高压直流工程换流阀宽频建模研究

电压分布性能是高压直流输电换流阀的重要电气特性之一,而换流阀的杂散电容参数的存在严重影响换流阀系统过电压分布的均匀性,尤其是速变电压下阀内电压分布的不均匀性.根据现场测试的换流阀杂散参数,建立换流阀的宽频电路等效模型;其次,利用仿真模拟施加雷电冲击等过电压,研究换流阀在速变电压时的电压分布特性,进一步分析影响换流阀过电压分布的主要杂散参数.研究表明,变压器及其套管电容是影响换流阀电压分布的关键因素,而对地杂散参数及层间杂散参数对其电压分布的影响较小.     

柔直换流阀宽频等效模型建模研究

柔性直流换流阀是特高压柔性直流输电的核心设备。通过有理逼近建立关键部件的宽频等效模型,建立完整的柔性直流换流阀宽频等效电路。采用有限元分析提取换流阀杂散电容网络及参数,为深入研究柔性直流换流阀过电压以及电磁干扰提供前提条件。将仿真结果与型式试验数据进行对比,结果表明:杂散电感对暂态尖峰电压影响较大,对换流阀在冲击电压下的工作性能并无明显影响;所提方法为换流阀暂态分析提供了一种有效方法。     

换流阀杂散电容计算及其对MMC电压应力水平的影响

换流阀为柔性直流输电系统的核心设备,由于设备结构等因素,换流阀存在杂散电容可能会影响换流阀的电压应力水平。首先建立换流阀的三维有限元电场分析模型,通过电场分析的方法得到换流阀的杂散电容;然后在其基础上建立包含换流阀杂散电容的MMC-HVDC系统宽频带模型;并分别计算MMC-HVDC系统在正常运行和故障工况下换流阀的电压应力水平;并以此指导换流阀的设计与优化。研究表明:MMC杂散电容会导致故障工况下MMC换流阀电压应力水平的增加。     

杂散电容对换流阀绝缘试验测量结果的影响

保护性触发是特高压直流(UHVDC)换流阀的一项重要保护功能,对单阀绝缘试验中的操作冲击耐受试验有重要影响,进行该试验对电压测量准确性要求较高。进行某型号特高压换流阀保护性触发试验时,在测量设备采集到的试验电压峰值未达到设计的阀保护性触发动作门槛时发生了整阀触发导通,初步分析认为是阀塔动作正确,但测量设备与换流阀之间存在杂散电容导致试验电压的测量不准确。采用ANSYS仿真软件计算出试验回路中各主设备间的杂散电容矩阵,根据杂散电容和试验回路参数建立了PSCAD仿真模型,仿真得到了分压器测量值和阀实际承受电压值,复现了试验问题;通过理论计算分析优化试验方案,并进行了试验验证。结果表明:分压器、冲击发生器和换流阀之间的杂散电容对电压测量结果影响明显;根据ANSYS计算出杂散电容,根据杂散电容和试验回路参数建立PSCAD仿真模型,仿真结果与试验现象一致;通过试验方法的优化,电压测量偏差系数将由97.5%提高至99.2%,优化效果明显。     

直流输电换流阀杂散电容和冲击电压分布的计算

速变电压下的电压分布性能是高压直流输电换流阀的重要电气特性之一,而换流阀的杂散电容是导致速变电压不均匀分布的主要原因,因此对杂散电容的准确计算具有重要意义.提出一套换流阀杂散电容的计算方法,包括窗口截断技术、屏蔽效应和复用技术等.完成了相关理论推导,证明该方法的计算结果比实际电容值更大,结果是趋于保守和可信的.利用场路结合原理建立等效电路,并对冲击电压分布进行了计算.试验和计算结果表明,所提的杂散电容和电压分布计算方法是可行的.     

模块化多电平柔性直流换流阀寄生电容提取及分布特性研究

模块化多电平柔性直流换流阀的寄生电容是构成换流阀宽频等效电路模型的重要参数,影响换流阀内部瞬态电压分布是否均匀。为此,需要准确提取出换流阀的寄生电容。该文提出寄生电容的提取方法,并验证方法准确性;此方法结合换流阀的结构对称性,简化离散电容矩阵,详细给出基于有限元理论的电容容值计算公式。以国内某±420kV/1250MW模块化多电平柔性直流换流阀为例,对换流阀的寄生电容进行详细分类和计算,并给出其典型的电容值;获得换流阀的均压环和子模块自身及相互之间、以及对阀厅的电容分布特性。结果表明同层同阀段相邻子模块之间的电容值最大,约为100pF。     

特高压CVT电容分压器的宽频建模

特高压电容式电压互感器（CVT）作为特高压电网中重要的一次设备,其电容分压器承受着来自电网的特高电压,建立特高压CVT电容分压器的宽频模型对研究其过电压分布具有重要的意义。通过网络分析仪测量特高压CVT电容分压器的宽频阻抗参数,然后利用矢量匹配法对测量到的宽频阻抗参数进行有理函数逼近,再通过电路综合理论得到特高压CVT电容分压器的宽频等效电路。通过对2台电容分压器的测量和建模结果进行对比分析可知,该方法适用于建立特高压CVT电容分压器宽频等效电路模型。     

两种结构形式特高压换流阀均压设计对比分析

文中结合±800 kV/5 000 A溪洛渡—浙江特高压工程受端金华站极1和极2两种结构形式的换流阀,对比分析了其在直流、工频、操作冲击、雷电和陡波冲击下的均压设计,通过PSCAD建立的换流阀宽频模型及雷电冲击下的仿真结果,论证了大组件换流阀冲击均压电容在雷电和陡波冲击电压下可以实现较好的阀段之间的均压作用,同时文中还分析了小组件换流阀在雷电和陡波冲击电压下依靠晶闸管控制单元实现的换流阀自适应耐压能力,两种换流阀均压设计理念都能够较好实现换流阀的均压和保护,对今后更深入研究特高压换流阀电气设计具有重要指导意义。     

换流阀内可控硅端电压分布特性的研究

换流阀内可控硅端电压分布特性取决于可控硅器件性能和相应的缓冲电路参数。用一个较为实际的可控硅宏模型,对换流阀内的一个可控硅模块与饱和电抗器的串联电路进行了动态仿真,分析了可控硅并联的缓冲电路参数对换流阀内电压分布特性的影响,以及换流时换流阀内电压振荡特性,并给出了缓冲电路参数优化的趋势。     

换流阀内可控硅端电压特性分析和缓中电路参数优化

换流阀内可控硅端电压分布特性取决于可控硅器件性能和相应的缓冲电路参数.用一个较实际的可控硅宏模型,对换流阀内的一个可控硅模块与饱和电抗器的串联电路进行动态仿真,分析可控硅并联的缓冲电路参数对换流阀内电压分布特性的影响及换流时换流阀内电压振荡特性;给出缓冲电路参数优化的趋势.     

换流阀冲击均压电容的选择

对换流阀在冲击电压作用下的电压分布作了分析。在假定各元件(或组件)对地杂散电容(为C_d)和并联均压电容相同(为C)的条件下,推导出电压不均匀系数与换流阀组件数N及Cd/C的关系的工程计算公式。用此公式,可以方便地进行均压电容的选择。     

换流阀内可控硅端电压特性分析和缓冲电路参数优化

换流阀内可控硅端电压分布特性取决于可控硅器件性能和相应的缓冲电路参数。用一个较实际的可控硅宏模型，对换流阀内的一个可控硅模块与饱和电抗器的串联电路进行动态仿真，分析可控硅并联的缓冲电路参数对换流阀内电压分布特性的影响及换流时换流人电压振荡特性；给出缓冲电路参数优化的趋势。     

用晶闸管宏模型分析换流阀内电压分布特性

晶闸管器件性能和缓冲电路参数会影响换流阀内电压分布特性。在晶闸管断态情况下进行换流阀电路参数选择，其结果明显具有局限性。用考虑二次效应、温度特性和反向恢复过程的晶闸管宏模型，对换流阀内的一个晶闸管模块与饱和电抗器的串联电路进行了动态仿真，分析了晶闸管器件参数分散性和缓冲电路参数对换流阀内电压分布特性的影响；同时还考虑了换流器换流时换流阀内电压振荡特性。     

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。     

特高压电容分压器宽频无源等效电路建模方法

为了提高特高压电容式电压互感器的瞬态性能,分析其在较宽频域内的分压特性,以某公司生产的1 000 kV特高压电容分压器为实验对象,进行了特高压电容分压器阻抗的测量,建立了特高压电容分压器的宽频等效电路模型。首先,测量特高压电容分压器的阻抗;其次,基于测量得到的数据结合矢量匹配法和电路综合理论,建立了特高压电容分压器的宽频等效电路模型,并利用模式搜索算法对等效电路进行无源修正;最后,利用所建立的模型,分析特高压电容分压器在不同频率下的分压特性,为合理设置均压装置以及改善特高压的制造工艺提供理论依据。     

特高压电容式电压互感器阻抗测量及参数灵敏度分析

为改善特高压电容式电压互感器(CVT)的工艺结构,提高其瞬态性能和可靠性,研究了其宽频阻抗特性的测量和建模方法。首先,通过不同的测量方法获得了压接型和焊接型工艺结构的1 000 kV特高压CVT电容分压器的宽频阻抗特性,并相互验证了测量方法的有效性;其次,基于特高压CVT电容分压器的宽频阻抗测量数据,建立了具有物理意义的宽频等效电路模型,通过宽频阻抗仿真结果与测量结果的比较验证了模型的正确性和有效性;最后,定义了评价CVT性能的网络函数,并对特高压CVT电容分压器的蓄积电阻与蓄积电感、电容器电容与电导、均压环对地电容等电路参数进行了灵敏度分析,为特高压CVT的优化设计、瞬态分析和工艺改进等提供了依据。     

基于应力分析的换流阀关键元件的可靠性评估

高压直流输电工程在电力系统中的重要性逐渐显现,而随着工程运行年限的不断增加,其在正常环境与极端环境下的可靠性值得深入研究。晶闸管换流阀作为高压直流输电系统的核心设备,评估其可靠性显得尤为重要。晶闸管的失效率是整个直流输电系统可靠性评估的关键参数,其取值决定于所承受的电应力和热应力。本文提出了一种基于应力分析法计算晶闸管失效率的建模方法。首先,建立了换流器关键部件和杂散电容的宽频模型。其次,仿真分析换流阀内不同区域元件的电应力分布,然后建立晶闸管的热阻抗模型,并分析对应的晶闸管的热应力分布。最后,建立了晶闸管可靠性模型,计算了相应的晶闸管的可靠性参数失效率,为进一步定量分析换流阀可靠性提供依据。     

特高压换流变压器绕组波过程分析

特高压换流变压器的对地电位很高,所以对其在冲击电压作用下纵绝缘的考核更为严格。文中对特高压换流变压器端部普遍采用多根并绕分数匝插花纠结式线饼的等值纵向电容求解公式进行推导,并根据得出的绕组等值电路参数构建多绕组等值电路模型,最后对特高压换流变压器高压绕组在标准雷电冲击全波下的波过程进行分析计算。结果表明:插花纠结式线饼的等值电容要比普通纠结式线饼大很多,而且线饼并联导线根数越多,其等值电容越大。因此,插花纠结式线饼具有更加优良的抗冲击性能。     

HVDC换流系统屏蔽罩寄生电容提取

高压直流输电(HVDC)换流阀屏蔽罩的寄生电容对换流系统的宽频电路性能有重大影响,快速准确地提取屏蔽罩电容参数是目前HVDC国产化需要掌握的关键技术之一.将间接边界元方法用于换流阀屏蔽罩寄生电容参数的提取,从场分析角度,提出了用平面模拟倒角曲面的模型简化方法.针对国内某直流换流站,建立了屏蔽罩倒角和不倒角的仿真模型,对...     

基于晶闸管反向恢复电流分段拟合的直流换流阀换相过冲电压计算方法研究

晶闸管、RC阻尼回路和阀避雷器是特高压直流换流阀一次回路主要组成部分,确定三类器件的参数匹配是特高压直流换流阀电气设计的主要工作。该文揭示了换流阀换相过冲电压的产生机理,确定了三类器件参数的交互影响规律,建立了换流阀工作电路微分方程。通过对晶闸管反向恢复电流分段拟合的方法求解电路方程,最后通过试验验证了计算方法的精确性。