高压直流工程换流阀宽频建模研究

电压分布性能是高压直流输电换流阀的重要电气特性之一,而换流阀的杂散电容参数的存在严重影响换流阀系统过电压分布的均匀性,尤其是速变电压下阀内电压分布的不均匀性.根据现场测试的换流阀杂散参数,建立换流阀的宽频电路等效模型;其次,利用仿真模拟施加雷电冲击等过电压,研究换流阀在速变电压时的电压分布特性,进一步分析影响换流阀过电压分布的主要杂散参数.研究表明,变压器及其套管电容是影响换流阀电压分布的关键因素,而对地杂散参数及层间杂散参数对其电压分布的影响较小.     

杂散电容对换流阀绝缘试验测量结果的影响

保护性触发是特高压直流(UHVDC)换流阀的一项重要保护功能,对单阀绝缘试验中的操作冲击耐受试验有重要影响,进行该试验对电压测量准确性要求较高。进行某型号特高压换流阀保护性触发试验时,在测量设备采集到的试验电压峰值未达到设计的阀保护性触发动作门槛时发生了整阀触发导通,初步分析认为是阀塔动作正确,但测量设备与换流阀之间存在杂散电容导致试验电压的测量不准确。采用ANSYS仿真软件计算出试验回路中各主设备间的杂散电容矩阵,根据杂散电容和试验回路参数建立了PSCAD仿真模型,仿真得到了分压器测量值和阀实际承受电压值,复现了试验问题;通过理论计算分析优化试验方案,并进行了试验验证。结果表明:分压器、冲击发生器和换流阀之间的杂散电容对电压测量结果影响明显;根据ANSYS计算出杂散电容,根据杂散电容和试验回路参数建立PSCAD仿真模型,仿真结果与试验现象一致;通过试验方法的优化,电压测量偏差系数将由97.5%提高至99.2%,优化效果明显。     

±800kV/4750A特高压直流换流阀宽频建模及电压分布特性研究

直流输电换流阀的电压分布性能是其重要电气特性之一。它不但影响换流阀的可靠性,甚至也影响阀的成本。而电压性能的计算不但与分析方法有关,也受电路模型精确度的影响。针对±800kV/4750A特高压换流阀建立宽频电路模型,试验和仿真结果表明所建的宽频模型是可行的,并具有较高的精确度。此外,也就电路元件参数和杂散电容对该特高压换流阀电压分布的影响进行分析,并总结其中的关键因素。结果表明对于阀的电压分布性能来说,饱和电抗器设计和阀层对地杂散电容尤为重要。     

换流阀杂散电容计算及其对MMC电压应力水平的影响

换流阀为柔性直流输电系统的核心设备,由于设备结构等因素,换流阀存在杂散电容可能会影响换流阀的电压应力水平。首先建立换流阀的三维有限元电场分析模型,通过电场分析的方法得到换流阀的杂散电容;然后在其基础上建立包含换流阀杂散电容的MMC-HVDC系统宽频带模型;并分别计算MMC-HVDC系统在正常运行和故障工况下换流阀的电压应力水平;并以此指导换流阀的设计与优化。研究表明:MMC杂散电容会导致故障工况下MMC换流阀电压应力水平的增加。     

柔直换流阀宽频等效模型建模研究

柔性直流换流阀是特高压柔性直流输电的核心设备。通过有理逼近建立关键部件的宽频等效模型,建立完整的柔性直流换流阀宽频等效电路。采用有限元分析提取换流阀杂散电容网络及参数,为深入研究柔性直流换流阀过电压以及电磁干扰提供前提条件。将仿真结果与型式试验数据进行对比,结果表明:杂散电感对暂态尖峰电压影响较大,对换流阀在冲击电压下的工作性能并无明显影响;所提方法为换流阀暂态分析提供了一种有效方法。     

换流阀冲击均压电容的选择

对换流阀在冲击电压作用下的电压分布作了分析。在假定各元件(或组件)对地杂散电容(为C_d)和并联均压电容相同(为C)的条件下,推导出电压不均匀系数与换流阀组件数N及Cd/C的关系的工程计算公式。用此公式,可以方便地进行均压电容的选择。     

模块化多电平柔性直流换流阀寄生电容提取及分布特性研究

模块化多电平柔性直流换流阀的寄生电容是构成换流阀宽频等效电路模型的重要参数,影响换流阀内部瞬态电压分布是否均匀。为此,需要准确提取出换流阀的寄生电容。该文提出寄生电容的提取方法,并验证方法准确性;此方法结合换流阀的结构对称性,简化离散电容矩阵,详细给出基于有限元理论的电容容值计算公式。以国内某±420kV/1250MW模块化多电平柔性直流换流阀为例,对换流阀的寄生电容进行详细分类和计算,并给出其典型的电容值;获得换流阀的均压环和子模块自身及相互之间、以及对阀厅的电容分布特性。结果表明同层同阀段相邻子模块之间的电容值最大,约为100pF。     

特高压换流阀内冷却系统对电压分布的影响

特高压换流阀是直流输电系统的核心设备,在其运行及试验过程中,会承受很高的直流电压应力。在电压应力下换流阀组件电压分布受冷却系统的影响较大。为改善阀内电压分布均匀性,根据换流阀的冷却系统参数对阀内冷却介质的电阻值进行计算,采用EMTDC软件仿真研究了不同电阻值对阀内电压分布的影响,得到阀组件在直流电压工况下的电压分布不均匀系数,对换流阀塔进行直流耐压试验,验证了仿真结果的可靠性。根据仿真、试验结果提出了换流阀冷却系统结构的改进方案,对改进后的阀塔进行仿真和试验,结果显示电压分布均匀性有明显改善。     

基于应力分析的换流阀关键元件的可靠性评估

高压直流输电工程在电力系统中的重要性逐渐显现,而随着工程运行年限的不断增加,其在正常环境与极端环境下的可靠性值得深入研究。晶闸管换流阀作为高压直流输电系统的核心设备,评估其可靠性显得尤为重要。晶闸管的失效率是整个直流输电系统可靠性评估的关键参数,其取值决定于所承受的电应力和热应力。本文提出了一种基于应力分析法计算晶闸管失效率的建模方法。首先,建立了换流器关键部件和杂散电容的宽频模型。其次,仿真分析换流阀内不同区域元件的电应力分布,然后建立晶闸管的热阻抗模型,并分析对应的晶闸管的热应力分布。最后,建立了晶闸管可靠性模型,计算了相应的晶闸管的可靠性参数失效率,为进一步定量分析换流阀可靠性提供依据。     

126 kV三断口串联真空断路器电容和断口分压的量化研究

多断口真空断路器由于杂散电容的存在易导致其各断口的电压分布不均,为了研究分布电容参数和断口电压分配的关系,建立了仿真模型,分析了分布电容的类型对断口电压分布的影响.结果表明灭弧室等效自电容的存在使得断口电压分布均匀,对地杂散电容的存在使得断口电压极不均匀,而结构杂散电容的存在使得断口电压稍不均匀.同时分析了多种分布电容...     

云广直流输电工程双12脉波桥不对称运行对过电压的影响分析

在楚穗直流工程第4阶段孤岛调试的准备工作中,操作极1高端阀组由定角度控制方式切换为定U dio控制方式完成一段时间后,该极低端阀组的M型避雷器发生过热损坏。通过对现场录波文件的分析,确认高、低压阀组不对称运行时400 kV母线上的24次特征谐波谐振是M型避雷器损坏的直接原因。通过仿真分析明确了在400 kV母线上出现24次谐波的机理,确定换流变压器二次侧对地杂散电容引起24谐波放大,导致过电压的产生。建议在切换定角度控制方式为定U dio控制方式时,高、低压阀组应同时切换,且在双阀组分接头控制逻辑中,高、低压阀组应设置跟随逻辑以确保分接头档位差不超过一档。采取上述措施后,可以有效防止由于双阀组不对称运行引起的过电压。     

换流变压器在极性反转下的瞬态电场分布特性研究

对换流变压器器身主绝缘建立了瞬态电场计算模型,分别对绝缘介质进行了各向同性线性或非线性与各向异性线性或非线性计算分析。得到了实际换流变压器模型在极性反转试验电压下绝缘结构中瞬态电场变化的分布规律,为准确进行换流变压器绝缘结构设计提供了有价值的应用结论。     

合成试验方法在VSC-HVDC换流阀短路电流试验中的应用

合成试验方法是用多套电源分别提供试品在试验中所需应力的试验方法。为检验由模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)构成的电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)换流阀设计的正确性及其对暂态工况应力的耐受性,研究了MMC阀暂态运行试验的试验方法,分析了与过电流关断试验和短路电流试验相关工况的应力,提出了2种等效试验方法,并将合成试验方法应用于试验电路的设计中,给出了试验电路与实际工况下阀的应力波形,结合关键应力等效性分析,验证了上述试验方法和试验电路的正确性和有效性。     

高结温无延迟的VSC-HVDC阀合成试验方法

为了实现对电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)换流阀稳态应力和直流双极短路暂态应力的综合考核,提出了一种高结温无延迟的VSC-HVDC阀合成试验方法及其电路拓扑。无延迟的特点保证了注入带直流偏置的短路大电流时换流阀开关器件处于最高稳态结温状态,同时该方法有效地降低了换流阀的试验成本及电源需求。首先,分析了VSC-HVDC换流阀稳态运行和直流双极短路故障时的电应力。其次,结合应力等效机理,提出了高结温无延迟的VSCHVDC合成试验方法,并阐述了其运行机理。最后,通过搭建仿真模型和试验平台进行了验证,结果证明了提出的合成试验方法及其电路拓扑的可行性和有效性。     

柔性直流配电系统换流器交流侧接地故障的分析

柔性直流配电网中的换流器若经联结变压器接入交流电网,联结变与换流阀之间发生绝缘损坏会产生换流器交流侧接地故障。接地故障对系统运行的影响及其保护方案值得研究。首先分析了柔性直流配电网中各部分的共模等效模型。考虑联结变不同的接地方式,建立了一个典型的五端柔性直流配电系统共模等效电路。推导了各端基频共模电流、电压的计算公式。其次考虑系统可能存在的各种谐振,提出了一种基于换流器直流侧基频共模电流、电压以及功率方向的多端柔性直流配电系统交流侧接地故障的保护方案。最后在PSCAD仿真平台上进行了验证。     

电网换相换流器整体化电磁暂态仿真模型及算法

现有的电磁暂态仿真算法能够准确刻画基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统的运行特性,但计算量较大。为了提高LCC-HVDC输电系统的仿真效率,对现有常用的电网换相换流器电磁暂态仿真模型进行了简化,提出电网换相换流器整体化电磁暂态仿真模型与求解算法。整体化模型包含换流变压器与换流阀,换流变压器采用简化模型,换流阀采用理想开关模型,能够对换流器的电气网络结构进行简化。该算法将换流器电气网络拓扑结构分割为主网络与副网络,首先对主网络求解,然后根据得到的结果对副网络求解,最后更新当前仿真步长各换流阀的电流和电压。在PSModel仿真软件中对整体化电磁暂态仿真模型及算法进行了编程实现,并与PSCAD/EMTDC仿真结果进行对比,验证了其高效性与准确性。     

电压源换流器高压直流输电换流阀的试验方法

对柔性直流换流阀进行型式试验可保证其安全可靠运行,型式试验通常采用等效试验的方法。介绍了串联阀和模块化多电平换流器阀2种柔性直流换流阀的结构,指出阀试验方法研究应包括试验对象分析、应力分析、应力数学模型的建立、试验要求及试验内容分析、等效试验方法研究等,并针对上述2种柔性直流换流阀试验方法的各项内容进行了研究,以期为可关断器件阀等效试验的理论研究奠定基础。     

用晶闸管宏模型分析换流阀内电压分布特性

晶闸管器件性能和缓冲电路参数会影响换流阀内电压分布特性。在晶闸管断态情况下进行换流阀电路参数选择，其结果明显具有局限性。用考虑二次效应、温度特性和反向恢复过程的晶闸管宏模型，对换流阀内的一个晶闸管模块与饱和电抗器的串联电路进行了动态仿真，分析了晶闸管器件参数分散性和缓冲电路参数对换流阀内电压分布特性的影响；同时还考虑了换流器换流时换流阀内电压振荡特性。     

基于暂态模型的异步发电机稳压电容计算

鉴于机端电容大小对异步发电机端电压的影响，为保证异步发电机稳压运行，提出了一种计算电容值的方法。把异步发电机稳态运行作为暂态运行的特殊情况考虑，根据任意速旋转坐标系统下异步发电机的暂态模型，推导了稳态运行时相应的矩阵方程。令发电机稳态运行所对应齐次方程的行列式为零，并使发电机的端电压为恒值，计算不同运行状况下机端电容值。以发电机端电压保持恒值为约束条件，用直接搜索优化方法求解目标函数，此法克服了传统的迭代解法稳定性差与难于处理有约束条件之缺点。论文给出了异步发电机在不同负载下稳压所需的机端电容值，计算结果与实验结果的相互吻合说明了分析方法的有效性与准确性。     

高压直流输电系统开路电压的解析计算

高压直流开路试验是高压直流工程的一项重要试验,准确的原理分析及开路电压的计算是十分必要的.从换流阀的基本模型入手,详细分析了不带直流线路和带直流线路的开路试验中换流阀的导通情况,建立了开路电压可定量计算的等效电路.通过列写换流阀开通时等效电路的微分方程,建立换流阀关断时的拉氏变换电路,对不带直流线路和带直流线路工况下的...