寸晶闸管换流阀顺利通过全部型式试验项目考核。这一结果为特高压直流工程换流阀的研发工作以及6英寸晶闸管器件的研制工作划上了一个圆满的句号!在此之前,由许继集团生产的特高压直流示范工程奉贤换流站换流阀已于今年5月份成功通过型式试验。