CN101446614B - 一种直流输电换流阀故障电流试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的直流输电换流阀故障电流试验方法首先通过高压回路和大电流回路6脉冲整流桥对试品进行加热，而后由故障电流回路提供所需的故障电流，故障电流由2～4个正弦半波按照相应的时序叠加而成，此种方法不再需要由6脉冲整流桥所接系统提供故障电流，避免了对系统的短路冲击，同时由于故障电流有2个及以上半波正弦电流叠加而成，隔离阀承受的电流强度均远小于试品阀的电流强度，增大试验装置的安全性。
Description
技术领域
本发明属于电力系统输电领域，涉及一种直流换流阀试验方法，尤其涉及一种高压直流输电换流阀故障电流试验方法。
背景技术
随着高压直流输电技术在电力系统中应用的逐步推广，其核心部件——高压直流输电换流阀，其工作在电力系统中的可靠性成为系统安全的关键。运行试验是关系到高压直流输电换流阀设计和制造水平，提高其可靠性的重要手段。故障电流试验作为运行试验的重要组成部分，其主要目的是验证阀承受短路电流引起的最大电流、电压和温度应力作用的设计是正确的。主要包括以下两种试验：
a)后加正压的单波次故障电流试验——抑制一个最大幅值的单波次故障电流，从最高温度开始的，跟着闭锁发生的反向和正向电压，包括任何甩负荷造成的过电压。
b)无后加正压的多波次故障电流试验——在与单波次试验相同的条件下，直到断路器跳闸前，继续存在多波次故障电流，但不再施加正向电压，最后一个故障电流波后不再施加电压。
目前国际上普遍采用合成试验方法来进行直流输电换流阀的故障电流试验，ABB公司和西门子公司在进行直流输电换流阀的故障电流试验所采用的方法均为：大电流回路6脉冲整流桥通过模拟桥臂短路来提供所需的故障电流，谐振高压回路提供所需的试验电压。采用这种试验方法，试验对供电系统的冲击很大，同时要求供电系统具有非常高的短路容量，不利于供电系统的电压稳定，容易影响该供电系统中其余负荷的正常运行，同时用于隔离高压回路和大电流回路的隔离阀将经受同试品阀相同的故障电流强度，这极大的降低了试验装置的安全行和可靠性，此外通过系统提供的故障电流的电流峰值和持续时间可调性差，不灵活。
目前国内外未见利用此种试验方法对直流换流阀进行故障电流试验的技术专利。
发明内容
本发明介绍的故障电流试验方法首先通过高压回路和大电流回路6脉冲整流桥对试品进行加热，而后由故障电流回路提供所需的故障电流，故障电流由2～4个正弦半波按照相应的时序叠加而成，此种方法不再需要由6脉冲整流桥所接系统提供故障电流，避免了对系统的短路冲击，同时由于故障电流有2个及以上半波正弦电流叠加而成，隔离阀承受的电流强度均远小于试品阀的电流强度，增大试验装置的安全性。
本发明提出了一种高压直流输电换流阀故障电流试验方法，其特征在于采用多个相同谐振回路的正弦半波电流叠加产生试品所需的故障电流，来实现高压直流换流阀的故障电流试验。
依据本发明的方法，其试验步骤如下：设置故障电流回路部分包括n组相同的谐振回路，其中2≤n≤4，试品阀Vt首先通过高压回路和大电流整流器进行加热，使试品工作在稳态最大结温后，通过依次触发隔离阀V51至隔离阀V5n，来产生n个半波正弦电流，这n个正弦半波电流叠加产生试品所需的故障电流，每个半波正弦电流过零截止后，通过后面的补能回路向电容补充能量，根据试验要求的故障电流持续时间和峰值的不同，谐振回路数的不同，隔离阀V51至隔离阀V5n的触发间隔不同，正弦半波电流幅值不同，谐振回路的半波振荡周期也不同，在第n个半波正弦电流快要过零前的一时间点，触发谐振辅助阀V21，将高压回路的高电压施加在试品上，重复上述故障电流过程，完成三周波的故障电流试验。
本发明还提出了一种使用上述的方法的试验电路，主要包括高压小电流回路、低压大电流回路和故障电流回路等，其中所述故障电流回路又包括2～4组相同的谐振回路，该试验电路的具体连接方式为：所述高压小电流回路的补能回路的一端、电容器C的一端还有电抗器L1的一端接在一起，电抗器L1的另一端串接反并联的谐振辅助阀V21和V22后与试品阀Vt的阳极相连，试品阀Vt的阴极、电容器和高压小电流回路的补能回路的另一端连接在一起接地，6脉动整流桥的输出一端串联大电流辅助阀V41后与试品阀Vt的阳极相连，试品阀Vt的阴极与6脉动整流桥的输出另一端相连并接地，故障电流回路的补能回路的1～n端分别与电容器Cr1～Crn的一端相连，后相对应的接到电抗器Lr1～Lrn，电抗器Lr1～Lrn的另一端相对应的接到V51～V5n的阳极，V51～V5n的阴极均连到试品阀Vt的阳极，故障电流回路的补能回路的n+1端与电容器Cr1～Crn的另一端相连后与试品阀Vt的阴极相连。
本发明的有益效果是：
1、不再需要很大的系统短路容量来提供故障电流，同时避免了对系统的冲击；
2、由于故障电流由多个半波正弦电流叠加而成，使隔离阀的故障电流强度远低于试品阀，增加试验装置的可靠性和安全性；
3、故障电流峰值和持续时间灵活，可调。
附图说明
图1是本发明的高压直流换流阀故障电流试验方法的电路结构原理示意图；
图2是本发明的高压直流换流阀故障电流试验方法的多波次故障电流试验触发时序图；
图3是本发明的高压直流换流阀故障电流试验方法的单波次故障电流试验触发时序图；
图4是依据本发明的单波次故障电流试验方法的流程图；
图5是依据本发明的多波次故障电流试验方法的流程图。
具体实施方式
高压直流输电换流阀故障电流试验原理电路如图1，主要包括高压小电流回路，低压大电流回路和故障电流回路三部分，其中故障电流回路部分又由2～4组相同的谐振回路组成。电路的具体连接方式为：高压部分补能回路的一端、电容器C的一端还有电抗器L1的一端接在一起，电抗器L1的另一端串接反并联的谐振辅助阀V21、V22后与试品阀Vt的阳极相连，试品阀Vt的阴极、电容器和高压部分补能回路的另一端连接在一起接地。6脉动整流桥的输出一端串联大电流辅助阀V41后与试品阀Vt的阳极相连，试品阀Vt的阴极与6脉动整流桥的输出另一端相连并接地。故障电流部分补能回路的1～n端分别与电容器Cr1～Crn的一端相连，后相对应接电抗器Lr1～Lrn，电抗器Lr1～Lrn的另一端相对应的接到V51～V5n的阳极，V51～V5n的阴极均连到试品阀Vt的阳极。故障电流部分补能回路的n+1端与电容器Cr1～Crn的另一端相连后与试品阀Vt的阴极相连。
假定故障电流回路部分由n(2≤n≤4)组相同的谐振回路组成，试品阀Vt首先通过高压回路和大电流整流器进行加热，使试品工作在稳态最大结温后，通过依次触发隔离阀V51至V5n，来产生n个半波正弦电流，这n个正弦半波电流叠加产生试品所需的故障电流。每个半波正弦电流过零截止后，通过后面的补能回路向电容补充能量。根据试验要求的故障电流持续时间和峰值的不同，谐振回路数的不同，V51至V5n的触发间隔不同，正弦半波电流幅值不同，谐振回路的半波振荡周期也不同。在第n个半波正弦电流快要过零前的一时间点，触发V21，将高压回路的高电压施加在试品上，重复上述故障电流过程，可完成三周波故障电流试验。
以三个正弦半波叠加为例说明此故障电流试验方法的实施方式，对于多波次故障电流的各阀触发时序如图2所示，图4示出了其试验步骤的流程图。单波次故障电流的各阀触发时序如图3所示，图5示出了其试验步骤的流程图。
表1：高压直流输电换流阀故障电流试验各阀触发脉冲范围
| 阀 | 触发时刻范围 |
| V51 | 2kπ |
| V5n | 2kπ+ωT-ωT2-ωTs～2kπ+ωT-ωTs |
| V5i(1＜i＜n) | ((2kπ+ωT-ωT2～2kπ+ωT)-ωTs)/(n-1)×(i-1) |
| Vt | 2kπ |
| V21 | 2kπ+ωT-ωT2-ωTs～2kπ+ωT-ωTs |
| V22 | 2kπ+ωT |
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
Claims (2)
1.一种直流输电换流阀故障电流试验方法，其特征在于采用多个相同谐振回路的正弦半波电流叠加产生试品所需的故障电流，来实现高压直流换流阀的故障电流试验；其试验步骤如下：设置故障电流回路部分包括n组相同的谐振回路，其中2≤n≤4，试品阀Vt首先通过高压回路和大电流整流器进行加热，使试品工作在稳态最大结温后，通过依次触发隔离阀V51至隔离阀V5n，来产生n个半波正弦电流，这n个正弦半波电流叠加产生试品所需的故障电流，每个半波正弦电流过零截止后，通过后面的补能回路向电容补充能量，根据试验要求的故障电流持续时间和峰值的不同，谐振回路数的不同，隔离阀V51至隔离阀V5n的触发间隔不同，正弦半波电流幅值不同，谐振回路的半波振荡周期也不同，在第n个半波正弦电流快要过零前的一时间点，触发谐振辅助阀V21，将高压回路的高电压施加在试品上，重复上述故障电流过程，完成三周波的故障电流试验。
2.一种使用权利要求1的方法的试验电路，包括高压小电流回路、低压大电流回路和故障电流回路，其中所述故障电流回路又包括2～4组相同的谐振回路，该试验电路的具体连接方式为：所述高压小电流回路的补能回路的一端、电容器C的一端还有电抗器L1的一端接在一起，电抗器L1的另一端串接反并联的谐振辅助阀V21和V22后与试品阀Vt的阳极相连，试品阀Vt的阴极、电容器和高压小电流回路的补能回路的另一端连接在一起接地，6脉动整流桥的输出一端串联大电流辅助阀V41后与试品阀Vt的阳极相连，试品阀Vt的阴极与6脉动整流桥的输出另一端相连并接地，故障电流回路的补能回路的1～n端分别与电容器Cr1～Crn的一端相连，后相对应的接到电抗器Lr1～Lrn，电抗器Lr1～Lrn的另一端相对应的接到V51～V5n的阳极，V51～V5n的阴极均连到试品阀Vt的阳极，故障电流回路的补能回路的n+1端与电容器Cr1～Crn的另一端相连后与试品阀Vt的阴极相连。
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