±800 kV特高压换流站换流阀组安装施工技术研究

为了解决现有施工技术应用后受到进闸导电率不稳定、进闸温度高等不稳定因素影响存在的安装效果差的问题,开展±800 kV特高压换流站换流阀组安装施工技术研究。首先使用升降车在阀塔顶部安装吊耳和悬挂支架,维持主水管构架稳定。利用电动葫芦将组装后的主水管部分运送到指定顶层位置,并与顶层装置绑扎。然后安装顶屏蔽罩支撑件并通过连接螺栓进行绑紧,确保光纤桥架衔接平滑。选择适当的屏蔽罩将阀组组装到绝缘子位置,并核对绝缘子编号与吊耳位置。安装主水管的固定块,连接上下固定块的分支路水管。最后利用测量工装确定每个绝缘子所需的调整垫厚度。安装底部绝缘螺杆,将底屏蔽罩调整至第一层阀模块下侧,并用螺钉固定在外侧绝缘子上。吊装过程中将底屏蔽罩吊至适当高度,并固定水管与阀层间水管的连接。安装避雷器,调整绝缘子上部螺栓长度,使其自然下垂后拧紧螺钉,从而完成换流阀组安装。测试结果表明,在11:12到13:10时间段内,进闸导电率稳定在0.2~0.25之间,进闸温度保持恒温,进闸流量显示稳定,换流阀的安装效果达到最优,可保证工程换流阀的应用安全。     

基于特高压换流阀冷却水管活接头的智能型力矩扳手设计∗

针对冷却系统在特高压换流阀可靠运行中所起到的重要作用和目前市场上缺乏专用于换流阀冷却水管活接头安装的力矩扳手现状,首先分析了换流阀冷却系统的构成和水管活接头安装存在的问题,其次基于换流阀冷却系统管道安装的特点和复杂性,提出了适用于换流阀冷却水管活接头安装的力矩扳手应具有的功能,最后设计了一种智能型力矩扳手,并介绍了该扳手的构成元件、操作方案和维护策略.所提设计方案能够实现换流阀冷却系统水管活接头安装工艺的数据化、标准化、智能化,提升现场安装效率,在实际工程中具有一定的应用价值.     

嵊泗HVDC换流阀内水冷回路分析

:介绍了嵊泗直流输电工程晶闸管换流阀内水冷回路的结构 ,并对晶闸管换流阀内水冷回路电极的设置、直流均压设施、阀层间主水管增设伞裙、主水管顶部增加排气阀的必要性、内水冷回路支水管堵塞问题以及运行中内水冷回路冷却水的补充方案修改和水温的确定等方面进行阐述。     

广州换流站阀塔底部连通水管放电原因分析

为了提高现场工作人员对直流输电系统可控硅换流阀设备的维护水平,用高电压技术的气泡击穿理论并结合德国西门子公司换流阀水冷却系统管道的设计原理,对天广直流输电工程广州换流站的两起阀塔底部连通水管放电破裂导致高压直流输电系统跳闸的事故原因进行分析。通过建立电路模型深入分析阀塔底部连通水管发生放电现象的机理,得出当水管管路中残留气泡而未及时排出时将导致水回路放电击穿的结论。此外,还针对天广直流输电工程该水管的设计与贵广Ⅰ回工程进行了比较和探讨。     

特高压直流输电阀控动模试验系统设计

针对近年国内特高压直流输电工程中换流阀控制设备的实际运行工况,设计了一套完整的特高压直流输电工程阀控动模试验系统,整个试验系统包括整流侧换流阀、整流侧阀控(valve control equipment,VCE)、逆变侧换流阀、逆变侧VCE、控制与监视后台系统.该试验系统直接采用工程用晶闸管来搭建微型换流阀,相比实际工程用换流阀,减少了每个单阀的晶闸管数量,其他换流阀设计参数与实际工程相同,相较于采用实时数字仿真(real-time digital simulator,RTDS)系统模拟换流阀参数的方式,更有利于换流阀及输电线路参数的精确获取与处理,对阀控功能的验证更加有效.最后对许继集团研制的VCE800阀控系统进行了试验,验证结果表明该阀控动模试验系统可以满足特高压直流工程阀控设备联调需要.     

换流阀层间大水管可换向电子力矩扳手研制

高压直流输电系统换流阀阀塔层间水管采用不锈钢水管和塑料水管组装连接而成,水管接头处采用螺母连接方式,常规的安装及检修工具易造成金属与塑料的接口密封圈失效发生漏水,影响高压直流输电系统的安全稳定运行。为改进现场检修效果及提升工作效率,研制了一种塑料制的可换向电子力矩扳手,从而保证换流站各种型号的阀塔冷却水管拆卸维修的顺利进行。     

高压直流换流阀过电压分布及其影响因素分析

换流阀是实现高压直流输电的核心设备,其在运行过程中承受来自内部和外部的各种过电压。通过提取换流阀内的寄生电容参数和寄生电感参数,建立了过电压作用下换流阀的宽频等效电路模型。在此基础上,计算了换流阀在各种过电压(操作、雷电、陡波过电压)作用下阀层的电压梯度以及阀组件的电压分布,并对其影响因素进行了分析,得到了换流阀在各种过电压作用下电压分布的一般规律。研究结果表明,换流阀系统的寄生电容参数能够影响过电压分布的电压梯度,而换流阀内各元件的参数能够影响晶闸管两端过电压的大小。最后提出了一些改善措施。     

考虑样本不平衡的特高压换流阀状态评估及其影响因素分析

针对特高压换流阀状态评估中原始数据不均衡、模型难以解释等问题,提出一种基于轻量梯度提升机(light gradient boosting machine,LightGBM)与SHAP归因分析的特高压换流阀状态评估方法。首先,通过层次聚类、自适应确定子簇规模与加权过采样生成均衡化样本,解决样本不平衡问题;接着,基于Light GBM树结构分类器构建状态评估模型,实现对样本的快速、准确评估;最后提出一种基于夏普利加法解释(SHapley Additive exPlanations,SHAP)归因理论的特高压换流阀状态评估影响因素分析框架,从全局与个体2个角度展示换流阀各状态量的重要程度及其对运行等级的影响效果。通过算例验证了所提过采样方法及状态评估模型的有效性,并通过关键影响因素的分析为换流阀状态评估结果提供依据与支撑。     

灵宝换流站控制室电磁环境分析

为了解灵宝换流站换流阀全功率运行时控制室内CRT显示器图像、字符抖动较严重的原因及控制室电磁环境对健康的影响,分析计算了换流阀、换流变的谐波电流;分析并现场测试了控制室与换流阀的低频磁场、无线电干扰等电磁环境。结果表明:显示器抖动的原因是换流阀(变)产生的低频磁场(工频及谐波磁场);根据国际标准认为控制室的电磁环境对健康无不良影响。     

悬吊式换流阀水路均流设计研究

换流阀阀塔内每层流量均布对功率器件的散热和散热效率至关重要。首先，根据塔水路结构布局，通过三维仿真软件Fluent对阀塔内部主水管进行流量-压差曲线仿真计算，并对曲线进行拟合得相应的流量压差函数，根据阀塔水路整体系统要求及主水管流量压差函数求解阀层流量压差函数，按此流量-压差函数指导阀层单元结构设计。其次，通过一维流体系统仿真软件对阀塔每层水路进行均流特性验证分析。最后，通过搭建阀塔水路测试平台，对比分析仿真结果和测试结果，验证仿真分析方法的可行性与正确性。研究结果可以为后续换流阀水路均流设计提供一种设计参考。     

换流阀内冷水系统主过滤器堵塞原因及对策

介绍了高压直流输电系统中内冷水系统主过滤器,并分别分析了宝安换流站极Ⅰ、高坡换流站极Ⅰ和兴仁换流站极Ⅱ阀冷系统主过滤器的堵塞原因,建议增加主过滤器的冗余性并改造盲管、阀门和管道,同时对换流站工程的验收和运行维护提出了改进措施。     

葛南直流阀冷却水系统及其控制系统冗余化改造

葛南直流阀水冷却系统由3个循环系统组成：阀内冷水（净水）系统、阀外冷水（喷淋水）系统、3次水循环系统,其中内冷水系统存在设备老化、配置单一化等问题,文章介绍了对内冷水系统的控制系统进行冗余化改造的过程,并提出建议。     

换流阀阀塔漏水监测的现状分析及优化措施

针对目前换流站阀冷却系统渗泄漏故障发生时无法通过肉眼或摄像头第一时间发现泄漏点的问题,分析了膨胀罐液位保护、微分泄漏保护以及阀塔漏水监测措施存在的弊端,并在此基础上提出水管接头增加遇水变色指示套管、阀塔屏蔽层增加漏水检测变色纸的辅助检测漏水方法,对于换流站阀冷却系统早期发现漏水以及漏水后准确定位漏水点提供辅助手段,提高了阀冷却系统运维水平,可为全国换流站阀冷系统的运维管理提供参考。     

基于有限元法的换流阀水路系统电场分析

在高压直流输电工程中,换流站阀塔内冷水系统会出现漏水故障,严重影响特高压直流输电的稳定性。针对该类漏水故障问题,从阀塔内冷水回路场强因素考虑,采用有限元仿真和实验的方法,搭建了仿真所需的阀塔内冷水回路三维模型和水路局部模型,根据阀塔运行条件对内冷水系统作了电场仿真分析,同时设计了验证实验进行探究。仿真结果表明,内冷水系统回路的冷却水管表面场强部分大于空气击穿场强,等电位线会影响冷却水管周围电场。实验证实在一定条件下等电位线与冷却水管间会有明显放电现象,研究内容为阀塔漏水事故原因分析提供了参考依据。     

高压直流换流阀内冷水系统气泡导致水压失稳研究

介绍了高压直流系统换流阀内冷水系统的主要结构参数和运行特性,以及在某些运行情况下,会产生大量的气泡而导致内冷水系统的压力不稳定,从而影响高压直流系统安全运行的情况。着重分析了内冷水系统出现气泡的机理,并提出了一些有效的解决和改进措施。     

直流换流阀单元模块蒸发冷却系统的仿真分析与试验

对直流换流阀的发热问题和目前主流的水冷技术存在的缺陷进行研究,提出采用蒸发冷却技术用于直流换流阀单元模块的冷却。针对由5英寸晶闸管集成的直流换流阀单元模块,设计包含贴壁式蒸发器、集气管、回液管和冷凝器等组成的蒸发冷却系统。建立单元模块蒸发冷却的仿真分析模型,得到不同功率工况下晶闸管表面的温度分布情况。试验数据与仿真结果误差在8%以内,验证了计算和试验的准确性。研究表明,蒸发冷却技术的应用使得晶闸管的温度分布更加均匀,冷却余量增大,可保障直流换流阀单元模块的载流能力,这将为直流换流站采用蒸发冷却系统提供分析和设计依据。     

蒸汽锅炉水冷壁管裂纹产生机理分析

通过对河北兴泰发电有限责任公司9号锅炉水冷壁裂纹的宏观特征、微观特征、内外壁垢样分析及对检修过程中相关部件的检查,认为水冷壁管向火侧外壁横向裂纹为腐蚀性热疲劳裂纹,并分析热疲劳裂纹产生机理,提出防范措施。     

基于层次分析法与改进D-S理论的阀水冷系统状态评估

为了及时评估保障换流阀可靠运行的阀水冷系统运行状态,首先,分析了换流站阀水冷系统整体构成,选取主要历史数据和实时数据构建了评估指标体系,通过三角形函数和半梯形函数以及专家调查法确定各个指标的隶属度;其次,基于层次分析法确定各个评估指标权重,改进D-S理论建立阀水冷系统运行状态评估模型;最后,通过采集实际工程阀水冷系统主要指标数据对模型进行了验证,并以阀水冷系统滤芯清洗前后数据为例对评估结果进行了对比。结果表明,所建模型能够对阀水冷系统运行状态做出准确识别和评估,有利于运维人员及时掌控阀水冷系统运行状态,保障其可靠运行。     

基于RF-BiLSTM的柔直阀冷入阀水温预测及冷却能力评估

为实现柔性直流(voltage sourced converter-high voltage direct current,VSC-HVDC)换流阀冷却系统入阀水温的智能预测,文中提出一种基于随机森林(random forest,RF)和双向长短时记忆(bi-directional long short-term memory,BiLSTM)网络混合的柔直换流阀冷却系统入阀水温的预测模型,并以此为基础对柔直换流站阀冷系统的冷却能力进行评估。首先,采用RF算法对由阀冷系统监测变量组成的高维特征集进行重要性分析,筛选出影响入阀水温的重要特征,与历史入阀水温构成输入特征向量。然后,将特征向量输入到BiLSTM预测模型,对模型进行训练并实现对入阀水温的准确预测和冷却能力定量评估。最后,以广东电网某柔直换流站为实例对所提方法进行分析,验证了所提出的基于RF-BiLSTM的混合模型预测精度优于BiLSTM模型、RF模型、支持向量机(support vector machine,SVM)模型和自回归滑动平均模型(auto-regressive and moving average,ARMA)模型,并且实现了冷却能力的定量评估。结果表明该换流站冷却裕量达98%,存在过度冷却、能源浪费的问题,与换流站现场运行情况相符,验证了文中所提方法的有效性和准确性。     

±800 kV特高压复龙换流站西门子大组件换流阀饱和电抗器陷分析与改造

±800 kV复龙换流站双极四阀组换流器采用西门子技术大组件换流阀,其饱和电抗器结构复杂、可靠性低,运行时冷却管路极易漏水,多次导致阀组闭锁。文中在分析西门子阀电抗器典型缺陷的基础上,结合特高压直流输电工程实际,设计研制了一种西门子换流阀用新型一体式饱和电抗器,并成功应用于复龙站换流阀电抗器改造。试验结果表明：新型饱和电抗器采用的单线圈和单管路设计,既保持了电抗器外部电气性能、冷却水流量特性、安装结构尺寸及重量等基本不变,还显著提高了电抗器冷却水路的可靠性,也降低了运行振动受力及噪声水平,可满足特高压直流工程技术与应用需要;对于提高换流阀设备本质安全、保障直流系统能量可用率具有重要的工程价值。