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。     

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。     

±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。     

高压直流换流阀用集成式阻尼电容器设计与验证

阻尼电容作为晶闸管换流阀的重要组成元件,与阻尼电阻串联构成阻尼回路,并联于晶闸管两端,实现串联晶闸管的动态均压,抑制换相过冲,其参数及结构设计是换流阀设计的重要环节。针对换流阀小型化设计需求,提出一种集成式阻尼电容器设计方法。首先建立换流阀关断简化模型,采用解析法求解晶闸管最优阻容参数,并代入实际电路分析电容工作时的电气应力。然后,综合阻尼回路特点,提出扁平化集成式阻尼电容结构,并通过静电场仿真确定其壳体结构参数。最后,结合实际工程参数,从电气、结构两方面详细阐述扁平化集成式方形阻尼电容设计方法,并通过电容本体试验及在换流阀样机中的应用试验验证了所提方法的可行性。     

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。     

用晶闸管宏模型分析换流阀内电压分布特性

晶闸管器件性能和缓冲电路参数会影响换流阀内电压分布特性。在晶闸管断态情况下进行换流阀电路参数选择，其结果明显具有局限性。用考虑二次效应、温度特性和反向恢复过程的晶闸管宏模型，对换流阀内的一个晶闸管模块与饱和电抗器的串联电路进行了动态仿真，分析了晶闸管器件参数分散性和缓冲电路参数对换流阀内电压分布特性的影响；同时还考虑了换流器换流时换流阀内电压振荡特性。     

基于高频模型的换流阀换相过冲研究与阻尼回路参数优化

为了抑制晶闸管换流阀在关断过程中产生的换相过冲电压,晶闸管两端需要安装阻尼电路。阻尼回路参数优化是换流阀设计的重要环节,其参数取值需要协调换流阀关断暂态的各项电气性能,确保换流阀安全可靠运行。首先建立了换流阀换相过冲电压计算电路,并对换流站设备高频参数对换流阀电压的影响进行详细分析。然后,对阻尼回路参数设计中所需要考虑的各项电气性能指标进行了详细讨论,并总结了阻尼回路参数对这些指标的影响。最后,提出可结合电磁暂态数值计算和非线性单纯形法对阻尼回路参数进行优化,并通过实例对该方法的可靠性和灵活性进行说明。     

特高压直流输电换流阀用晶闸管反向恢复特性研究与分析

为了掌握直流输电换流阀现场检测关键技术,搭建了晶闸管反向恢复特性实验电路,实验研究了正向电流幅值、换向电流变化率等参数对特高压换流阀用晶闸管反向恢复特性的影响。基于工频条件下晶闸管单元反向恢复特性研究结果,并结合特高压直流输电工程实际,从晶闸管器件物理特性的角度对上述影响的机制进行了分析。结果表明:反向恢复电荷随着正向电流、换向电流变化率的增大而增多,导致反向恢复时间增长、恢复电流峰值增大,从而引起反向恢复特性的改变;当换向电流变化率较小时,正向电流对反向恢复电荷量影响不大,反之亦然;反向恢复时间在某一正向电流幅值下发生跃变,而后随着正向电流的增大而缓慢增长。该研究可为换流阀晶闸管级单元现场检测试验提供可靠的理论依据。     

晶闸管换流阀TCU取能电路工作特性分析

晶闸管控制单元(TCU)是高压直流换流阀设备的核心部件,工作时需从换流阀主回路获取能量。在简要介绍TCU取能电路工作原理的基础上,应用仿真方法,分析了换流阀闭锁、整流和逆变运行及遭受电压冲击情况下,TCU取能电路的工作特性。根据分析结果可知,目前的TCU取能电路设计,可满足换流阀各类工况下的应用要求。     

单阀中允许最多BOD触发晶闸管级数的简要分析

中国溪洛渡贵广一回、贵广二回等直流输电工程中均采用了直接光触发晶闸管换流阀。为了满足超高压、特高压工程的要求,换流阀采用众多晶闸管的串联技术。为了确保触发的可靠性,作为后备紧急保护触发,在每个晶闸管内部有集成了转折二极管(BOD)电路。笔者就该电路的工作原理和单阀中允许最多BOD触发晶闸管级数的限定原则进行分析。