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。     

蒸发冷却技术在环网控制装置上应用的可行性研究

针对环网控制换流阀,充分考虑其冷却需求和运行环境,开展了蒸发冷却技术的应用研究工作,提出了贴壁式自循环蒸发冷却技术方案;针对阀柜的功率模块单元设计蒸发冷却液盒单元,并在阀体额定工况下对液盒的换热能力、控温水平进行实验考核;同时建立液盒内气液两相流模型,对功率模块单元冷却过程中的热场进行了仿真计算;实验测试和仿真计算结果显示贴壁式蒸发冷却技术方案在环网控制装置上应用是可行的,且具有换热效率高、温度分布均匀的优势。     

三峡至常州±500kV高压直流输电用晶闸管阀技术特点

介绍了三峡至常州±500kV高压直流输电用晶闸管阀体结构;并从电力电子器件、晶闸管控制单元、晶闸管模块、电抗器、冷却系统和绝缘防火结构等几方面,分析了瑞士ABB公司提供的高压晶闸管阀技术特点,以及高压换流阀技术发展趋势。     

高压直流输电换流站晶闸管阀水冷却技术仿真研究

高压直流输电系统中,换流站晶闸管阀元器件的冷却至关重要。为了保证输电系统的正常运行,通常采用水循环冷却技术。以天广工程实际项目为背景,重点研究其冷却系统,对直流输电系统中的晶闸管水冷却单元进行建模仿真,考察冷却水的进水温度和流速对晶闸管冷却温度的影响,得出它们之间对应的关系曲线,为实际应用提供有价值的参考依据。     

高压直流输电换流阀晶闸管级单元综合测试系统设计与实现

晶闸管换流阀是高压直流输电系统的核心设备,该设备运行状态直接影响了直流输电系统的运行可靠性。因此,在直流输电工程投运前及设备检修期间,电网设备运维单位有必要对换流阀晶闸管级单元进行例行测试。由于直流输电系统中晶闸管级单元数量庞大且晶闸管试验项目繁多,采用分离试验的方式,工作量巨大,因此设计并实现针对换流阀晶闸管级单元的综合测试系统具有重要工程价值。对晶闸管级单元的工作原理进行分析,结合IEC60700-1标准,提出换流阀晶闸管级单元的试验内容、原理及方法,并将开发的测试系统应用于±800 k V特高压直流输电工程换流站的晶闸管换流阀试验,测试结果证明该测试系统设计合理,满足工程应用需求。     

±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。     

换流阀晶闸管电压监视单元综合测试系统研制*

作为光控换流阀的核心设备，晶闸管电压监视单元的运行状态直接影响了直流输电系统运行可靠性，然而对其进行测试的设备受限于进口测试仪，不利于换流阀运维，因此研制晶闸管电压监视单元综合测试系统具有重要工程价值。基于晶闸管电压监视单元的工作原理，结合IEC 60700 1标准，研制一种换流阀晶闸管电压监视单元综合测试系统，并应用于晶闸管换流阀试验。通过仿真分析和试验验证，证明该测试系统设计合理，满足工程应用需求。     

换流阀冷却系统模块超差等异常报警信号故障处理及原因分析

为了解一起换流阀冷却系统模块超差异常报警信号问题,对换流阀冷却系统关于此问题的相关报警进行现场处理、分析、告警信号模拟研究,对本站采用的换流阀冷却系统程序、原理进行检测分析,研究结果表明,此次换流阀冷却系统的模块超差等异常告警信号是由于直流控制保护系统只检测到换流阀冷却系统上传的跳变信号造成的.当通信故障时恢复告警信号,在恢复通信以后,直流控制保护系统依然检测不到换流阀冷却系统的当前状态,保持原有告警信号的输出.最后结合本次事故处理过程及模块超差等异常报警信号产生的原因给出预防性的措施,为以后特高压换流站在换流阀冷却方面的的安全稳定运维提供借鉴.     

基于 ABB技术路线的换流阀晶闸管故障定位人机交互软件系统的应用

以±500kV金中直流输电工程逆变站的ABB技术路线的换流阀为例,分析换流阀晶闸管单元故障类型,提出提升故障晶闸管单元具体定位的时效性与准确性的初步方案,开发一种基于ABB技术路线的换流阀晶闸管故障定位人机交互软件,实现快速准确完成晶闸管故障定位的应用目标。研究结果可为现有直流工程换流阀晶闸管故障定位的实现手段提供参考依据,并对换流阀厂家故障报警机制设计提供新思路。     

直流输电系统逆阻型IGCT换流阀研究

换相失败是基于晶闸管换流阀的高压直流（HVDC）输电系统常见故障,严重威胁电网安全运行。为有效解决换相失败难题,此处从电力电子器件的基本特性出发,提出了基于逆阻型集成门极换流晶闸管（IGCT）换流阀的换相失败抑制方法和直流输电系统拓扑方案。搭建了系统仿真模型,对比研究了在直流系统逆变侧出现换相失败故障后,采用晶闸管换流阀和逆阻型IGCT换流阀对直流系统的影响情况。仿真结果表明,逆阻型IGCT换流阀对换相失败故障的抑制效果良好。根据目前IGCT器件的研制水平,设计了逆阻型IGCT换流阀,并提出了控制逻辑。基于研究成果,进行了逆阻型IGCT换流阀样机研制。为验证样机性能,搭建了合成试验回路系统,开展了逆阻型IGCT换流阀的通流试验和电流关断试验,试验结果证明IGCT换流阀的设计和研制满足要求。研究结果可为以后直流输电工程的系统研究和换流站关键设备设计提供参考。     

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。     

换流站阀冷却系统可靠性分析与评估

近年来换流阀冷却系统频繁故障导致直流系统单双极闭锁,其可靠性对跨区电网的稳定运行影响非常大,然而相关文献对高压直流输电系统进行可靠性评估时,凡涉及到阀冷却系统均以故障忽略不计为参数假设进行研究,与工程实际情况有一定的偏差。文中结合了故障树(FTA)法,根据系统抽样样本的统计特征来获得系统的可靠性参数,建立了换流阀冷却系统可靠性模型,为决策者提供基础数据支撑。     

高温缺水地区换流阀冷却系统的研究

基于传统的高压直流输电换流阀用密闭式循环水冷系统,结合高温缺水地区环境条件,研究采用冷水机组、蓄冷与空气冷却器组合的复合式冷却方式,并根据不同的环境温度给出了相应的冷却策略,对复合式冷却方式在不同环境条件下的应用进行分析,通过试验来验证分析结果,实现了根据进阀温度要求进行相对应的空冷器、制冷机组以及蓄冷罐放冷的逐级加载和反向卸载功能,使系统运行更加合理,逻辑控制更加直接,自动化程度更高,可靠性更强,提高了换流阀阀外冷设备对环境温度的适应性,保证了直流输电换流阀正常工作。     

Secular change in characteristics of thyristors used in HVDC valve

The Hokkaido-Honshu HVDC link entered service in 1979 for the first phase (150 MW, 125 kV-1200 A) and in 1980 for the second phase (300 MW, 250 kV-1200 A) and has since been operating in good condition. In the Kamikita converter station situated on the Honshu side, the thyristor valves for the first and second phases use 1344 thyristors rated 4 kV-1.5 kA. To examine secular changes in the characteristics of thyristors and estimate their life expectancy, we picked up eight thyristors from the thyristor valves, measured the main characteristics and compared measurements with the corresponding values measured before they entered service. Further, two thyristors were subjected to temperature and voltage acceleration tests to check for a change over time of leakage current. From the results of these investigations it was verified that the thyristors that have been in service for 16 years have the characteristics and service life equivalent to those of the new ones. But further investigation is required as to the change of turn-off characteristics     

一起换流阀晶闸管非周期触发试验事故分析

分析了灵宝高压直流二期工程换流阀非周期触发试验晶闸管损坏的原因,通过对晶闸管损坏情况下的电压和电流波形分析,发现试验回路的振荡是导致晶闸管损坏的根本原因,增大电阻抑制振荡幅度能够很好保护晶闸管不被损坏。同时,用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件对非周期触发试验进行了仿真,仿真结果与实际结果吻合很好。针对这种情况,在今后的高压直流输电换流阀非周期触发试验过程中,应该引起足够的重视,避免类似情况发生。     

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。     

柔直换流阀损耗解析计算及其误差分析

模块化多电平换流器（MMC）柔直换流阀损耗是系统重要的性能及经济评价指标,也是换流阀功率器件选型、结温评估、冷却系统设计的直接依据。换流阀损耗主要为绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、二极管等功率器件的导通损耗和开关损耗,占比达到90%以上。目前已有大量关于柔直换流阀损耗计算及优化方法研究成果。本文在现有解析计算法的基础上,进一步精确推导得到涵盖系统工况及器件特性的损耗计算通用表达式。提取了与损耗关联的影响因子及其权重,为损耗优化提供了依据。考虑到实际工程换流阀为电平逼近调制策略,分析解析计算法的误差来源,提出计算精度更高的基于工程运行现场数据录波的损耗计算方法。     

现代高压直流输电技术及直流阀技术

在最近20年内高压直流晶闸管阀和高压直流输电技术的发展,使得用高压直流输电更经济、更可靠。越来越多的输电线路使用高压直流进行电力传输。现代的高压直流晶闸管阀以组件式结构、大功率和水冷晶闸管、智能晶闸管控制单元、全面的计算机阀控制和严格的试验为特征。容性换流技术、数字式光纤互感器、有源直流滤波器和连续可调交流滤波器的使用,有效地提高了高压直流输电的质量,产生了更健全的高压直流输电系统。作为新一代高压直流换流器的电压控制型换流器,使得小容量电力传输经济可行。