高压直流输电换流阀控制系统故障研究

换流阀控制系统是高压直流输电的核心设备,对整个系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。在对换流阀控制系统结构与功能进行详细介绍的基础上,以一起典型的因阀控系统故障导致直流单极闭锁停运事故为例进行了深入分析研究,为提高其运维管理水平提供参考。     

高压直流输电中阀短路保护的动作方程研究

作为高压直流输电系统中换流器的主保护,现有的阀短路保护主要有2类动作方程。这2类动作方程的动作函数和制动函数均存在一定的差异。通过分析阀短路保护测量的电流在各种换流器故障下的变化规律,对2类动作方程进行了对比分析。在此基础上,对其中的一类动作方程进行了改进,使其具备定位故障桥的功能。提出阀短路保护的分段式制动函数,较好地克服了保护的选择性和灵敏性之间的矛盾,并给出了相应的参数确定方法。以CIGRE直流输电标准测试系统为例,对区内所有短路故障和区外一些短路故障进行测试,验证了该文对2种动作方程理论分析的正确性和制动函数中参数确定方法的合理性。     

传统高压直流输电换流阀及其常发故障分析

金中直流输电工程逆变站采用典型的传统高压直流输电技术,使用ABB技术路线的换流阀,却比国内同类型的高压直流输电工程多发IP（Indicating Pulse,指示脉冲）丢失、IP震荡、保护性触发等异常现象。为此,对换流阀结构、VCU（Valve Control Unit,阀控单元）配置、晶闸管编码进行了分析,初步确定晶闸管单元硬件问题为频繁IP告警的重要原因之一。测试晶闸管后进一步对TCU（Thyristor Control Unit,晶闸管控制单元）取能电路进行分析、检测,认为稳压二极管、功率三极管异常均有可能导致TCU处于保护性触发模式,并建议设计一种针对TCU控制单元的专项测试,为高压直流输电工程的安全运行提供保障。     

集成化直流换流阀短路试验研究

基于模块化多电平换流器(MMC)的高压直流输电(HVDC)技术已经取得了快速发展.这里根据MMC-HVDC换流阀半桥子模块的拓扑结构,分析了最为严重的直流双极短路故障工况,得出了短路电流的解析表达式.短路电流试验是考核换流阀耐受短路电流能力的重要型式试验项目,根据试验的等效性原则,提出了基于合成方法的短路试验系统拓扑方...     

高压直流输电晶闸管换流阀损耗仿真计算方法研究

准确计算换流阀及其中各类元部件运行损耗,是进行换流阀及其阀冷系统设计的基础。文中在分析换流阀中主要损耗源基础上,建立了晶闸管、电抗器的高精度等效仿真模型,提出了换流阀损耗的仿真计算方法。以此为基础,计算了额定工况下锡盟站换流阀中各主要元部件损耗功率,并将总损耗计算结果与理论计算值及现场测试数据进行了对比分析。结果表明:仿真方法具有较高精度,可被用于换流阀总损耗计算,以及阀内各发热器件的功率计算。     

高压直流换流阀例行试验方法研究及工程实践

直流换流阀作为高压直流输电系统的核心装备之一,其结构复杂,制造难度大,全面的例行试验是保障其装配及组件性能符合设计要求的重要手段,也是其工程应用的前提条件.文中研究了阀例行试验方法,通过对阀运行中应力分析,并结合标准IEC 60700,提出了阀例行试验项目和试验要求,建立了试验流程,研究了试验电路和相应的试验方案,并投入锦屏一苏南士800 kV高压直流工程中应用,通过实际试验验证了该试验方法的合理性和有效性.     

晶闸管换流阀特殊运行试验项目实施方法与故障分析

大功率晶闸管换流阀试验的目的在于验证其符合设计准则与标准要求,并确保晶闸管换流阀在正常与故障条件下均能完成即定的工作目标而不致于损坏或影响到所接入的电网系统。合成试验回路法因接入方式灵活、环保节能等优点成为各试验机构及生产厂家首选的试验方法。笔者基于合成试验回路介绍了晶闸管换流阀特殊试验项目的实施方法并比较了不同方法之间的差异。得出断续直流电流试验中,电流源法等价性好,但电压源法严酷性及零电流持续时间的可调节性好;暂态欠电压试验中,电压源法的等价性及可控性优于水电阻法;最后介绍了故障电流试验可能出现的故障现象并分析了故障原因,为晶闸管阀生产制造与试验技术人员提供参考。     

全桥柔性直流换流阀短路电流试验方法

为了验证所设计的全桥柔性直流换流阀的正确性及其短路电流耐受能力,研究了全桥柔性直流换流阀短路电流试验方法并研制了试验电路。首先介绍了全桥柔性直流换流阀的基本工作原理,分析了在直流双极短路工况下全桥柔性直流换流阀的电压、电流应力特性;然后,根据全桥柔性直流换流阀的电气应力特性设计了基于LC结构的合成试验电路;最后,对全桥柔性直流换流阀开展短路电流试验。试验结果表明,所设计的试验电路可以有效模拟电网特性,能对试品施加合适的电压、电流应力,有效验证了全桥柔性直流换流阀的短路电流耐受能力。     

电压源换流器高压直流输电换流阀的试验方法

对柔性直流换流阀进行型式试验可保证其安全可靠运行,型式试验通常采用等效试验的方法。介绍了串联阀和模块化多电平换流器阀2种柔性直流换流阀的结构,指出阀试验方法研究应包括试验对象分析、应力分析、应力数学模型的建立、试验要求及试验内容分析、等效试验方法研究等,并针对上述2种柔性直流换流阀试验方法的各项内容进行了研究,以期为可关断器件阀等效试验的理论研究奠定基础。     

高压直流输电换流阀过负荷能力计算方法

作为高压直流输电系统的核心设备之一,换流阀的安全与否直接关系到整个系统的可靠性。由于某种原因需直流输电系统过负荷运行时,应保证各设备的安全可靠运行,由换流阀的安全极限所决定的过负荷限值即为换流阀的过负荷能力。文中先讨论了影响换流阀过负荷能力的主要因素,再根据晶闸管结温和阀冷却系统冷却容量两个方面对阀的过负荷能力计算方法进行了研究,并对南方电网所辖的高肇直流输电工程中阀的过负荷能力进行了计算。     

直流输电阀电抗器绝缘耐受试验的研究

通过对阳极饱和电抗器的绝缘耐受试验回路和试验方法进行研究,精确、可靠地对ETT（电触发晶闸管）、LTT（光触发晶闸管）换流阀用阳极饱和电抗器进行了以1次/s的速率持续8 h施加冲击电压的绝缘耐受试验。试验结果为超、特高压直流工程换流阀的设计提供了可靠的计算数据和设计依据,供工程技术人员参考。     

一起换流阀晶闸管非周期触发试验事故分析

分析了灵宝高压直流二期工程换流阀非周期触发试验晶闸管损坏的原因,通过对晶闸管损坏情况下的电压和电流波形分析,发现试验回路的振荡是导致晶闸管损坏的根本原因,增大电阻抑制振荡幅度能够很好保护晶闸管不被损坏。同时,用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件对非周期触发试验进行了仿真,仿真结果与实际结果吻合很好。针对这种情况,在今后的高压直流输电换流阀非周期触发试验过程中,应该引起足够的重视,避免类似情况发生。     

HVDC换流阀桥臂短路电流耐受分析

提出一种高压直流(HVDC)输电换流阀短路电流仿真模型和晶闸管承受短路电流的结温预测方法,可证明换流阀晶闸管在系统最大短路电流工况下的耐受能力.分析换流阀桥臂短路原理,得出短路电流计算方法,通过基于PSCAD/EMTDC的6脉动换流阀桥臂短路电流仿真,获得短路电流、暂态电压、恢复时间等关键参数,结合晶闸管瞬态热阻,采用数据拟合与迭代法,实现晶闸管在短路电流下结温曲线的预测,进而得出晶闸管承受阀桥臂短路电流后的暂态电压耐受能力.试验结果表明该方法有较高的可靠性.     

HVDC换流阀非周期触发试验方法

高压直流输电(HVDC)换流阀单阀非周期触发试验是换流阀绝缘型式试验中的难点。按照IEC 60700-1标准要求,通过对实际应力的分析及试验电路拓扑的设计,给出了满足工频补能型换流阀要求并可兼容换流阀抗电磁干扰试验的试验电路。在上述研究的基础上,顺利完成了宁东-山东直流输电工程±660kV HVDC换流阀的非周期试验,复现了工程中的非周期触发电压、电流应力。试验电压峰值达685kV,电流峰值为8.1kA,最大电流变化率达到1.4kA/μs,均满足实际工程中非周期触发试验应力的要求,并考验了换流阀的电流和电压耐受能力。试验结果表明宁东工程换流阀能够耐受规定的非周期触发应力。该试验电路设计合理,准确反映了晶闸管导通后前10μs的电压、电流应力,并实现了各强应力源μs级的时序配合。     

直流换流阀阻尼电阻脉冲功率试验方法研究

阻尼电阻作为直流换流阀的核心部件之一,其电气性能也直接决定了换流阀的可靠性.分析了阻尼电阻在换流阀实际运行中经受的电气应力以及产生的功率损耗.在此基础上,采用等效模拟的思想研究了对阻尼电阻稳态和暂态脉冲功率进行试验的方法.结合试验方法,提出了基于重频充电原理的试验电路拓扑,阐述了试验电路的工作方式,并进行了电路仿真波形的分析,最后用所研制样机验证了设计的合理性.     

高电压大电流晶闸管变流器在整流电源设备中应用

根据国际铝电解的发展趋势,结合国内整流所的技术规范,简要介绍国内直流电压最高的1 300 V/38 kADC同相逆并联晶闸管三相桥式变流器在整流电源设备中的应用,其在技术指标及结构工艺上可达到当今国际的先进水平,并对电源间环流作了分析.     

高压直流输电晶闸管阀关断的电压应力分析

高压直流输电晶闸管阀关断产生的电压应力是其电气特性研究的重要内容之一。对关断电压应力分析的原有电路模型作了改进,拓展了模型适用范围,推导出晶闸管阀关断电压应力分析的拉普拉斯解析方程,并对晶闸管阀换相关断的电压应力作了较为全面深入的分析,得到各种运行条件和各类电路参数变化时关断电压应力的变化情况,总结出了其中的关键因素。从计算和仿真结果来看,分析方法是可行的,并具有较高的精确度。     

高压直流输电线路送端LCC换流站交流侧故障特性分析

针对电网换相换流器-模块化多电平换流器(line commutated converter-modular multilevel converter,LCC-MMC)的混合直流输电系统的可靠性,对换流站故障特性进行了分析,尤其是弱交流电网环境下的LCC换流站在交流侧发生故障时的特性分析.首先对交流侧对称故障及不对称故障...     

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。