高海拔环境下高压直流输电换流阀系统中晶闸管的可靠性寿命模型研究北大核心CSCD

高海拔环境下,空气湿度、温度、压力、大气中子等因素都会对相关的电气设备造成影响,因此也给高压直流输电工程的可靠运行带来了困难,特别是换流阀系统中的关键器件晶闸管。建立考虑具体工程应用环境条件影响的精确器件寿命模型对提高器件可靠性及其运维方案的设置具有重要意义。文中基于现有的加速寿命试验理论,结合大功率晶闸管的工作特性,搭建了高海拔地区的晶闸管寿命实验舱。通过对所有被测试晶闸管进行长期耐压,记录被击穿晶闸管的实际运行时间,最终得到高海拔环境下晶闸管失效率与不同偏置电压两者之间的寿命预测模型。模型和试验结果表明可知晶闸管失效率与所加的偏置电压呈正相关。该试验建立的高海拔地区电压应力下晶闸管的失效率模型,可用于计算晶闸管在高海拔环境下实际工程中不同运行工况下运行时的的失效率,对预测整个高压直流输电系统的寿命及提高其可靠性具有重要指导意义。     

特高压换流阀用饱和电抗器的振动研究与优化方案

随着特高压直流输电技术的不断发展,输送容量又达到了新的高度,作为晶闸管换流阀核心部件之一的饱和电抗器,起到了抑制电流变化率、高频电压冲击下分摊硅堆电压以及均衡换流阀电压分布的作用。电抗器在实际运行过程中产生的振动,会引起噪音、同时造成连接水管摩擦漏水等一系列的危害。文中分析了电抗器产生振动的原因;利用Ansys仿真软件对换流阀饱和电抗器进行电磁场及谐响应仿真分析,计算出电磁力和振动位移,提出了减振优化方案,并通过试验和仿真验证其可行性,使电抗器振动有效减小,为后续的优化设计提供了参考。     

±1100 kV/12 GW特高压换流阀屏蔽设计与工程应用

±1100 kV/12 GW特高压换流阀为目前世界上电压等级最高、输送容量最大的换流阀产品,为了确保外绝缘设计的可靠性,对±1100 kV/12 GW特高压换流阀屏蔽结构开展全新设计,并对换流阀外绝缘放电特性进行全面研究。首先引入有限元分析方法,将电场的场域问题转换成边界值问题,离散化后进行插值得到分布解,然后迭代出最优屏蔽结构。其次建立阀塔仿真模型进行电场仿真研究,结果表明采用的屏蔽结构使电场强度由原来的1.89 kV/mm减小到1.64 kV/mm,场强减小13.2%,电场分布效果更好。同时,对该屏蔽结构也开展了操作冲击U₅₀试验,验证了换流阀外绝缘电气强度。试验结果表明12 GW换流阀屏蔽罩结构设计合理,阀塔对墙的最小空气净距为6 m,满足该距离即可达到要求的绝缘水平,实际阀厅的空气净距有较大的安全裕度。     

高压直流换流阀电抗器异常放电研究

±500 kV直流输电工程在电网已运行多年,直流输电的节能性、可靠性、稳定性得到验证,但随着运行时间的增长,个别换流阀核心器件电抗器出现运行异常的情况。针对某±500 kV换流站一起换流阀电抗器异常放电现象开展原因分析,并提出可应用于工程的解决方法。首先对异常放电的电抗器进行勘察,确定放电位置,并对比同阀厅未出现异常的电抗器,分析异常放电的原因。然后提出增加屏蔽环的整改措施,并通过仿真和试验,验证了所设计的金属屏蔽环对电抗器的电场分布有明显改善效果,对后续电抗器的运行维护、设计提供参考。     

直流换流阀母线接头发热研究与治理

随着高压直流输电换流阀运行时间的增长,少部分大组件技术的换流阀主通流回路母线接头出现不同程度的发热异常情况,接头发热严重影响换流站的安全稳定运行.针对大组件换流阀主通流回路母线接头发热问题,理论分析了端子发热的主要原因,建立仿真模型进行仿真计算,并评估方案实施的可行性,提出增加并联母线的治理办法,最终通过试验验证增加并联母线是一种有效降低母线接头温度的方法.     

晶闸管换流阀饱和电抗器磁饱和特性的仿真分析

应用电磁场有限元仿真工具,建立了阀饱和电抗器的静磁场模型和场-路耦合模型,计算了饱和电抗器的有效电感和电压时间面积,并对其中的铁芯磁饱和特性进行了仿真分析。