限流器晶闸管阀过电流试验等效机理及方法

串联谐振型限流器晶闸管阀组件在开通和导通过程中要承受巨大的电流应力,而电力电子试验装置目前尚不能满足该故障电流试验的考核要求.文中在晶闸管阀运行工况分析基础上,提出了等效试验指标和等效试验方法.应用电力电子等效试验理论,研究晶闸管阀失效机理;建立过电流试验等效分析数学模型,提出等效试验指标;参考断路器短路电流试验方法,...     

基于10 kV高压自取能光电触发TSC装置的延时触发角谐波分析

高压晶闸管投切电容器(TSC)无功补偿装置作为传统高压无功补偿装置在高压领域应用较为广泛,但因其晶闸管全导通时阀组端电压为0,无法从阻尼回路中取能用于晶闸管触发,故自取能光电触发电路一直是研究攻克的难点。为解决这一难题,自主研制了一套基于自取能光电触发10 kV高压TSC装置,通过延迟一定的触发角度实现晶闸管触发电路的自取能。但TSC与TCR不同,当存在延迟角时必然会因du_c/dt的影响引起冲击电流,造成触发脉冲的紊乱。因此,为了抑制冲击电流,在实际使用中必须配置电抗器。通过理论和仿真分析了TSC触发脉冲延迟角及电抗器与谐波含量的关系。     

高压直流输电晶闸管阀开通的电流应力分析

高压直流输电晶闸管阀开通产生的电流应力是其电气特性研究的重要内容之一.对阀开通电流应力分析的原有电路模型进行了改进,并对阀开通的暂态过程进行较为详尽的分析.分析把把开通过程分为3个阶段进行,并推导出各阶段晶闸管阀开通电流应力计算的非线性微分方程组,采用龙格-库塔法对方程组进行计算;此外对晶闸管阀换相开通的电流应力及其影响凶素进行较为全面深入的分析,最后得到各种运行条件和各类电路参数变化时开通电流应力的变化情况,并总结出其中的关键因数.     

新型高压晶闸管阀过电流试验回路的建立

分析和比较了瑞士ABB、瑞典ABB、TOSHIBA和SIEMENS公司的几种高压晶闸管阀过电流试验回路的工作原理及其优缺点.根据国际大电网会议(CIGRE)关于高压串联阀电流电压强度的技术导则以及国际电工委员会关于静止无功补偿装置阀和高压直流阀的试验标准的要求,提出了一种新型过电流试验回路的主电路方案:由大电流源提供加热电流,由谐振回路提供过电流及相应的闭锁电压,由高电压回路辅助实现高压直流阀的特殊试验要求.该试验回路调节更灵活、试验模式更多、试验能力也大为提高:高电压回路的电压参数提高至80kV,过电流峰值提高到47kA,频率范围扩展到50～350Hz.     

一种晶闸管阀组高压侧触发能量耦合获取单元

为满足串联晶闸管阀组中多个晶闸管同步触发以及多个串联晶闸管触发模块之间的隔离强度,给出了一种新颖的晶闸管阀组高压侧触发能量耦合获取单元.该单元可在低压侧产生幅值恒定的直流或高频方波交流可控电流,通过高压绝缘电缆穿过多个磁环变压器将能量耦合至高压侧,在次级经变换后形成触发脉冲直接同步触发晶闸管,触发脉冲上升沿小于500 ns.在10 kv中压晶闸管投切电容器(TSC)无功补偿装置中的实际应用验证了该触发单元的可行性.     

新型高压TSC阀基电子系统关键技术及应用

本文着重介绍高压TSC的阀基电子系统。根据TSC的工作原理以及晶闸管阀体串联结构,分析了高压TSC阀基电子系统的功能和工作特点,提出一种基于光电触发方法的TSC阀基电子系统;同时本文对阀基电子系统的工作机制和晶闸管控制单元的关键电路进行了讨论,并通过TSC阀基电子系统10 kV运行试验,证明此系统有效克服了电磁方式的阀基电子系统的缺点,能够满足TSC在电网中安全、可靠的运行要求。     

晶闸管阀过电流试验装置过电压保护策略的研究

介绍了我国第1套适用于灵活交流输电系统(FACTS)和高压直流输电系统(HVDC)的高压晶闸管阀过电流试验装置的基本原理。针对试验过程中可能产生的瞬时过电压和故障过电压分别建立了数学和仿真模型,分析了过电压的产生机理、危害及特点。在上述分析的基础上对不同的保护策略进行比较,提出阻容吸收回路与BOD(break over diode)触发晶闸管阀相结合的新型过电压保护策略,理论分析和仿真结果都证明所提出的保护策略的正确性和有效性,从而确保过电流试验装置的安全可靠运行。     

±800kV楚雄换流站光流触发晶闸管故障分析及措施

换流阀是高压直流系统的核心部分,而晶闸管则是换流阀的核心元件,是实现整流和逆变的关键。±800 kV楚雄换流站换流阀采用的是T2563 N80T-S34型光触发晶闸管(light-triggered thyristor,LTT)。LTT具有集成过压保护功能,失效率低。但自2012年4月22日云广直流系统第4阶段孤岛调试结束至5月10日,累计有8只换流阀晶闸管失效。文中针对短时间内多个晶闸管失效这一情况,介绍了±800 kV楚雄换流站换流阀的基本结构和组成元件;阐明了LTT的导通原理和失效机理;结合晶闸管故障情况、晶闸管失效时的系统暂态工况分析、换流阀相关参数对比分析以及避雷器动作分析,总结了造成LTT失效的原因;并提出了解决办法和预防措施。     

稳态电压加速应力下晶闸管特征参数退化规律及失效机理分析

晶闸管是换流阀的核心元件,在服役期间承受长期的电应力作用,一旦器件特性退化引发系统性失效,会严重影响换流阀甚至整个直流输电工程的安全运行.为研究晶闸管在稳态电压应力下的退化特性,该文设计并搭建了稳态电压应力加速实验平台及晶闸管特征参数测量系统.稳态电压加速应力为1.06倍晶闸管额定电压,选取反向恢复特性、通态电压、漏电流和门极触发特性为退化特征参数.结果表明:电压应力对晶闸管反向恢复特性、通态电压、正向阻断能力和门极触发特性没有显著的影响,但会导致晶闸管反向漏电流的增加和反向漏电流测量不稳定现象的发生,且认为这种测量不稳定现象是其退化和失效的先兆表征.通过对失效器件的失效分析,获得了电压应力下晶闸管的主要失效模式为反向耐压降低,并发现器件的退化和失效主要发生在芯片表面造型处.     

大容量高压静止无功补偿装置用晶闸管阀水冷管路优化设计

目前晶闸管控制或晶闸管投切型高压静止无功补偿装置(TCR/TSC型SVC)在电力系统得到广泛应用,其中由晶闸管组成的阀组因功耗大,多用水冷系统散热。在电压等级35 kV及以上、容量120 MVar以上的工程中,晶闸管阀组为满足高电压、大电流系统需要,将要提高晶闸管容量和串联数量,水冷散热系统也要相应增加管路器件来保证散热能力。对原有大容量晶闸管阀组水冷系统管路建立模型,通过理论计算,提出改进方法,并进行试验前后对比,达到提高装置性能并降低成本的优化目的。     

用短路发电机进行换流阀故障电流试验

阀故障电流试验作为考核换流阀短路电流耐受能力的运行型式试验项目,必须在与实际运行工况最为等价的试验回路上进行。短路发电机系统既能提供阀故障电流试验要求的短路电流,同时又能够在短路电流过零时刻立即提供预期恢复电压,具有较高的等价性,是进行阀故障电流试验的一种理想回路。短路发电机系统进行阀故障电流试验时,先利用阀运行试验合成回路提供换流阀正常工况下的运行条件,在换流阀结温及运行参数满足要求时,通过短路发电机系统模拟实际运行中的突发短路故障,使换流阀流过标准规定的短路故障电流,并承受恢复电压,以考核其故障电流耐受能力。     

35kV SVC装置TSC型晶闸管阀高压试验局放问题的分析与处理

晶闸管阀作为SVC装置中的核心部件,根据相关IEC标准和电力行业标准规定,在出厂前必须进行一系列的高压绝缘试验,来验证其耐受电压能力和局部放电的起止电压是否满足要求。由于35k V电压等级的晶闸管阀工作电压等级高,结构形式和绝缘材料的多样性,导致晶闸管阀在规定试验电压下局放值超过规定允许值的问题时常发生。如果局部放电问题未能得到有效处理,对产品的运行使用将带来严重的绝缘隐患。针对上述情况,通过研究新型35k V SVC用TSC型晶闸管阀在高压试验中遇到的典型局部放电问题,提出了相应的分析方法和解决方案:通过试验判断局部放电超标部位,理论分析局放起因主要由于电气结构不合理,导致空气间隙小或存在悬浮电位。通过改进电气结构和等电位处理,局部放电值满足试验要求。介绍的方法快速有效,对大功率电力电子器件应用的相关试验有一定的借鉴作用。     

TSC无功补偿装置的触发器

从负载要求、补偿装置结构、电压等级、晶闸管结构、同步触发信号的选取方式等不同的角度,阐述了晶闸管投切电容器(TSC)的触发器的技术性能、参数要求、标准,以推动TSC触发器技术的进步。     

基于TCAD的脉冲作用下晶闸管反向恢复特性仿真研究

研究暂态脉冲电压作用下高压晶闸管反向恢复特性对于换流阀参数设计、故障保护以及试验检测等方面具有重要意义。本文首先参照晶闸管实际结构,建立了晶闸管二维半导体仿真模型,基于载流子漂移扩散模型求解,仿真获得了晶闸管静态击穿特性和反向恢复电流特性,通过与实验结果进行对比,验证了仿真模型的有效性。在上述基础上,建立了半导体器件-电路仿真混合模型,仿真表明：反向恢复期间电压脉冲易导致晶闸管误触发,误触发电压随脉冲施加时刻后移而升高,并对比分析了正常导通和误触发导通时晶闸管内部电流密度变化的异同。     

用于HVDC晶闸管模块运行试验的新合成试验回路

现代晶闸管阀的高额定容量使其难以在试验室用背靠背试验回路进行试验,用合成试验回路对晶闸管阀的设计进行验证是一种替代方法。设计合成试验回路的核心在于,如何正确地再现作用在晶闸管阀上的负荷。为此,重点描述了换流阀在4种运行状态下的电压和电流负荷。ABBPowerSystems开发了一种新的合成试验回路,正确地再现了运行中施加在HVDC晶闸管阀上的电压和电流负荷。验证试验表明,该回路的设计是成功的。     

±500kV换流站换流阀结构分析

分析了±500 kV换流站换流阀的结构组成和电气组成,对换流阀的工作原理进行了详细的阐述,并对组件内各元件的作用进行了详细说明,对一个12脉动换流单元的两侧换流站如何与交流系统进行连接给予了阐述。通过各组成结构的具体分析,对换流阀存在隐患和故障的预知、预测起到一定的作用。     

Discussion of thyristor characteristic optimization for HVDC valves

We have been developing thyristor valves for high‐voltage dc transmission systems for more than 20 years. During this period, the size, power loss, and reliability have been dramatically improved and one of the technical advances which support the improvements is to increase the voltage and current rating of thyristors. However, when thyristor voltage rating exceeds 6 kV, increasing the voltage rating does not lead to size and power loss reduction of the valve because of turn‐off characteristic deteriorations. This paper describes a method which can optimize the thyristor characteristics in such a way that the size and power loss of valves are minimized. Two different approaches for HVDC and back‐to‐back systems are presented. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 128(3): 43–52, 1999     

基于改进过压限制器和ACDTS的混联半波长系统故障保护策略

交直流混联半波长输电系统的暂态特性与常规的混联系统存在着很大差异。当混联系统半波长沿线发生不对称故障时,直流系统会受到沿线工频过电压和过电流的冲击。文章详细分析了混联系统半波长沿线故障的传播过程,研究了故障传播耦合机理。针对直流侧过电压问题,提出了在直流母线侧加装改进过压限制器,增设辅助限压通道,分级抑制直流侧过电压,并降低单个通道的电流值,提高了系统保护的限压水平;另一方面,对于直流侧过电流问题,提出了在换流站接口端并联接入双向晶闸管,实现交流系统等效三相短接,隔离交流侧母线馈入的故障过电流,确保换流站设备及线路的安全性。最后利用仿真验证了两种保护策略的可行性。