垢层动态膜阻对换流阀冷却系统内均压电极动态沉积特性影响机理研究

换流阀内冷却系统发生的故障绝大多数直接或间接由内部均压电极沉积结垢导致,占比在70%以上,均压电极沉积结垢问题已成为影响整个直流输电系统的安全稳定运行的重要因素。该文建立了换流阀单个阀段内冷却系统的电场、流场、传质场三维仿真模型,引入垢层动态膜阻模型,与实际换流站的均压电极垢层厚度对比,确定了等效电导率,验证了方法的准确性。分析了垢层的动态生长规律、垢质沉积质量、垢层厚度和沉积速率,给出了相应拟合公式,确定了沉积质量、垢层平均厚度和沉积速率时间常数。沉积质量和垢层平均厚度时间常数均为1111天,极限沉积质量为377 mg,极限垢层平均厚度为1.03 mm。该文的研究成果为换流阀均压电极的垢层预测和检修除垢工作提供了可靠依据。     

换流阀内冷却系统均压电极结垢分布规律

高压直流输电换流阀内冷却系统的冷却结构具有多种类型,但均不能规避针形均压电极的表面结垢问题.现场测量和统计了四重阀塔螺旋型主水路、二重阀塔S型主水路、并联型阀组件内水路等典型结构阀内冷水路中的均压电极结垢厚度分布,统计分析了电场和流体场等环境因素对电极结垢分布情况的影响,计算了内冷水路不同位置均压电极的电流大小及其表面...     

换流阀内冷却系统均压电极结垢的计算

换流阀内冷却系统中的均压电极结垢现象威胁着直流输电工程的安全可靠运行。建立了单、双和三电极3种典型结构电极系统的计算模型,提出了带电粒子由向电极聚集直至在电极表面沉积的两阶段分析方法,采用有限元法计算了不同流速冷却水及电极电流下均压电极周围带电粒子的分布特性,运用电泳沉积仿真原理计算了带电粒子在各电极体系表面沉积的过程,结果表明循环流动冷却水中电极对带电粒子的捕获存在电流阈值,工程实际条件下单、双和三电极的捕获率分别约为12.6%、33.3%和33.9%,运用电泳沉积仿真原理计算得到的结垢在形态和生长特征上与工程实际具有极高的一致性。     

基于垢层动态沉积模型的阀冷系统电极均压能力评估方法

针对缺少对阀冷系统电极结垢后电极均压能力的评判方法,提出用电压纹波因子α和泄漏电流波纹因子β表征电极均压能力的评估方法。研究了阀冷系统腐蚀与结垢机理,基于腐蚀与电沉积反应建立了电-流-传质场耦合作用下阀段均压电极动态结垢模型,并采用拉格朗日-欧拉方法计算垢层动态沉积过程引起的几何边界变化;基于电路模型和实验结果验证了所提模型的准确性,结果表明垢层动态沉积模型下的结果与测量结果一致,能够有效表征垢层动态沉积特性;最后,提出利用综合考虑各支路电压和泄漏电流波动情况的纹波因子α和β评估阀冷系统电极均压能力,获得了不同结垢程度下的电极均压能力变化规律,确定了以α_(NM)1、β_(NM)0.7为阈值的均压电极定期更换/清洗策略。     

均压电极垢层电沉积模型分析与应用

换流阀是高压直流输电系统中的核心设备,阀冷系统用于阀体组件的散热,而阀冷系统散热器腐蚀和均压电极结垢将导致换流阀运行故障,因此研究阀冷系统的腐蚀和结垢特性,对保障换流站安全可靠运行尤其重要。基于散热器腐蚀和垢层的沉积机理,应用有限元方法,建立了考虑电极表面沉积反应、物质传递过程的均压电极垢层沉积模型,所建模型能够模拟垢层生长过程、分析电极表面附近电场以及腐蚀离子浓度分布。基于该模型分析了电极表面垢层的沉积行为特性、电极表面的垢层分布,讨论了不同电压等级对垢层厚度的影响,得到垢层主要分布在高电位电极、电极尖端垢层量远大于电极平行位置以及电压等级升高,垢层厚度明显增大的仿真结果。结合实际换流站阀冷系统的运行数据和电极结垢形貌,验证了垢层沉积模型的有效性。     

高压直流输电工程换流阀均压电极断裂机理研究

均压电极是高压直流输电工程换流阀内冷水系统的重要部件,起到钳制电势和减小泄漏电流的关键作用,但是在运行过程中,均压电极发生腐蚀或者断裂,将导致换流阀阀塔上与内冷水管道接触的金属器件发生腐蚀,内冷水系统发生渗漏、堵塞等,从而使得换流站因设备过热、水管漏水等问题造成的停运事件屡有发生,严重影响直流工程的安全稳定运行。因此,研究均压电极断裂相关机理和原因能够有效减小内冷水系统事故。文中通过分析均压电极在水管内的受力情况,结合铂金材料的特性,首次从剪切强度的角度开展了均压电极断裂分析。文中从材料成分、力学性能、微观结构等角度对均压电极开展了研究,分析了均压电极断裂机理,确定了均压电极断裂原因。文中的分析方法及结论,对高压直流输电工程换流阀均压电极的生产制造、材料选型、运维检修等具有重要参考意义。     

换流阀外冷却系统冷却塔换热盘管 结垢试验的研究

通过现场试验的方法,从换热功率、弃水量、内循环水温度、喷淋水流量等4个方面研究了冷却塔换热盘管结垢的原因,通过结垢试验与水质分析相互验证的方法,找出这4个因素对换热盘管表面结垢速率的影响趋势及程度,并通过对结果的分析对直流阀冷却系统的运行提出了合理化建议。     

高压换流阀可控硅组件均压特性的研究

高压直流输电系统用可控硅换流阀要求在各种条件下都能稳定运行 ,这必须合理地选择可控硅辅助电路参数来保证系统的稳定操作 ,并降低可控硅换流阀的能量损耗。用可控硅宏模型对换流阀内的一个可控硅模块进行动态仿真研究 ,综合考虑可控硅的开通、关断特性以及可控硅换流时电压振荡特性和器件的能量损耗 ,从而给出优化的电路参数     

高压直流输电光触发换流阀塔均压电极除垢技术和工艺研究

由于晶闸管铝制散热器的电化学腐蚀,光触发换流阀塔均压电极在电场的作用下容易形成垢质。结合宝鸡换流站均压电极除垢检修经验,介绍了光触发换流阀塔均压电极除垢工艺及流程,总结了电极除垢过程中的关键环节。     

混合串联换流阀抑制换相失败的作用原理及动态均压电路参数设计

采用全控型电力电子器件改造电网换相换流器高压直流输电技术(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)来抑制换相失败(commutation failure,CF)是目前研究热点,但忽略器件差异性会对拓扑作用原理和器件电气应力分析产生关键影响,降低了工程应用的参考意义。文中研究一种由晶闸管与可关断管串联构成的混合换流阀(hybrid series converter valve,HSCV),考虑器件特性的差异。设计HSCV的工作状态,分析HSCV的抵御CF的作用原理。对HSCV器件进行合理选型并设计关断时序。分析关断过电压现象,并基于电压电流应力提出可关断管动态均压支路参数的设计原则。SABER和PSCAD/EMTDC仿真结果表明,HSCV能够增大晶闸管恢复正向阻断能力的时间,防止该阀重新导通和倒换相;提出的参数设计原则可以合理设计动态均压支路,有效解决可关断管的过电压问题,满足器件参数要求;相较于LCC-HVDC系统和其他经全控型电力电子器件改造的LCC-HVDC系统,基于HSCV的高压直流输电系统具备...     

水路及均压电极布置方式对MMC换流阀阀端间交直流耐压试验的影响研究

MMC换流阀阀端间交直流耐压试验时,换流器闭锁,电容电压控制算法未投入使用,因此,子模块的均压特性受系统阻容网络的影响。根据试验录波结果,阀塔层间子模块电压分布规律为顶层和底层高,中间层低,子模块电压先发散,后趋于平衡。经过分析得到水路及均压电极布置方式对系统阻容网络有很大的影响,是试验过程中造成层间子模块不均压的主要因素。通过搭建MMC换流阀阀端间交直流耐压试验详细仿真模型,仿真得到层间子模块电压分布规律与试验基本一致,10 s试验最大不均压度为3.9%,3 h试验最大不均压度8.9%。研究结果为MMC子模块的水路及均压电极布置方式提供了可靠支撑,具有重要的借鉴价值。     

基于电-热-流多场耦合仿真的海底电缆载流量分析

海底电缆在各路段敷设方式下的温度场和载流量受多种因素的影响,其准确计算对提升海上风电场电能输送的可靠性和经济性具有重要意义。利用COMSOL仿真平台搭建交流三芯和直流单芯海底电缆在土壤直埋、海底直埋、海底平铺和管道敷设等情况下的“电-热-流”多物理场耦合模型,运用有限元法和牛顿迭代法计算海底电缆的温度场分布和载流量大小,并探讨埋设深度、海水流速、海水温度和保护管材料等因素对海底电缆载流量的影响。仿真结果表明:埋设深度、海水流速、海水温度等主要通过影响散热能力来影响载流量大小,合理选择敷设方案有利于提高海缆载流量和工程建设经济性。     

考虑管存动态特性的电-气-热综合能源系统低碳经济调度

电转气(P2G)和热电联产机组(CHP)作为综合能源系统耦合元件,是实现清洁低碳电力的重要途径.基于此,从P2G和CHP的协同机理着手,建立了考虑气管网储能特性的电-气-热互联综合能源日前调度模型.模型目标函数以日前调度成本、弃风成本和污染物治理成本之和最小,并计及了电网、气网约束条件,重点关注天然气系统管网的储气空间...