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。     

HVDC换流阀用饱和电抗器的建模及仿真

电路仿真是实现HVDC换流阀优化设计的最主要手段,饱和电抗器作为换流阀中保护晶闸管的主要器件,其电路模型的准确与否关系到整个换流阀仿真的准确性。饱和电抗器的电路模型可以等效为非线性电感与非线性电阻的并联。本文利用磁性材料的BH曲线,获得了饱和电抗器的非线性电感特性,通过分析冲击放电试验结果获得了饱和电抗器的电阻特性,从而建立了饱和电抗器的等值电路模型。通过仿真不同电压等级的冲击放电试验,结果与试验一致,从而验证了模型的有效性。     

高压直流输电系统逆变侧阀饱和电抗器电气应力研究

为分析特高压直流输电工程中,逆变侧换流阀饱和电抗器的电气应力及损耗特性,建立了带反向恢复特性晶闸管模型和非线性饱和电抗器模型的高压直流输电逆变侧12脉动换流阀仿真模型。以锦屏—苏南±800kV/4 750 A直流输电工程使用的A5000换流阀为基础,计算了A5000换流阀工作在逆变状态时的电气应力和饱和电抗器损耗。结果表明,逆变侧换流阀承受较高的开通电压,电抗器的开通损耗远高于整流侧。但由于逆变侧换流阀承受较低的关断应力与断态应力,逆变侧的饱和电抗器损耗与整流侧总体相当。A5000换流阀可以在逆变状态下安全运行。     

特高压直流换流阀非周期触发暂态特性分析

±800 kV/4 750 A特高压直流(ultra high voltage direct current,UHVDC)换流阀通过了型式试验。饱和电抗器是换流阀中晶闸管的串联保护元件,深入研究其电气特性对于提高换流阀的可靠性有重要意义。分析了特高压换流阀在非周期触发工况下,晶闸管开通物理过程及电气应力;分析了饱和电抗器各电气参数、铁芯电感和铁芯等值电阻动态过程对开通应力的影响。研究了饱和电抗器与晶闸管协调配合工作的原则,提出了饱和电抗器电气参数设计方法。仿真结果显示,饱和电抗器在非周期开通过程中起到了很好的保护作用,浪涌电流峰值及电流变化率均在晶闸管耐受范围内。     

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。     

晶闸管换流阀饱和电抗器磁饱和特性的仿真分析

应用电磁场有限元仿真工具,建立了阀饱和电抗器的静磁场模型和场-路耦合模型,计算了饱和电抗器的有效电感和电压时间面积,并对其中的铁芯磁饱和特性进行了仿真分析。     

新一代±800 kV/8 GW特高压直流换流阀用饱和电抗器温升试验及比对分析

为研究特高压直流输电工程换流阀用饱和电抗器的温升特性,掌握内部铁芯温度分布规律,分析了现有换流阀用饱和电抗器损耗及铁芯温升计算模型,提出了基于预埋光纤温度传感器的特高压直流换流阀用饱和电抗器温升试验方法,实现了对电抗器内部全部铁芯的直接温度测量。依托新一代±800 kV/8 GW特高压直流工程,设计了高频电源等效铁芯损耗加载以及合成回路阀组件运行试验加载2种试验条件,分别测量了4种型号的换流阀饱和电抗器关键点温度,比对分析了铁芯温度分布特性。试验结果表明,2种试验加载方式下,饱和电抗器内部靠近进出水口位置铁芯温度低于其他位置的铁芯温度,各型号饱和电抗器温升特性规律基本一致;在换流阀运行条件下,各电抗器铁芯最高温度均小于90℃,外壳表面温度均小于75℃,满足工程要求。     

特高压换流阀用饱和电抗器的振动研究与优化方案

随着特高压直流输电技术的不断发展,输送容量又达到了新的高度,作为晶闸管换流阀核心部件之一的饱和电抗器,起到了抑制电流变化率、高频电压冲击下分摊硅堆电压以及均衡换流阀电压分布的作用。电抗器在实际运行过程中产生的振动,会引起噪音、同时造成连接水管摩擦漏水等一系列的危害。文中分析了电抗器产生振动的原因;利用Ansys仿真软件对换流阀饱和电抗器进行电磁场及谐响应仿真分析,计算出电磁力和振动位移,提出了减振优化方案,并通过试验和仿真验证其可行性,使电抗器振动有效减小,为后续的优化设计提供了参考。     

直流输电换流阀阻尼系统特性研究

直流换流阀阻尼系统由饱和电抗器铁心电阻和晶闸管级阻尼电阻2部分组成。该文提出了饱和电抗器动态电感和铁心电阻分析计算方法,建立了铁心电阻与磁通密度的函数关系及饱和电抗器等值电路模型。通过对高频电压源激励下端口伏安特性理论计算结果与试验测试结果对比,验证了模型的正确性。提出了阻尼系统抑制振荡电流性能分析方法,给出了晶闸管第1个电流波谷值处于局部极限值的阻尼系统配置方案;分析了阻尼系统冲击电压下辅助限制过电压性能;提出了阻尼系统损耗计算方法,研究了换流阀不同运行状态下的损耗性能。     

高压直流换流阀电抗器异常放电研究

±500 kV直流输电工程在电网已运行多年,直流输电的节能性、可靠性、稳定性得到验证,但随着运行时间的增长,个别换流阀核心器件电抗器出现运行异常的情况。针对某±500 kV换流站一起换流阀电抗器异常放电现象开展原因分析,并提出可应用于工程的解决方法。首先对异常放电的电抗器进行勘察,确定放电位置,并对比同阀厅未出现异常的电抗器,分析异常放电的原因。然后提出增加屏蔽环的整改措施,并通过仿真和试验,验证了所设计的金属屏蔽环对电抗器的电场分布有明显改善效果,对后续电抗器的运行维护、设计提供参考。     

高压直流换流阀例行试验方法研究及工程实践

直流换流阀作为高压直流输电系统的核心装备之一,其结构复杂,制造难度大,全面的例行试验是保障其装配及组件性能符合设计要求的重要手段,也是其工程应用的前提条件.文中研究了阀例行试验方法,通过对阀运行中应力分析,并结合标准IEC 60700,提出了阀例行试验项目和试验要求,建立了试验流程,研究了试验电路和相应的试验方案,并投入锦屏一苏南士800 kV高压直流工程中应用,通过实际试验验证了该试验方法的合理性和有效性.     

高压直流换流阀冷却水系统优化措施

高压直流换流阀冷却水系统的优化对于我国高压直流输电发展具有重要意义.文章首先对高压直流换流阀 冷却水系统优化背景作出简要阐述,然后对阀冷却水系统予以说明,最后结合实际情况,对高压直流换流阀冷却水系 统故障及隐患,提出几点高压直流换流阀冷却水系统优化措施,希望可以对业内起到一定参考作用。     

高压直流输电换流阀控制系统故障研究

换流阀控制系统是高压直流输电的核心设备,对整个系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。在对换流阀控制系统结构与功能进行详细介绍的基础上,以一起典型的因阀控系统故障导致直流单极闭锁停运事故为例进行了深入分析研究,为提高其运维管理水平提供参考。     

±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。     

高压直流换流阀阳极电抗器缺陷分析

针对某±500 kV换流站发生的一起换流阀阳极电抗器缺陷开展缺陷原因和产生机理分析.首先对缺陷阳极电抗器和投运阳极电抗器、备品阳极电抗器进行参数测量,测量结果的对比分析表明:20层以内铁心硅钢片脱落使得电感值偏小,但在要求范围之内.然后对缺陷阳极电抗器开展解体检查,分析缺陷产生的直接原因和根本原因,结果表明:渗漏水的直...     

特高压直流换流阀电抗器端子发热问题探析

在电力的传输过程中,传输距离越长,电能损耗越大,对于这个问题,可以通过提高电压的方式进行解决,高压乃至特高压输电技术也因此得到了发展。就目前而言,高压直流输电中的直流电流已经达到了5 000 A,在提高输电效率、减少电能损耗的同时,也使得一些核心通流器件的设计裕度越来越小,偶尔还会出现换流阀电抗器端子过热的问题,影响输电安全。对特高压直流换流阀电抗器端子的发热问题进行深入探究,提出相应的解决策略。     

传统高压直流输电换流阀及其常发故障分析

金中直流输电工程逆变站采用典型的传统高压直流输电技术,使用ABB技术路线的换流阀,却比国内同类型的高压直流输电工程多发IP（Indicating Pulse,指示脉冲）丢失、IP震荡、保护性触发等异常现象。为此,对换流阀结构、VCU（Valve Control Unit,阀控单元）配置、晶闸管编码进行了分析,初步确定晶闸管单元硬件问题为频繁IP告警的重要原因之一。测试晶闸管后进一步对TCU（Thyristor Control Unit,晶闸管控制单元）取能电路进行分析、检测,认为稳压二极管、功率三极管异常均有可能导致TCU处于保护性触发模式,并建议设计一种针对TCU控制单元的专项测试,为高压直流输电工程的安全运行提供保障。     

法国Areva获得中国高压直流换流阀合同

法国核工程集团AREVA4日表示，其Transmission and Distribution业务部门签署了价值数百万欧元的合同，为中俄电网互联项目供应H400高压直流（HVDC）半导体换流阀。该合同是AREVA T＆D与许继集团和中国电力科学研究院签署的，合同产品的最终用户是中国国家电网公司。这是AREVA T＆D在中国获得的首份此类合同。换流阀将安装在中国黑龙江省的中俄换流站。     

高压直流换流变抽头控制策略对换流阀损耗的影响研究

针对贵广直流输电系统工程,分析换流变抽头定电压控制和定触发角控制策略,研究了两种不同模式下换流阀损耗变化规律。根据IEC61803标准和高压直流稳态运行规律,建立了高压直流运行工况参数与换流阀损耗直接数学关系,并给出了两种不同抽头控制模式下运行工况参数与换流阀损耗的工程换算用数学公式,为高压直流换流站电压控制模式选择及换流器单元长期安全稳定运行提供了理论基础与依据。     

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。