大容量高压SVC装置用晶闸管阀水冷管路优化设计

目前晶闸管控制或晶闸管投切型高压静止无功补偿装置(TCR/TSC型SVC)在电力系统得到广泛应用,其中由晶闸管组成的阀组因功耗大,多用水冷系统散热。在电压等级35 kV及以上、容量120 Mvar以上的工程中,晶闸管阀组为满足高电压、大电流系统需要,将要提高晶闸管容量和串联数量,水冷散热系统也要相应增加管路器件来保证散热能力。对原有大容量晶闸管阀组水冷系统管路建立模型,通过理论计算,提出改进方法,并进行试验前后对比,达到提高装置性能并降低成本的优化目的。     

大容量高压SVC装置用品闸管阀水冷管路优化设计

目前晶闸管控制或晶闸管投切型高压静止无功补偿装置（TCR／TSC型SVC）在电力系统得到广泛应用。其中由晶闸管组成的阀组因功耗大,多用水冷系统散热。     

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。     

一种可进行TCR晶闸管阀全电压全电流试验的试验系统

基于TCR(晶闸管控制电抗器)阀组正常运行时候的电压、电流应力的特点,给出了一种应用于TCR双向晶闸管阀组的合成回路试验方案。通过Y型TCR连接的方式实现TCR大电流的输出,通过直流电压源和电压振荡回路实现阀组大电压的施加,并完成了最高电压110 k V、最大电流4 000 A合成回路试验系统的建设。在此试验回路中完成额定电压20 k V、额定电流2 700 A的TCR阀组的运行试验,试验结果表明,该试验系统完全能够满足IEC和国标中对TCR阀组型式试验的要求,可以完成阀组全工况性能测试,大大加快TCR阀组的开发速度并保证所开发阀组的性能。     

晶闸管阀水冷系统流量设计优化研究

为了保证晶闸管的可靠稳定运行,提高水冷系统流量设计的精确度,提出了基于结温限值核算水冷系统流量的优化算法——结温算法。该算法通过预设晶闸管运行结温限值、进阀水温,结合晶闸管的热阻和散热器热阻,计算出阀冷却所需的水冷系统流量值。结果表明,通过结温算法进行水冷系统流量设计,在保证晶闸管运行结温的同时可提升水冷系统的可靠性与经济性,为水冷系统流量设计优化提供理论依据。     

带有触发箱的66kV光控水冷阀组的设计与应用

为了实现66kV及以上高压无功补偿,设计开发了带有触发箱的66kV光控水冷阀组。带有触发箱的66kV光控水冷阀组主要应用在电力、冶金领域,可用于66kV及以上电压等级的静止无功补偿(Static Var Compensation,SVC)装置中,应用前景广阔。以辽宁省抚顺市66kV变电站为例,对阀组中触发箱、晶闸管单元、RC阻容单元、回报单元及水冷单元的设计做了详细的分析和介绍,论证了采用带触发箱的66kV光控水冷阀组的必要性和优点。     

±1100kV特高压直流输电用6英寸晶闸管及其设计优化

为满足国家±1 100 kV特高压直流的应用需求,适应换流阀用晶闸管向更高电压等级、更大电流容量、更高可靠性发展趋势,基于中国南车现有6英寸晶闸管成熟技术基础,通过计算机仿真与试验相结合的方法,优化晶闸管芯片结构设计,改善了晶闸管芯片边缘电场分布和电压稳定性,改善器件内部热分布与外部散热,提高了晶闸管电流容量;优化晶闸管芯片放大门极结构设计,改善了器件的动态特性;采用先进的电子辐照技术,通过试验优化辐照工艺,进一步改善了晶闸管静态参数与动态特性折衷关系;研究开发出6英寸5 000 A/8 500 V晶闸管,器件的所有静、动态参数达到设计指标,通过了可靠性试验,满足±1 100 kV特高压直流输电换流阀的应用要求。     

高压晶闸管换流阀外水冷系统分析

高压晶闸管换流阀是高压直流输电的核心设备之一,外水冷系统是其重要的一环.结合工作实践,在分析换流阀冷却系统换热工作原理的基础上,依据环境、水质及处理条件,运用换热器计算软件HTRI对外水冷系统空气冷却器进行设计,并开展相应的冬季换流阀停运防冻措施研究,提出了添加防冻剂、设置加热器设备以及排空冷却介质等预防措施,以避免装置出现冻结现象,保证换流站高压晶闸管换流阀高效、安全运行.     

直挂66kV母线SVC的光控晶闸管水冷阀组技术

对国内第一套直挂66 kV母线的光控水冷SVC的阀组做了比较详细的描述.该套SVC应用于辽宁东鞍山220 kV变电站,填补了国内66 kV等级动态无功补偿装置的空白.为满足高电压等级晶闸管阀组的特性,该晶闸管阀组应用了光控晶闸管(LTT)、密闭式纯水冷却系统等多项国内外先进技术.文中介绍了光控晶闸管的原理,详细描述了66 kV光控晶闸管阀组的电气原理及结构组成,并从器件选择、均压和冗余设计等方面分析了阀组系统为保证其准确性和可靠性而具有的技术特性.     

晶闸管阀高位取能电路研究

由于晶闸管耐压等级高,在高压动态无功补偿装置中广泛使用,由晶闸管串联构成的晶闸管阀,是晶闸管控制电抗器(TCR)的核心器件,在高电压下晶闸管阀驱动电路以何种方式获取能量是高压动态无功补偿装置必须考虑的问题.为了增加晶闸管串联运行的可靠性,设计了一种电压电流取能电路,能够满足TCR在各触发角下均能取到能量,给驱动电路供电,实现晶闸管阀高位系统自供电.利用PSPICE软件建立各取能电路仿真模型,仿真结果表明:高位取能电路能够减少开关损耗,提高晶闸管运行效率,而且能向驱动电路提供电能,为晶闸管阀的驱动电路稳定供电提供了理论基础.     

直流换流阀合成试验回路的仿真及其物理模型的建立

直流换流阀是高压直流输电工程的核心装置,其额定容量很大,在进行换流阀运行试验时,为降低试验容量,采用合成试验方法是一个合适的选择。提出了一种合成试验回路,能够正确地再现换流阀实际运行的电压与电流波形,符合运行试验的标准,而且能够满足运行试验的等效性要求。采用电力系统仿真软件Matlab/Simulink对该回路进行仿真研究,并搭建了按比例缩小的物理模拟试验回路进行验证,结果表明该合成试验回路的设计是可行的,可为高压换流阀运行试验装置的开发提供参考。     

35kV SVC装置TSC型晶闸管阀高压试验局放问题的分析与处理

晶闸管阀作为SVC装置中的核心部件,根据相关IEC标准和电力行业标准规定,在出厂前必须进行一系列的高压绝缘试验,来验证其耐受电压能力和局部放电的起止电压是否满足要求。由于35k V电压等级的晶闸管阀工作电压等级高,结构形式和绝缘材料的多样性,导致晶闸管阀在规定试验电压下局放值超过规定允许值的问题时常发生。如果局部放电问题未能得到有效处理,对产品的运行使用将带来严重的绝缘隐患。针对上述情况,通过研究新型35k V SVC用TSC型晶闸管阀在高压试验中遇到的典型局部放电问题,提出了相应的分析方法和解决方案:通过试验判断局部放电超标部位,理论分析局放起因主要由于电气结构不合理,导致空气间隙小或存在悬浮电位。通过改进电气结构和等电位处理,局部放电值满足试验要求。介绍的方法快速有效,对大功率电力电子器件应用的相关试验有一定的借鉴作用。     

超级电容器在晶闸管触发装置中的充放电研究

供电电源是脉冲功率系统晶闸管触发装置的关键组成部分.基于大功率晶闸管的触发要求,对触发电路进行了方案设计.系统采用了超级电容器作为供电电源来满足触发电路的供电电压要求.在此进行多次晶闸管触发实验,反复试验多组不同容量的超级电容器的充放电特性,选择容量合适的超级电容器作为晶闸管触发电路的触发电源.实验结果表明,晶闸管触发装置能够可靠触发,设计满足实验要求;选择5组超级电容器供电,满足触发时间要求.     

大功率可控硅对冲击性负荷的平衡作用研究

为平衡冲击性负荷对电能质量的影响,采用大功率可控硅构成的调节阀组,在测控装置的测控下,检测电网系统母线角速度、电功率等电网矢量变化,根据指令电流运算电路,控制调节阀门通断实现电流补偿,以ABLS系统电极盾实现有功功率平衡,以滤波装置、大容量电抗实现谐波、无功平衡。ABLS系统对电网系统的有功冲击、无功冲击、高次谐波等不利因素能有效抑制,系统运行结果显示电网电能质量得到明显改善,说明大功率可控硅在冲击性负荷调节方面可以起到有效作用。ABLS系统的成功投运,有助于改变长期以来带有冲击性负荷的孤立电网的不安全运行状态。     

晶闸管串联调压电容无功补偿装置的研究

本文提出了一种用晶闸管开关装置－串联变压器改变电容端电压调节无功的补偿方法,阐明了这种补偿装置原理,分析了装置功率特性,估计了晶闸管开关换接过程的断态过电压和过电流大小,指出了降低这种过电压和过电流技术实现完全可能,并以实例和ＴＳＣ进行了比较,指出了这种装置成本要比ＴＳＣ低得多,宜于在高压电网中使用。     

基于器件物理特性的晶闸管阀串联机制系统化研究

高压晶闸管阀的串联应用一直缺少系统化的理论指导,也常常忽略了器件本身的物理特性。为适应我国电力工业新的发展战略的需要,推进电力电子装置可靠性研究,文中对柔性交流输电(FACTS)和高压直流输电(HVDC)装置高压晶闸管阀的串联机制进行了深入系统的研究。分析了晶闸管阀串联运行所涉及各个相关环节的物理过程,结合晶闸管本身的物理特性建立相应的数学模型,尤其是建立了包含晶闸管自身恢复电流特性的反向恢复数学模型。对各个元件参数的影响及相互关系进行分析,推导出安全运行所需的边界条件。从而在理论的层次上将晶闸管阀串联机制明确化、系统化。在此基础上,应用该理论对现有的串联方法进行了分析和评价,提出改进后的串联技术。     

静止无功补偿器中的晶闸管阀组设计

大功率晶闸管阀组是静止无功功率补偿设备中的关键器件,笔者简要介绍了A电气公司自主研发的PCS-9580型静止无功补偿器中的晶闸管阀组,重点分析了其中晶闸管的选取原则、多级串联的配置方案以及保护.通过利用晶闸管控制单元,实现主高压回路与控制系统的接口,最后详细阐述了采用高纯度水作为冷却介质的水冷回路.     

七电平电流源型换流器无源逆变试验与分析

普通晶闸管换流阀无关断电流的能力,需要借助电网电压完成换相,不适用于没有交流电网的无源逆变电路.为了将晶闸管换流阀应用于柔性交直流电网,以并联十二脉动晶闸管换流器为前级,以七电平直流电流分配单元为后级构成级联型电流源逆变器.七电平直流电流分配单元不仅实现了对直流母线电流的动态平均分配,而且形成了周期性的直流电流过零点,为十二脉动晶闸管换流器提供零电流换相条件,从而实现晶闸管换流阀的强迫换相.实现强迫换相的晶闸管换流阀外特性相当于全控型逆阻器件,因此换流器可实现无源逆变.在对电路拓扑、调制方法进行详细分析的基础上,设计了额定功率为0.5 MW的七电平柔性直流换流器试验装置,以三相电阻为负载,进行了无源逆变试验.试验结果验证了大电流工况下,晶闸管换流阀与多电平直流电流分配单元协同作用实现晶闸管换流阀受控关断的可行性和可靠性.     

高岭背靠背工程换流阀电气设计

高压直流背靠背工程的主要用途就是使不同电压等级和频率的两大交流系统联网,其中换流阀是换流站中的主要设备,它的作用是把交流电力变换成直流电力,或者实现逆变换.针对高岭背靠背工程±125 kV换流阀电气设计主参数要求,依据换流阀技术规范,通过模拟仿真分析计算,优化了的晶闸管参数,计算出单阀晶闸管串联数、阻尼电阻、阻尼电容、...