晶闸管旁路开关在UPFC中的应用

在统一潮流控制器(UPFC)系统中为了防止串联变压器以及换流器在系统发生故障时因过电压损坏,要在串联变压器的一次侧或二次侧并联快速旁路设备,文中研究的晶闸管旁路开关是一种利用晶闸管快速导通性能的旁路开关设备。首先介绍了UPFC的过电压保护原理,快速旁路设备的组成及技术性能要求,然后以南京UPFC工程为例设计了快速旁路设备中晶闸管旁路开关(TBS)的结构、参数并进行器件的选型,校核晶闸管旁路开关的BOD保护和MOV之间的过电压配合,通过温升试验以及在合成回路中进行的最大短时电流耐受试验验证了晶闸管旁路开关的性能,最后介绍了TBS的状态检测系统构成及其检测流程。     

柔直阀用双重保护晶闸管设计及试验研究

半桥型柔性直流系统在直流故障及旁路开关拒动情况下,极易引起IGBT器件的损坏。电压、电流双重保护晶闸管具备故障分流及旁路功能,对提升半桥型柔性直流系统运行安全至关重要。研究了电压电流双重保护晶闸管工作原理,获取短路分流和击穿引流的功能设计需求,结合电热应力分析提出了保护晶闸管的选型原则,最后以±800 kV/8 000 MW的半桥结构样机进行试验验证,证明了保护晶闸管设计与试验研究的正确性。     

一种可控避雷器的晶闸管开关介绍与应用

针对电力系统中的过电压问题,对过电压保护装置进行分析,设计了一种可控避雷器的晶闸管开关,充分利用了电压过零触发、电流过零切除、开关无触点、响应速度快等晶闸管特性。和机械断路器相比,晶闸管开关的操作寿命几乎是无限的,而且晶闸管的投切时刻可精确控制,以减少投切时的冲击电流和操作过电压。通过仿真和各项试验,充分验证了晶闸管开关系统的稳定性、可靠性和安全性,为过电压保护装置结构提供一种设计方法。     

交流串联电容器用旁路开关试验回路研究

笔者介绍了IEC 62271-109-2008关于旁路开关型式试验的要求,并针对该标准推荐的几种试验回路进行了仿真模拟计算和分析比较,提出了550 kV旁路开关试验回路,最后,介绍了旁路开关在西安高压电器研究院有限责任公司开展试验的情况,为旁路开关试验线路的设计与旁路开关的试验提供了依据.     

模块化多电平换流阀子模块旁路方案设计

模块化多电平电压源型换流阀（Modular Multi-level Converter, MMC）作为±800kV特高压柔性直流输电系统中的关键设备,其子模块的可靠性直接影响到整个系统的安全稳定运行。本文系统设计了基于永磁双驱动旁路开关的主动旁路方案,设计了基于双向转折晶闸管的被动旁路方案。结合主动旁路的经济性和被动旁路的可靠性,设计了分级旁路方案。试验结果表明,主动旁路方案能主动下发旁路命令可靠旁路故障子模块;在主动旁路方案失效的情况下,被动旁路方案可靠旁路故障子模块,解决了因子模块单一故障引起换流系统跳闸的难题,为±800kV特高压柔性直流换流阀工程实施提供了设计指导。#$NL关键词：柔性直流;模块化多电平;换流阀;旁路方案 #$NL中图分类号:TM711 文献标志码:A 文章编号:     

变压器混合式有载分接开关熄弧方法的仿真及试验研究

变压器传统有载分接开关切换过程中的电弧会显著降低触头寿命和加速变压器油劣化。为了解决该问题,提出了一种新的混合式有载分接开关方法,并试制了实验室的模型样机。这种方法采用伸缩动触头保证切换时序,以机械组件的运动实现晶闸管模块的无源触发,以晶闸管辅助机械开关实现切换过程中的熄弧。搭建了熄弧电路的仿真模型进行仿真,并建立了标准的低压切换试验回路进行试验。仿真结果表明:晶闸管门极触发回路简单可靠,能有效抑制电弧电压的建立,从而消除电弧。试验结果表明:晶闸管在一个切换过程中会被触发4次,其中2次电流自然过零关断,2次被机械开关旁路后关断。仿真与试验结果相互验证,充分说明了提出的混合式有载分接开关无弧切换方法的可行性。     

UPFC晶闸管旁路开关阻尼参数测量技术研究

晶闸管旁路开关TBS是UPFC系统中重要的保护设备,可以在电力系统故障时实现对UPFC的快速旁路和隔离保护。由于TBS只有在系统故障时投入运行,而在系统正常运行时一直处于热备用状态,这种工作特性导致其无法像其他设备一样实现利用在线检测手段来判断晶闸管回路元件状态。本文对常用的晶闸管阻尼回路参数测量方法进行了对比研究,结合TBS晶闸管级阻尼回路特点,提出了一种基于AD5933阻抗测量芯片的TBS晶闸管回路RC阻容参数测量方法,具有快速、准确、可靠等优点。     

晶闸管脉冲功率开关保护参数优化计算及其影响

晶闸管具有承受浪涌电流的特点,提出利用它构建强脉冲功率投切开关,代替传统切换开关。整个投切过程是在母线电流过零/电压过零时进行,因此冲击小、无电磁暂态过渡过程,且无拉弧现象。以ABB公司的5STP52U5200晶闸管为例,讨论工作于脉冲开关状态时它的反向恢复电流特点,并归纳出吸收电阻和电容的优化计算方法和设计准则。利用MATLAB的SIMULINK环境构建以晶闸管充当脉冲功率开关的整个试验回路的仿真建模,分析阻容吸收回路参数对晶闸管过电压的影响特性。该仿真模型能够正确反映晶闸管的开关暂态过程,具有良好的灵活性、与扩展性。试验验证了所提出的晶闸管的计算方法和设计准则的有效性,并有利于快速设计出满足工程需求的脉冲功率开关(阀)组件。     

大功率直流晶闸管开关设计及其可靠性分析

对EAST托卡马克极向场电源系统的关键设备之一——大功率直流快速晶闸管开关设计进行了详细介绍，如主电路方案设计、换流回路优化设计、保护电路设计、充电机设计等；从提高晶闸管开关运行可靠性（包括关断可靠性、开通可靠性、通态和断态可靠性等）的角度结合仿真分析了各设计要点的必要性，并提出了进一步改进的措施。调试与试验结果证明了上述设计与分析工作的正确性。     

云广直流晶闸管失效原因分析与控制保护逻辑优化研究

2012年4月23日云广特高压直流孤岛调试后发生了晶闸管失效事件。分析了晶闸管失效原因,梳理了控制保护紧急停运及闭锁流程,指出了控制保护逻辑存在的问题,提出了逻辑优化方案,并进行了EMTDC和RTDS仿真。仿真试验验证了旁路开关合闸逻辑优化后的有效性和正确性。优化方案已在云广及糯扎渡特高压直流输电工程控制保护程序中实施,并在云广工程后续的孤岛调试过程中发挥了积极作用,未再发生由于孤岛双极闭锁试验导致晶闸管失效的事件。     

基于晶闸管的无触点线路调压装置的低电压治理

为解决农村电网中普遍存在的低电压问题,提出了采用基于晶闸管无触点线路调压装置的治理措施。晶闸管无触点线路调压器将两个晶闸管反并联处理后连接到一台串联变压器的一次侧抽头上,通过设计相对应的单片机控制系统发出相应的触发信号来控制这组晶闸管开关的通断从而调整变压器一次侧绕组接入的多少达到稳定输入电压的作用。在具体控制中,为了防止出现两组晶闸管开关器件之间形成环流,需要找到相应的措施来开通晶闸管开关。经过试验验证,晶闸管无触点线路调压器完全可以起到稳定电压的作用。     

大功率混合式限流开关设计及试验分析

针对舰船低压直流电力系统,提出了一种基于快速晶闸管和超高速斥力开关的新型混合式限流开关,开展了新型混合式限流开关的设计研制工作,EMTP仿真和实验室短路试验证明了该新型限流开关的有效性和可靠性。     

旁路开关触头部位电场分析及优化设计

应用于失超保护的旁路开关,为配合系统其他部件,以减小触头开距的方式来实现开关快速分闸及动作时间的一致性,这对开关的绝缘性能提出了更高的要求。本文通过原样机的介电性能试验和电场仿真发现了旁路开关触头处的薄弱点,然后提出优化改进方案,并利用仿真和试验验证了优化方案的可行性,以期为同类型的开关绝缘设计提供参考。     

旁路开关用CYA8G大功率液压弹簧操动机构试制

笔者介绍LW□-1100型支柱式双断口高压交流旁路开关用CYA8G大功率液压弹簧操动机构的设计及试制,说明在设计及试制过程中旁路开关及其操动机构与普通断路器及其操动机构依据的标准不同,从而导致设计思想及设计基准不同。差别主要体现在操作循环和对合闸动作及特性的要求上,根据要求的特点,采用了反向操作旁路开关的方法,技术性能达到了设计时的预想要求,试验结果符合标准和产品技术规范的要求。     

基于串联电容法的变压器中性点直流电流抑制装置

潖江变1号变压器中性点直流电流抑制装置采用在变压器中性点串联电容器阻断直流电流的方案,且电容器并联了由快速开关、整流桥、大功率晶闸管、过电压触发单元、快速脱扣回路等组成的快速旁路系统。文章介绍了该装置的工作原理,叙述了贵广Ⅱ回直流试验期间该装置的动作情况,并讨论了主变中性点安装隔直装置对相邻变压器中性点的影响,试验及运行数据表明,装置能有效抑制变压器中性点直流电流。     

一种智能集成型无功补偿用容性负荷开关的研究

提出一种集脉冲开关与晶闸管优点于一体的新型容性负荷开关设计思路。设计了脉冲开关与晶闸管之间的时序,基于ARM9核心控制器和嵌入式Linux操作系统,实现多路电力信号的同步采样及电容投切触发控制等,同时,采用基于模糊控制的算法以提高投切的可靠性。     

无弧有载分接开关的研究

试验研究了晶闸管与机械开关相结合的变压器无弧有载分接开关的灭弧特性 ,结果证明这种开关一般不能可靠灭弧且结构较复杂 ,为此提出了一种通过门极控制开关触发晶闸管的新方案 ,低压模拟试验证明该方案灭弧效果好 ,电气结构简单 ,是无弧有载分接开关的最佳方案。     

舌簧开关-双向晶闸管固态起动开关

在设计理想固态起动开关的领域中,获得最新进展的是用于单相分马力电机中的舌簧开关一双向晶闸管固态起动开关。这种开关的设计主要利用了单相电机在某一转速下,线电流与起动绕组电流之间的相位角。该相位角在电机额定转速时很小,趋于零,据此来使得开关切断电机的起动绕组,在电路反向时,随着阻转矩的增加,电机转速降低,该相位角增大,使舌簧开关激励晶闸管导通,恢复起动绕组电流。在舌簧开关-双向晶闸管起动开关中,仅使用舌簧开关和双向晶闸管两个基本元件。图1为其电路原理图,图2、图3描述了舌簧开关-双向晶闸管固态电路用于单相交流电机(电容式或分相式起动)中时复杂的电流波形。     

HT-7U托卡马克高功率双向直流快速晶闸管开关的研制

针对HT-7U超导托卡马克极向场电源系统要求设计了一种新型高功率双向直流快速晶闸管开关，通过原理分析得到了可靠关断条件，给出了新型晶闸管开关的设计方案，并对方案进行了试验和仿真，结果均验证了原理分析和方案设计的正确性，且消除了强迫关断时过高的反向电压。     

中压固态复合开关切除电容器组的建模与分析

以真空断路器与晶闸管阀并联构成的中压固态复合开关切除电容器组的研究内容,主要是对电容器组负载电流由真空断路器至晶闸管阀之间电流转移这一暂态过程进行解析分析。首先基于真空断路器分段线性化电弧伏安特性曲线,并结合等效电路构建电流转移数学模型;然后据此推导出中压固态复合开关切除电容器组电流和晶闸管阀端电压解析解;最后据此可以得出晶闸管阀组最佳触发时刻、晶闸管阀组设计参数以及电流转移暂态过程中电流冲击程度。因为实现了由真空断路器至晶闸管阀的电流转移,所以电容器组在晶闸管阀电流自然过零时刻被切除,彻底克服固定电容器(fix capacitor,FC)开关分闸时造成的开关重燃和操作过电压。中压固态复合开关切除电容器负载暂态性能与晶闸管开关电容器(thyristor switch capacitor,TSC)性能基本一致,但却实现了紧凑化、低成本和高可靠性设计。利用仿真和现场录波波形验证了技术可行性。