CN101949984B - 一种换流阀用饱和电抗器的型式试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换流阀用饱和电抗器的型式试验方法。在完成饱和电抗器定型产品的例行试验方法后，通过该发明所规定的型式试验方法后，可将饱和电抗器产品定型。该型式试验方法分别从电气性能、机械性能、热性能等三方面对饱和电抗器进行考核。每种性能的试验条件和试验要求均结合饱和电抗器在换流阀中需要承受的最严酷电气、机械和热性能等方面来确定。该型式试验方法总共包括以下内容：伏秒数试验、故障电流试验、绕组与铁芯间雷电冲击试验、绕组端间陡波冲击试验、热冲击试验、热循环和断流试验、验证性试验。本发明规范化、全面化、系统化地给出了饱和电抗器的型式试验方法。

Description

一种换流阀用饱和电抗器的型式试验方法

技术领域

本发明属于试验方法领域，具体涉及一种换流阀用饱和电抗器的型式试验方法。

背景技术

直流输电换流阀用饱和电抗器是换流阀中保护晶闸管的重要部件之一。它由铁芯和绕组组成，利用铁芯材质的饱和特性获得电气参数的饱和特点。它在换流阀中的工作电压、电流、电动力、发热等特性和GB10229-1988所规定的串联电抗器、启动电抗器、平波电抗器、滤波电抗器等均不同。有些常规的试验方法可以参考GB10229-1998，但是对于饱和电抗器的型式试验方法必须结合它在换流阀中的真实工况来确定。

型式试验方法中的伏秒试验有一项发明(公开号CN 101339221A)中采用冲击装置接电抗器负载测试其电压电流来得到其伏秒特性，但其并未说明采取何种试验参数和试验判据。而其他试验方法，并未有公开资料介绍。

饱和电抗器的型式试验方法包括哪些内容，如何来确定试验参数、试验判据等，现有的公开资料都缺乏完整性和系统性。

发明内容

本发明提供了一种换流阀用饱和电抗器的特殊试验方法。在完成饱和电抗器定型产品的例行试验方法后，通过该发明所规定的型式试验方法后，可将饱和电抗器产品定型。该型式试验方法分别从电气性能、机械性能、热性能等三方面对饱和电抗器进行考核。每种性能的试验条件和试验要求均结合饱和电抗器在换流阀中需要承受的最严酷电气、机械和热性能等方面来确定。该型式试验方法总共包括以下内容：伏秒数试验、故障电流试验、绕组与铁芯间雷电冲击试验、绕组端间陡波冲击试验、热冲击试验、热循环和断流试验、验证性试验。本发明规范化、全面化、系统化地给出了饱和电抗器的型式试验方法。

本发明提出的一种换流阀用饱和电抗器的型式试验方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)伏秒数试验；

用于验证饱和电抗器的主要电气性能：包括饱和电抗器的伏秒数、阶跃电流和不饱和电感；

饱和电抗器的伏秒数为其电压时间函数对时间积分的最大值，阶跃电流为其电流波形从零开始增长的第一个跃变数值，不饱和电感如式(1.1)所示，其中u(t)为饱和电抗器上的电压，i(t)为流过饱和电抗器的电流，t为时间；

$L_{\mathrm{unsat}}=\frac{u\left(t\right)}{\mathrm{di}\left(t\right)/\mathrm{dt}}---\left(1.2\right)$

结合饱和电抗器所应用在换流阀中最小电气单元中的晶闸管数目以及晶闸管规格，确定伏秒试验中所施加在饱和电抗器上的电压强度和电流强度；一个主要参数是根据饱和电抗器电感衰减至其不饱和电感的5％～10％范围内时，根据前述确定其伏秒数，一个主要判据则是饱和电抗器的电感特性和铁损特性是否满足要求；

(2)故障电流试验；

用于验证饱和电抗器在故障大电流的情况下，考核电抗器的电流耐受能力，以及承受电动力的能力，饱和电抗器承受电动力的能力可由其试验中各部件是否有松动、位移、变形和断裂等，如果均没有，则为可以承受故障大电流，结合饱和电抗器所应用在换流阀中桥臂发生短路时的最大故障电流确定试验条件，一个主要参数是故障电流的幅值、波形和持续时间，一个主要判据是饱和电抗器的各部件及整体没有受到破坏；

(3)绕组与铁芯间雷电冲击试验；

用于考核饱和电抗器绕组与铁芯间绝缘介质在雷电冲击电压下的绝缘强度，考核其是否满足要求，结合饱和电抗器在换流阀中绕组与铁芯间最恶劣的雷电冲击电压的强度确定试验条件，即在试验中对饱和电抗器绕组和铁芯间施加换流阀中最恶劣的雷电冲击电压强度，一个主要参数是雷电冲击电压的幅值、极性与次数，一个主要判据是该绝缘介质没有受到破坏；

(4)绕组端间陡波冲击试验；

用于考核饱和电抗器绕组匝间的绝缘介质在陡波冲击电压下的绝缘强度，考核绝缘介质未受到破坏即为满足要求，结合饱和电抗器在换流阀中绕组端间最恶劣的陡波冲击电压的强度来确定试验条件，绕组端间陡波冲击试验强度即为在换流阀中绕组端间承受最恶劣的陡波冲击电压，一个主要参数是陡波冲击电压的幅值、极性与次数，一个主要判据是该绝缘介质没有受到破坏；

(5)热冲击试验；

用于考核饱和电抗器冷却液温度变化悬殊时，其各部件的热特性是否满足要求，执行该试验方法时饱和电抗器没有电负荷，结合饱和电抗器所在换流阀中冷却液变化的最恶劣情况来确定试验条件，如换流阀中冷却液变化最恶劣情况为零下10度至零上50度，那么即以此为试验条件，一个主要参数是冷却液高温和低温的数值以及高低温下的运行时间，一个主要判据是饱和电抗器各部件及整体没有受到破坏；

(6)热循环与断流试验；

用于考核饱和电抗器在额定发热功率条件下，冷却液在换流阀实际工况中的波动范围内时，其热点温度是否满足要求；同时考核在额定发热功率条件下，冷却液停止流动一定时间内，饱和电抗器的热点是否满足要求，一个主要参数是饱和电抗器的发热功率、冷却液波动范围的运行时间以及冷却液停止流动的时间，一个主要判据是饱和电抗器的热点温度；

(7)验证性试验；

用于考核饱和电抗器在经历上述六项型式试验方法后，电气、机械和热特性是否有劣化及破坏，试验方法包括饱和电抗器的例行试验以及型式试验中的伏秒特性试验。

本发明的有益效果是：

1.规范化、系统化饱和电抗器的型式试验方法；

2.规范化饱和电抗器的型式试验参数；

3.规范化饱和电抗器的型式试验要求；

4.规范化饱和电抗器的型式试验步骤。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是依据本发明的换流阀用饱和电抗器的型式试验方法的流程图。

具体实施方式

饱和电抗器伏秒数80mVs，阶跃电流20A，不饱和电感为50uH。故障电流大小为3周波50Hz全偏置的10kA，每周波内电流持续时间至少为12ms。绕组与铁心间雷电冲击电压强度为20kV，绕组端间陡波冲击电压强度为50kV。热冲击试验为零下20度至零上50度，试验持续时间为20分钟。饱和电抗器额定发热功率为100W，冷却液停止流动1分钟的时间。按照上述参数开展下述各项试验。

本发明采用以下顺序实现饱和电抗器的型式试验：

(1)伏秒数试验；

该试验方法可以验证饱和电抗器的主要电气性能，如饱和电抗器的伏秒数、阶跃电流、不饱和电感等。结合饱和电抗器所应用在换流阀中最小电气单元中的晶闸管数目以及晶闸管规格，确定伏秒试验中所施加在饱和电抗器上的电压强度和电流强度。一个主要参数是根据饱和电抗器电感衰减至其不饱和电感的5％～10％范围内时，确定其伏秒数，一个主要判据则是饱和电抗器的电感特性和铁损特性是否满足要求。

(2)故障电流试验；

该试验方法可以验证饱和电抗器在故障大电流的情况下，考核其电流耐受能力，以及承受电动力的能力。结合饱和电抗器所应用在换流阀中桥臂发生短路时的最大故障电流确定试验条件。一个主要参数是故障电流的幅值、波形和持续时间，一个主要判据是饱和电抗器的各部件及整体没有受到破坏。

(3)绕组与铁芯间雷电冲击试验；

该试验方法可以考核饱和电抗器绕组与铁芯间绝缘介质在雷电冲击电压下的绝缘强度，考核其是否满足要求。结合饱和电抗器在换流阀中绕组与铁芯间最恶劣的雷电冲击电压的强度确定试验条件。一个主要参数是雷电冲击电压的幅值、极性与次数，一个主要判据是该绝缘介质没有受到破坏。

(4)绕组端间陡波冲击试验；

该试验方法可以考核饱和电抗器绕组匝间的绝缘介质在陡波冲击电压下的绝缘强度，考核其是否满足要求。结合饱和电抗器在换流阀中绕组端间最恶劣的陡波冲击电压的强度来确定试验条件。一个主要参数是陡波冲击电压的幅值、极性与次数，一个主要判据是该绝缘介质没有受到破坏。

(5)热冲击试验；

该试验方法可以考核饱和电抗器冷却液温度变化悬殊时，其各部件的热特性是否满足要求，执行该试验方法时饱和电抗器没有电负荷。结合饱和电抗器所在换流阀中冷却液变化的最恶劣情况来确定试验条件。一个主要参数是冷却液高温和低温的数值以及高低温下的运行时间，一个主要判据是饱和电抗器各部件及整体没有受到破坏。

(6)热循环与断流试验；

该试验方法可以考核饱和电抗器在额定发热功率条件下，冷却液在换流阀实际工况中的波动范围内时，其热点温度是否满足要求；同时考核在额定发热功率条件下，冷却液停止流动一定时间内，饱和电抗器的热点是否满足要求。一个主要参数是饱和电抗器的发热功率、冷却液波动范围的运行时间以及冷却液停止流动的时间，一个主要判据是饱和电抗器的热点温度。

(7)验证性试验。

该试验方法可以考核饱和电抗器在经历上述六项型式试验方法后，电气、机械和热特性是否有劣化及破坏。试验方法包括饱和电抗器的例行试验以及型式试验中的伏秒特性试验。

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 (1)

1.一种换流阀用饱和电抗器的型式试验方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）伏秒数试验；

用于验证饱和电抗器的主要电气性能：包括饱和电抗器的伏秒数、阶跃电流和不饱和电感；

饱和电抗器的伏秒数为其电压时间函数对时间积分的最大值，阶跃电流为其电流波形从零开始增长的第一个跃变数值，不饱和电感如式（1.1）所示，其中u(t)为饱和电抗器上的电压，i(t)为流过饱和电抗器的电流，t为时间；

$L_{\mathrm{unsat}}=\frac{u\left(t\right)}{\mathrm{di}\left(t\right)/\mathrm{dt}}---\left(1.1\right)$

结合饱和电抗器所应用在换流阀中最小电气单元中的晶闸管数目以及晶闸管规格，确定伏秒试验中所施加在饱和电抗器上的电压强度和电流强度；一个主要参数是根据饱和电抗器电感衰减至其不饱和电感的5%～10%范围内时，根据前述确定其伏秒数，一个主要判据则是饱和电抗器的电感特性和铁损特性是否满足要求；

（2）故障电流试验；

用于验证饱和电抗器在故障大电流的情况下，考核电抗器的电流耐受能力，以及承受电动力的能力，饱和电抗器承受电动力的能力可由其试验中各部件是否有松动、位移、变形和断裂，如果均没有，则为可以承受故障大电流，结合饱和电抗器所应用在换流阀中桥臂发生短路时的最大故障电流确定试验条件，一个主要参数是故障电流的幅值、波形和持续时间，一个主要判据是饱和电抗器的各部件及整体没有受到破坏；

（3）绕组与铁芯间雷电冲击试验；

用于考核饱和电抗器绕组与铁芯间绝缘介质在雷电冲击电压下的绝缘强度，考核其是否满足要求，结合饱和电抗器在换流阀中绕组与铁芯间最恶劣的雷电冲击电压的强度确定试验条件，即在试验中对饱和电抗器绕组和铁芯间施加换流阀中最恶劣的雷电冲击电压强度，一个主要参数是雷电冲击电压的幅值、极性与次数，一个主要判据是该绝缘介质没有受到破坏；

（4）绕组端间陡波冲击试验；

用于考核饱和电抗器绕组匝间的绝缘介质在陡波冲击电压下的绝缘强度，考核绝缘介质未受到破坏即为满足要求，结合饱和电抗器在换流阀中绕组端间最恶劣的陡波冲击电压的强度来确定试验条件，绕组端间陡波冲击试验强度即为在换流阀中绕组端间承受最恶劣的陡波冲击电压，一个主要参数是陡波冲击电压的幅值、极性与次数，一个主要判据是该绝缘介质没有受到破坏；

（5）热冲击试验；

用于考核饱和电抗器冷却液温度变化悬殊时，其各部件的热特性是否满足要求，执行该试验方法时饱和电抗器没有电负荷，结合饱和电抗器所在换流阀中冷却液变化的最恶劣情况来确定试验条件，如换流阀中冷却液变化最恶劣情况为零下10度至零上50度，那么即以此为试验条件，一个主要参数是冷却液高温和低温的数值以及高低温下的运行时间，一个主要判据是饱和电抗器各部件及整体没有受到破坏；

（6）热循环与断流试验；

用于考核饱和电抗器在额定发热功率条件下，冷却液在换流阀实际工况中的波动范围内时，其热点温度是否满足要求；同时考核在额定发热功率条件下，冷却液停止流动一定时间内，饱和电抗器的热点是否满足要求，一个主要参数是饱和电抗器的发热功率、冷却液波动范围的运行时间以及冷却液停止流动的时间，一个主要判据是饱和电抗器的热点温度；

（7）验证性试验；

用于考核饱和电抗器在经历上述六项型式试验方法后，电气、机械和热特性是否有劣化及破坏，试验方法包括饱和电抗器的例行试验以及型式试验中的伏秒数试验；

（8）上述各项试验的试验参数为：

饱和电抗器伏秒数为80mVs，阶跃电流为20A，不饱和电感为50uH；

故障电流大小为3周波50Hz全偏置的10kA，每周波内电流持续时间至少为12ms；

绕组与铁心间雷电冲击电压强度为20kV，绕组端间陡波冲击电压强度为50kV；

热冲击试验为零下20度至零上50度，试验持续时间为20分钟；

饱和电抗器额定发热功率为100W，冷却液停止流动1分钟的时间。