晶闸管阀高位取能电路研究

由于晶闸管耐压等级高,在高压动态无功补偿装置中广泛使用,由晶闸管串联构成的晶闸管阀,是晶闸管控制电抗器(TCR)的核心器件,在高电压下晶闸管阀驱动电路以何种方式获取能量是高压动态无功补偿装置必须考虑的问题.为了增加晶闸管串联运行的可靠性,设计了一种电压电流取能电路,能够满足TCR在各触发角下均能取到能量,给驱动电路供电,实现晶闸管阀高位系统自供电.利用PSPICE软件建立各取能电路仿真模型,仿真结果表明:高位取能电路能够减少开关损耗,提高晶闸管运行效率,而且能向驱动电路提供电能,为晶闸管阀的驱动电路稳定供电提供了理论基础.     

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。     

高压直流输电换流阀TCU单元故障测试方法研究及工程实践

由于目前国内尚无专门针对TCU控制单元的测试方法及测试系统,因此设计并实现换流阀TCU控制单元的测试电路及测试方法具有重要的工程价值。通过将设计的TCU测试方法用于检测换流站内故障TCU的方式,并结合TCU控制单元的工作原理对测试数据进行分析,成功将故障部件定位在TCU内部的限幅三极管,从而证明该测试电路及测试方法设计合理,满足工程应用需求,对高压直流输电工程的投建、运行及检修具有重要意义。     

高压直流换流阀晶闸管结温计算研究

针对串联水路的换流阀组件中各级晶闸管结温的差异,建立了阀组件晶闸管结温计算等效模型,利用PSCAD/EMTDC仿真软件对各级晶闸管结温进行仿真求解,找出一个阀组件中结温最高的晶闸管;对结温最高的晶闸管两侧散热器中心区域开槽,埋置测温光纤,在合成试验平台上进行最大连续运行负荷试验,并从所测得的散热器台面最高温度对晶闸管结温进行校核,结温校核结果表明,阀组件晶闸管结温计算等效模型具有较高的准确性。     

高压晶闸管换流阀外水冷系统分析

高压晶闸管换流阀是高压直流输电的核心设备之一,外水冷系统是其重要的一环.结合工作实践,在分析换流阀冷却系统换热工作原理的基础上,依据环境、水质及处理条件,运用换热器计算软件HTRI对外水冷系统空气冷却器进行设计,并开展相应的冬季换流阀停运防冻措施研究,提出了添加防冻剂、设置加热器设备以及排空冷却介质等预防措施,以避免装置出现冻结现象,保证换流站高压晶闸管换流阀高效、安全运行.     

晶闸管换流阀冲击电压特性研究

以灵宝背靠背高压直流输电用120kV光控晶闸管换流阀为研究对象,应用现代电路理论的状态方程分析方法,求解了单阀在冲击电压激励下阀内电抗器和晶闸管的电压特性,并给出了仿真结果。试验结果表明,仿真研究是成功的。     

门极换流晶闸管关键技术的研究

通过对门极换流晶闸管(GCT)关键技术的研究,提出了一种沟槽隔离的逆导型GCT结构.借助MEDICI软件,模拟了GCT的各项特性及其在内部的微观现象,对透明阳极、缓冲层、隔离区等关键结构参数进行了优化设计,并对其制作工艺进行分析.研究结果表明,采用透明阳极、缓冲层和沟槽隔离的逆导型GCT结构,不仅可以获得更好的静、动态性能,而且可大大降低制作工艺难度,有望在国内现有工艺装备下进行开发.     

高压输电换流阀晶闸管控制单元电磁兼容测试方法研究

重点研究了换流阀控制单元TCU的实际运行电磁环境,提出了可能导致TCU运行失败或异常的几种电磁骚扰源,并针对换流阀与控制电路之间的电气联系、空间关系论证了骚扰信号注入部位的适用性。提出了有别于IEC标准的测试方法,并进一步验证了测试方法的合理性和可行性。通过对实测结果的分析,证实了现场应用中因电磁骚扰导致晶闸管及换流阀错误控制、换相失败的原因,并进一步论证了所提出的测试方法的合理性。     

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。     

基于无线传感网络的换流阀温度传感器节点温差取能建模仿真

随着特高压直流输电换流阀的快速发展和应用,对换流阀的状态监测和可靠性分析也变得越来越重要.利用智能传感器对换流阀关键物理量进行长期的数据采集和监测,也将为换流阀等输变电设备全寿命周期内老化机理分析和寿命评估提供基础依据.智能传感器的取能问题是制约其应用于换流阀中的一大瓶颈,针对这一瓶颈文章提出了利用温差发电为传感器供电...     

晶闸管直串式高压软启动装置关键技术

高压大容量异步电动机需要软启动装置降低冲击电流,为了避免开关变压器式软启动装置存在合闸冲击,且在功率大时只能靠多重化或者晶闸管并联使问题复杂化,回归电机定子侧串联晶闸管调压软启动方式.针对晶闸管直接串联的高压电磁干扰和器件串联一致性技术难点,从光电触发、自取能、动静态均压、过压保护等角度分别予以阐述和处理,并提出了初始...     

高压大容量耗能装置晶闸管阀设计与试验

交流耗能装置是解决柔性直流电网故障情况下功率盈余问题的关键设备,在此以张北工程交流耗能装置为例,介绍了其核心设备晶闸管阀的电气设计、结构设计、控制系统设计,对研制的交流耗能装置晶闸管阀开展型式试验和换流站现场交接试验.通过对现场调试出现的典型问题进行分析,开展了晶闸管控制单元正向电压建立定值的优化研究,完善了设计方案.     

TSC高压晶闸管阀过电流失效机理

为满足晶闸管投切电容器(TSC)装置可靠性及其试验方法和试验等效机理研究的需要,重点研究了TSC装置的核心部件--高压晶闸管阀在过电流故障状态下的失效机理.首先介绍了TSC系统及其阀的结构以及过电流故障形成的原因和特征,并给出了过电流的数学方程和仿真波形.然后按照过电流故障的不同发展阶段对TSC阀的电流、电压和热等应力进行了解析分析.在上述基础上,结合器件的物理特性,对TSC阀各个元件在各种故障应力下的内部物理过程进行了分析.最终得到了TSC阀在过电流故障的不同发展阶段的失效模式和失效指标,从而揭示了TSC高压晶闸管阀的过电流失效机理.     

高压直流输电换流阀晶闸管级在线监测技术

中国在运和在建的高压直流输电工程多达29个。直流输电工程在电网中具有重要地位,换流阀是其核心装置,其性能很大程度影响了直流输电工程的可靠性。首先给出了现有的各种高压直流输电换流阀监测技术原理,并总结了现有换流阀监测技术的局限性,之后提出了晶闸管级阻尼回路和直流均压回路参数的实时在线监测方法,完善了晶闸管触发监测单元(thyristor trigger and monitor unit,TTM)自检功能,最后通过仿真和试验验证了所提出的监测方法的有效性。使用该方法可使换流阀的年度定期检修变为状态检修,实现换流阀在运行中免维护,提高了设备可用率和可靠性。     

用于高压直流输电的晶闸管换流阀短路故障分析及其试验方法研究

晶闸管换流阀作为传统高压直流输电的重要设备,其可靠性和故障耐受性能与高压直流输电工程的安全可靠运行密切相关。而短路故障是晶闸管换流阀可能出现的最严重的故障之一,有必要对其进行故障分析和试验验证。文章研究了相关标准中对于短路故障的试验要求,分析了高压直流输电晶闸管换流阀的各种典型故障特性和现有的分别采用短路发电机和电容器组作为短路试验电源的两种故障电流试验方法,并从故障电流热效应等效性和故障电流试验电压等效性方面分析了两种试验方法的特点。     

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.     

无线通信在高压配电线路电能计量装置的应用

目前10 k V高压电能表主要采用光纤或无线通信传输数据,光纤硬件成本高且容易损坏。提出了基于35k V配电线路的新型高压电能计量装置应用无线通信技术,包括微功率无线和GPRS无线,实现本地与远程通信的信息采集与传递,分析了其设计要点与功能。并且提出了无线脉冲方式校表,提高装置的安全性、可靠性,降低硬件设计成本。     

基于器件物理特性的晶闸管阀串联机制系统化研究

高压晶闸管阀的串联应用一直缺少系统化的理论指导,也常常忽略了器件本身的物理特性。为适应我国电力工业新的发展战略的需要,推进电力电子装置可靠性研究,文中对柔性交流输电(FACTS)和高压直流输电(HVDC)装置高压晶闸管阀的串联机制进行了深入系统的研究。分析了晶闸管阀串联运行所涉及各个相关环节的物理过程,结合晶闸管本身的物理特性建立相应的数学模型,尤其是建立了包含晶闸管自身恢复电流特性的反向恢复数学模型。对各个元件参数的影响及相互关系进行分析,推导出安全运行所需的边界条件。从而在理论的层次上将晶闸管阀串联机制明确化、系统化。在此基础上,应用该理论对现有的串联方法进行了分析和评价,提出改进后的串联技术。     

高压换流阀组件冲击电压测量用高压探头

根据高压换流阀组件分布和静电场的数值计算 ,优化设计了高压探头的结构尺寸 ;同时对研制的探头进行了方波响应实验 ,给出了不同阻尼电阻值对响应参数的影响。实验结果和理论分析表明 ,此高压探头部分响应时间 19ns,过冲2 .2 % ,能满足高压换流阀组件冲击电压试验的测量要求。