基于5英寸晶闸管的±800 kV特高压直流输电换流阀组件的研制

许继柔性输电系统公司借鉴超高压换流阀组件的成熟技术,研制出了基于5英寸晶闸管,额定电流为3125A的特高压换流阀组件,并对其进行了相应的例行试验。试验结果表明,该组件的特性完全满足±800kV特高压换流阀的要求,从而为±800kV特高压换流阀的成功研制奠定了基础。     

光触发晶闸管与高压直流输电

简要介绍光触发晶闸管及其在高压直流输电换流阀中的应用。     

±1100kV特高压直流输电用6英寸晶闸管及其设计优化

为满足国家±1 100 kV特高压直流的应用需求,适应换流阀用晶闸管向更高电压等级、更大电流容量、更高可靠性发展趋势,基于中国南车现有6英寸晶闸管成熟技术基础,通过计算机仿真与试验相结合的方法,优化晶闸管芯片结构设计,改善了晶闸管芯片边缘电场分布和电压稳定性,改善器件内部热分布与外部散热,提高了晶闸管电流容量;优化晶闸管芯片放大门极结构设计,改善了器件的动态特性;采用先进的电子辐照技术,通过试验优化辐照工艺,进一步改善了晶闸管静态参数与动态特性折衷关系;研究开发出6英寸5 000 A/8 500 V晶闸管,器件的所有静、动态参数达到设计指标,通过了可靠性试验,满足±1 100 kV特高压直流输电换流阀的应用要求。     

±800 kV特高压直流输电用6英寸大功率晶闸管换流阀

现如今,中国有多条±800 kV特高压直流输电项目正在建设或正在规划之中。较高的输电电压及其较高的稳态、瞬态过压而产生的晶闸管换流阀绝缘设计难点已在云南—广东±800 kV/5 000 MW直流输电工程中得到了研究和解决,但是在向家坝—上海特高压直流输电±800 kV/6 400 MW工程中,必须采用更大功率的晶闸管,才能满足额定电流4 000 A的要求。为了满足实际工程需要,基于硅片的新一代6英寸大功率晶闸管应运而生,同时,为了满足更高直流电流的要求,在晶闸管换流阀设计中,应用了相关新的设计技术。笔者介绍了向家坝—上海特高压直流输电工程中复龙站晶闸管换流阀设计,包括阀的结构、电气设计、机械设计、阀内部电器件选择等,另外,对6英寸晶闸管的特点作了介绍。复龙站换流阀型式试验已分别在德国西门子、中国西安高压电器研究院有限责任公司完成,试验结果表明,基于6英寸晶闸管的向家坝—上海±800 kV特高压直流输电工程复龙站换流阀设计可靠,可保证向家坝—上海输电工程复龙站换流阀的长期、可靠运行。     

高压直流输电晶闸管单元自动检测装置

介绍一种高压直流输电(HVDC)换流阀晶闸管单元自动检测装置,该装置主要由晶闸管测试回路、控制单元、人机界面组成,控制系统采用DSP+FPGA架构,测试结果用液晶屏显示。试验表明,该装置能缩短特高压直流输电工程中的换流阀检修时间,具有测量信息全面、可靠性高、操作方便、界面显示友好等优点。     

最佳结构6英寸UHVDC晶闸管

经过对各种高压电力半导体器件实用模型的分析,设计了长、短基区最薄,P区径向变掺杂的一种双负角6英寸晶闸管,该晶闸管具有在获取一定高电压的同时能获取最大通态电流、最佳协调各动静态参数的唯一性.以特高压直流输电(UHVDC)应用要求为最终目的,对制造工艺实施必要的少数载流子寿命分布全程二维监控,研究获得高质量的工艺加工水平及高精度、高均匀性的目标寿命控制.经设计及工艺定型后,最终形成了批量生产.     

800kV、6英寸晶闸管换流阀通过第一阶段关键型式试验

2009年1月16日,世界首次采用6英寸晶闸管的800kV、4kA换流阀顺利通过第一阶段关键型式试验考核,各项技术指标创世界最高水平,标志着特高压直流关键设备研制取得新的重大进展。     

800kV、6英寸晶闸管换流阀通过第一阶段关键型式试验

2009年1月16日,世界首次采用6英寸晶闸管的800kV、4000A换流阀顺利通过第一阶段关键型式试验考核,各项技术指标创世界最高水平,标志着特高压直流关键设备研制取得新的重大进展。     

世界上首套6英寸4500A晶闸管换流阀成功进入试运行

华中和西北联网工程——灵宝背靠背扩建直流输电系统于2009年11月25日一次成功达到由华中向西北输送功率750MW、直流电流4500A。11月26日随着降功     

世界首个800千伏、700万千瓦级6英寸晶闸管换流阀成功通过全部型式试验

5月27日,由国内外共同研制的用于向家坝一上海±800千伏特高压直流示范工程奉贤换流站800千伏、700万千瓦级直流工程的6英寸晶闸管换流阀顺利通过全部型式试验,各项参数指标均达到或超过了合同技术要求,代表了世界直流输电技术的最高水平。该试验的成功通过表明了特高压直流示范工程关键设备——换流阀的研制取得了圆满成功,标志着工程受端奉贤换流站所有特高压直流设备型式试验全部完成,为示范工程早日建成投产奠定了坚实基础,是特高压直流输电技术发展史上的重要里程碑。     

特高压直流碳化硅晶闸管阀损耗探讨

碳化硅是发展最为成熟的新型宽禁带半导体材料,且碳化硅功率器件近期已开始代替常规的硅基器件。以典型的±800 kV,额定电流为5 kA的高压直流输电工程为实例,建立了换流阀基本组件的电气模型,用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了换流器仿真电路,研究碳化硅晶闸管在高压直流换流阀中的应用。对基于碳化硅晶闸管和普通硅晶闸管的直流换流阀电气特性和损耗进行仿真结果比较。计算结果表明:用碳化硅晶闸管来代替传统的硅晶闸管,可以在不同的触发角和工况下大幅减少系统的功率损耗。最后估算了在直流工程中使用碳化硅晶闸管阀带来的经济效益。     

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。     

世界首个800千伏、700万千瓦级6英寸晶闸管换流阀成功通过全部型式试验

2009年5月27日,由国内外共同研制的用于向家坝．上海±800千伏特高压直流示范工程奉贤换流站800千伏、700万千瓦级直流工程的6英寸品闸管换流阀顺利通过全部型式试验,各项参数指标均达到或超过了合同技术要求,代表了世界直流输电技术的最高水平。该试验的成功通过表明了特高压直流示范工程关键设备——换流阀的研制取得了圆满成功,标志着工程受端奉贤换流站所有特高压直流设备型式试验全部完成,全面验证了国家电网公司提出的特高压直流输电技术和特高压直流设备技术的可行性和正确性,     

哈密南—郑州特高压直流输电工程晶闸管阀设计与试验

为追求更高的传输效率,特高压直流输电技术在我国长距离传输清洁能源方面的作用日益显著,哈密南—郑州±800 kV/5 000 A特高压直流输电工程的额定容量为8 000 MW,是目前世界上已投运的容量最大的特高压直流输电工程之一。换流阀作为其关键设备,在电能的交直流转换中至关重要,因此,在投运前必须进行仔细设计和严格试验,以确保其安全可靠运行。详细介绍了哈密南—郑州特高压直流输电工程采用的A5000型换流阀的设计与型式试验,包括电气回路、散热系统、机械结构的设计,试验电路以及试验的实施。试验结果表明所有的试验项目满足IEC 60700-1标准和工程技术规范的要求,验证了A5000换流阀应用于该工程的合理性。     

直流输电晶闸管阀的绝缘研究

本文论述了对高压晶闸管阀的阀体空气间隙、绝缘件绝缘爬距和冷却水管电位分布的要求,指出了舟山直流输电工程采用的KGGS—100/500型高压晶闸管阀的绝缘缺陷,提出了改进意见,并介绍了改善后的效果。     

两种特高压直流输电用晶闸管控制单元工作原理分析对比

晶闸管控制单元是特高压用晶闸管换流阀的核心器件,其主要功能是实现阀控和换流阀之间信号的光电转换,完成对换流阀的触发、保护、状态检测等功能。笔者对目前主要采用的两种晶闸管控制单元设计理念和原理进行了研究,并从取能方式、正向保护触发原理、阀塔布置3个方面对两种板卡性能进行了介绍和对比,对今后开发性能更稳定可靠的高电位板具有理论和实际的指导意义。     

特高压直流输电换流阀控制系统应用

换流阀作为换流站中的关键设备,能实现交流电与直流电之间相互转换。换流阀控制系统主要功能是触发、监视和保护换流阀。以±800 kV特高压沂南换流站极Ⅱ的PCS-8600换流阀为背景,介绍换流阀控制系统的原理及配置方式,对阀控单元及晶闸管控制单元的重点功能进行详细分析。针对实际运行中需要重点关注的阀控接口信息,给出归纳与总结,为今后换流阀系统的运行维护及消缺处理提供参考。     

用合成回路进行±800 kV向家坝-上海工程换流阀运行试验

±800 kV直流输电工程电压等级高,额定电流大,并且采用世界上首次在工程中采用的6英寸晶闸管。为了对800 kV换流阀进行有效的试验,采用了利用新开发的一套合成回路对800 kV换流阀进行试验的过程,试验可以模拟换流阀在实际运行中的各种运行状态。得到了向上工程换流阀运行试验的相关结果。试验结果证明向上工程换流阀设计完全满足要求,所有参数均高于工程设计水平。     

525 kV/3000 MW柔性直流输电IGCT-MMC换流阀研制

基于IGCT的柔性直流输电模块化多电平换流阀(MMC)具有低成本、低损耗、高可靠等潜在优势,在未来陆上大规模新能源送出以及深远海风电并网等应用中具有广阔的前景。在对比集成门极换流晶闸管(IGCT)和绝缘栅型双极晶体管(IGBT)两类功率器件技术性能基础上,介绍了±525 kV/3000 MW柔性直流输电IGCT-MMC换流阀的产品设计。依据IEC 62501标准,完成了IGCT-MMC换流阀产品的第三方见证试验。试验结果表明,所研制的IGCT-MMC换流阀产品技术性能符合设计要求。     

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。