±800kV特高压直流输电换流阀核相试验

近年来,随着特高压直流工程在远距离大功率输电方面的发展,提高直流输电工程的可靠性成为保证电网安全稳定运行的前提和基础,换流阀低压加压核相试验作为分系统调试项目对检验特高压直流输电工程质量至关重要.本文针对特高压直流工程±800kV换流站第一阶段分系统调试期间的相关内容,详细阐述换流站极I、极II低端换流阀核相试验过程并进行理论分析,通过试验参数计算、试验方案优化及试验波形的分析对比进行说明.另外,优化试验abc三相同步电压获取方式,进一步降低试验误差.最后,提出一种验证触发延迟角的核相方法,为特高压直流输电工程的建设和相关研究提供参考.     

高压直流换流阀用饱和电抗器性能研究

随着高压直流输电换流阀自主化的推进,换流阀饱和电抗器逐步实现了国产化并在工程中应用。为了进一步研究换流阀饱和电抗器的性能,文中结合某型式的±500 kV换流阀饱和电抗器,对饱和电抗器的水压耐受能力、直流损耗、饱和特性、温升水平、故障电流耐受能力及冲击电压下的阻抗特性等进行了研究,并将国产和进口饱和电抗器的各项性能进行了对比。结果显示,目前国产饱和电抗器的性能与进口电抗器并无差异,且部分性能指标优于进口电抗器,这既是国内厂家依托工程逐步提高的结果,也表明该型式的国产饱和电抗器的整体性能已达到国际先进水平,研究结果对后续特高压换流阀饱和电抗器的研制具有指导和借鉴意义。     

新一代±800 kV/8 GW特高压直流工程换流阀晶闸管设计优化

新一代标准化±800 kV/8 GW特高压直流工程对换流阀晶闸管性能及可靠性提出更高要求。通过分析新一代标准化特高压换流阀设备的性能提升需求,明确了晶闸管产品的性能参数优化目标;在以往工程晶闸管研制的基础上,研究了进一步提升电流性能、降低通态压降、提高动态参数一致性及安全裕度的优化设计与工艺改进方法,完成了2种国产技术路线的新一代标准化±800 kV/8 GW特高压直流工程用8.5 kV/5 500 A晶闸管产品设计,并通过专项试验对比分析不同技术路线晶闸管产品的性能特点。研究及试验结果表明,经优化设计后,2种国产晶闸管产品的通态压降与通流特性均得到提高,动态参数一致性更优,安全裕度进一步提升,2种国产晶闸管产品均能够满足新一代特高压工程要求。     

高压直流换流阀用饱和电抗器的暂态电路仿真模型

为了定量研究高压直流(HVDC)换流阀的开通和关断电气应力,建立了饱和电抗器的暂态电路仿真模型。将饱和电抗器模型等效为1台空载变压器,其漏感和励磁电感分别对应于饱和电抗器的空心电感和铁芯电感;为了避免微分运算带来的误差,将饱和电抗器的非线性铁芯电感等效为伏秒数受控的电流源模型,这样不仅可以提高运算精度,而且可以增强求解过程的收敛稳定性;在传统波穿透理论基础上,进一步考虑了硅钢片"由内而外"的径向逐渐饱和过程,给出了饱和电抗器的涡流电阻模型,大大提高了仿真模型的准确度。通过电容器冲击放电试验验证了饱和电抗器电路仿真模型的优越性。     

±800kV云广直流换流阀及阀控系统结构及原理分析

阀控系统主要起着触发并监视可控硅元件的作用,是直流输电系统的核心技术。通过对±800kV云广直流工程中换流阀及阀控系统的结构及原理的阐述,并与常规的±500kV直流输电系统作比较,为特高压直流工程换流阀及阀控系统的运行、维护、设计、改造提供指导和参考。     

锦屏—苏南±800kV特高压直流工程晶闸管换流阀

换流阀是特高压直流输电工程中主要关键设备,其设计的可靠性直接影响直流系统的安全可靠运行。文中介绍了锦屏—苏南±800 kV特高压直流工程晶闸管换流阀主要技术参数。主要从电压应力、电流应力、水冷系统、晶闸管参数4个方面和先前投运的向家坝—上海±800 kV特高压直流工程晶闸管换流阀进行了对比分析。验证了锦屏—苏南特高压直流工程晶闸管换流阀整体性能比向家坝—上海±800 kV直流工程有所提升,可以长期安全可靠运行;同时也为后续±800 kV特高压直流工程换流阀的设计和制造奠定了良好的基础。     

高压直流输电用阀电抗器铁芯损耗试验研究

换流阀运行时,阀电抗器仅在换流阀开通和关断的暂态过程中承受电压,且交替工作于不饱和、饱和两种状态,因此无法直接引用传统的铁芯损耗计算公式进行铁芯损耗计算,也就无法对阀电抗器的铁芯设计进行校核。基于铁芯损耗发热引起的温升等效原则,在相同的电抗器进水温度和相近的环境温度下,分别设计了高频和工频工况下的铁芯测温试验,根据工频工况下测得的铁芯温升(对环温),并利用高频工况下试验得到的铁芯损耗和铁芯温升(对环温)的关系曲线,得到工频工况下的铁芯损耗实际值,从而对阀电抗器铁芯设计进行校核,确保在换流阀长期运行时不会阀电抗器出现异常发热。     

±800 kV特高压复龙换流站西门子大组件换流阀饱和电抗器陷分析与改造

±800 kV复龙换流站双极四阀组换流器采用西门子技术大组件换流阀,其饱和电抗器结构复杂、可靠性低,运行时冷却管路极易漏水,多次导致阀组闭锁。文中在分析西门子阀电抗器典型缺陷的基础上,结合特高压直流输电工程实际,设计研制了一种西门子换流阀用新型一体式饱和电抗器,并成功应用于复龙站换流阀电抗器改造。试验结果表明：新型饱和电抗器采用的单线圈和单管路设计,既保持了电抗器外部电气性能、冷却水流量特性、安装结构尺寸及重量等基本不变,还显著提高了电抗器冷却水路的可靠性,也降低了运行振动受力及噪声水平,可满足特高压直流工程技术与应用需要;对于提高换流阀设备本质安全、保障直流系统能量可用率具有重要的工程价值。     

±800 kV换流阀低压加压试验方法

随着直流特高压工程在远距离大功率输电方面的日渐普及,提高直流特高压工程质量成为保证电网安全稳定运行的前提和基础。换流变压器带阀组低压加压试验作为分系统调试中检验直流工程质量的核心试验项目,存在误差大、方法复杂等问题。依托特高压工程哈密南±800 k V换流站,对分系统调试中低压加压试验的内容及方法进行了详细的归纳总结,创新性优化了同步电压的获取方式,大大减小了试验误差,同时对60°以上的触发角进行了计算及测试。并结合工程现场极1低端的试验数据进行分析,说明了低压加压试验对于换流站核心设备(换流阀、换流变压器、阀控系统)的功能检测具有指导性作用,是分系统调试中不可或缺的重要环节。     

±1100kV特高压直流输电工程换流阀研发产品运行试验

随着向家坝—上海、云南—广东等多项±800 kV特高压直流输电工程的顺利建成,中国在特高压直流输电线路的建设和工程运行过程中积累了丰富的经验。为了满足中国国民经济的飞速发展对电力能源的需求,建设更大输送容量的直流工程将成为下一步直流输电工程建设发展的必然趋势,而系统电压等级的提高又对换流阀产品性能提出了更高要求。用于±1 100 kV特高压直流输电工程的换流阀产品,其单级晶闸管元件运行试验最高触发电压和恢复电压分别达到5.5 kV和3.3 kV,试验电流和短路故障电流分别为5 332 A和50 kA。为保证系统运行安全,换流阀产品在投运之前,必须通过型式试验对其性能进行验证。西安高压电器研究院有限责任公司利用换流阀运行试验合成回路,模拟±1 100 kV特高压直流输电工程用换流阀在实际运行中的各种工况,完成了试品阀的运行型式试验,并对得到的试验数据进行了分析,为±1 100 kV特高压换流阀产品的设计、制造及工程运行和试验标准的制定提供了参考依据。     

±800kV/4750A特高压直流换流阀通过能源局鉴定

“立足创新,攻坚克难,勇攀高峰,长我国威”杨奇逊院士对中国电科院特高压直流换流阀产品给予了这样的高度评价。 8月15日,国家能源局能源节约和科技装备司在北京主持召开了由中国电力科学研究院自主研制的“±800kV／4750A特高压直流换流阀”新产品技术鉴定会。国家能源局电力司、科技司,工业与信息部代表参加会议。包括卢强、     

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。     

±800kV特高压换流阀运行试验系统研发

根据特高压直流输电工程发展的需要,研发了6500A/50kV特高压换流阀运行试验系统。参照云广±800kV直流输电工程的系统设计,介绍特高压工程运行试验的预期参数和论述试验系统原理;依据IEC60700-1和GB/T20990.1高压直流输电换流阀电气试验标准,在新研发的运行试验系统上实现了能够满足特高压换流阀要求的全套运行试验项目。     

±800kV/4750A特高压直流输电换流阀研制

中国电力科学研究院成功研制了具有完全自主知识产权的800 kV/4 750 A特高压直流换流阀,并通过了型式试验。分析换流阀研制所涉及的基础理论和关键技术。从工作原理、运行工况、电气拓扑和宽频模型等角度完成对换流阀的物理解构;研究换流阀设计开发工作所涉及的暂态电磁特性分析技术、非线性组件协调配合技术、晶闸管反向恢复过程的解析逼近与动态仿真模型、抗震设计技术、换流阀系统热力场分析与冷却技术、自适应换流阀触发监控系统等系列关键技术。从关键零部件、阀模块样机及阀塔样机研制3个层面分析换流阀样机的主要设计理念、设计原则和技术特点。     

±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。     

±350kV柔性直流输电用桥臂电抗器温升试验

针对柔性直流桥臂电抗器和常规直流平波电抗器间交直流谐波电流的特征差异,依托云南异步联网工程,研究了桥臂电抗器额外开展交流温升试验的必要性,推荐了交流温升试验方法,并开展了对比性温升试验研究。结果表明:首先,桥臂电抗器不能简单沿用常规直流平波电抗器基于直流电流分配特性的温升设计和试验方法;其次,云南异步联网工程桥臂电抗器全面满足了工程要求的交直流复合电流下的温升限值要求。研究成果可为今后工程可能遇到的交直流复合大电流下各类电抗器的设计选型提供参考。     

锡盟—泰州±800kV/6250A特高压直流输电换流阀优化设计及型式试验

锡盟-泰州直流输电工程是世界上首个将±800 kV直流输电容量由8 000 MW提升到10 000 MW,额定电流提升至6 250 A直流输电工程。介绍了该工程泰州站6 250 A换流阀组件主要技术参数,并重点介绍6 250 A换流阀电抗器通流的优化设计,阻尼回路优化设计,光纤冗余触发系统优化设计,组件水路优化设计。优化后的±800 kV/6 250 A换流阀通过型式试验,满足工程应用要求。     

±800 kV特高压直流输电系统主回路参数研究

为制定直流系统的控制策略并提供基本的稳态控制参数,以向家坝—上海±800kV特高压直流输电工程为依托,根据直流输电的基本理论并结合特高压直流系统的特点研究了主回路参数,提出了特高压直流系统的基本控制策略,以及2组12脉动换流器串联(400kV+400kV)构成±800kV特高压的全新换流站接线方案和灵活的运行接线方式。在主回路参数研究和设计中分析了影响主回路参数设计的关键因素,给出了特高压换流站主设备的参数,为特高压直流技术研究提供了基础数据。     

±800kV特高压直流换流站500kV站用变压器保护配置

为提高直流换流站500 kV高压站用变压器保护配置的可靠性,以糯扎渡—广东±800 kV特高压直流输电工程江门换流站500 kV高压站用变压器参数及接线形式为模型,进行典型故障短路分析计算,提出接于500 kV 3/2交流配电装置串内的高压站用变压器保护采用变压器差动+高压侧引线差动保护配置方案。并提出了一种500 kV换流站站用变压器高压侧辅助失灵保护的配置判据,较好地解决了以往500 kV换流站站用变压器高压侧失灵保护可能存在拒动或误动的问题。该研究成果已应用于江门换流站,可为换流站高压站用变压器保护配置提供参考。     

±1100 kV特高压直流换流阀冲击电压试验能力研究

为满足±1100 kV特高压直流换流阀绝缘型式试验要求,针对±1100 kV特高压换流阀冲击电压试验实施方法进行研究。采用伽辽金边界元法分析了冲击本体屏蔽罩的表面电场分布,依据试验室现有条件,研究屏蔽罩表面场强随其半径的变化规律,提出场强的控制措施,从而抑制电晕产生,防止阀试验大厅空气间隙的击穿。根据 IEC 标准,提出满足±1100 kV特高压换流阀冲击试验要求的电路拓扑,研究等效负载的设计,为±1100 kV特高压换流阀冲击试验的实施提供理论依据。