CN102353897A - 特高压换流阀断续电流试验回路及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种特高压换流阀断续电流试验回路及其试验方法，所述试验方法包括以下步骤：1)预热阶段：首先采用特高压换流阀断续电流试验回路为试品阀预热；2)试验阶段：预热结束后，试验电流和电压调整到控制角α＝90°以最大交流电压运行；或者试验电流和电压调整到控制角αmin下以最小交流电压运行；然后，闭锁电流源，试品阀单独运行在电压源回路，这时将电压源辅助阀组的控制时序切换到一周波振荡2次的时序，通过调整时序产生每周波2个脉波电流；3)再次返回预热阶段：试验阶段结束后，再次返回到预热阶段。本发明试验阶段，在电流断续期间试品阀承受来自电压源电压，为试品阀取能创造条件，也满足工程运行条件。
Description
【技术领域】
本发明属于高压直流输电用换流阀电气试验技术领域，特别涉及一种特高压换流阀断续电流试验回路及其试验方法。
【背景技术】
我国的“西电东送”战略要求输电工程具有更大的输电能力和更高的输电效率，实现安全可靠、经济合理的大容量、远距离送电。特高压直流输电是满足这种要求的关键技术之一。直流输电最核心的技术集中于换流站设备，而换流阀又是换流站中的核心设备，因此开展换流阀电气试验技术、试验方法和试验标准的研究工作意义重大。
换流阀试验检测是直流输电系统安全、可靠运行的保证，为此国际上和我国均制定了换流阀试验标准。换流阀型式试验包括绝缘试验和运行试验。
断续电流试验是运行试验的一个试验项目，试验验证当电流产生断续的时候，阀的保护触发系统的功能正常和阀对直流断续电流有足够耐受能力。断续电流是直流输电系统启动和停运时出现的一种临时运行工况。在实验室进行断续电流试验一般采用合成试验方法，电流源提供断续电流，电压源提供恢复电压，ABB实验室就是采用该方法。这种方法要求电流源输出电压较高，即要求电流源容量较大，实验室建设和运行成本高。Siemens公司断续电流试验也是采用合成试验线路，由于Siemens试验回路电流源电压低，因此直流断续电流和恢复电压均有电压源产生。试验方法是在试品阀上反并联一个辅助阀，来模拟作用于试品阀上的断续电流。该方法在电流半波之间，试品阀两端不承受电压，这对试品阀在断续电流期间的取能有影响。断续电流期间，试品阀靠恢复电压取能，如果试验电源电压过低，将影响换流阀的取能。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种特高压换流阀断续电流试验回路及其试验方法，以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明一种特高压换流阀断续电流试验回路采用如下技术方案：
一种特高压换流阀断续电流试验回路，包括电流源、电压源、阻容分压器DCPT、电流传感器DCCT和电容器Ct；其中电流源与隔离阀Va1、试品阀Vt和电流传感器DCCT的串联电路并联，电流传感器DCCT的低电位接地；试品阀Vt和电流传感器DCCT串联回路与等效换流阀杂散电容的电容器Ct并联；电容器Ct与阻容分压器DCPT并联；阻容分压器DCPT与电压源并联；所述电流源由辅助阀Va2、辅助阀Va3、辅助阀Va4、辅助阀Va5、电抗器L1、电抗器L2、电容器Cs和电容器CL、电压源充电回路组成；其中电压源充电回路与电容器CL并联；辅助阀Va5与辅助阀Va2和电容器CL的串联回路并联；电容器Cs与电抗器L2和辅助阀Va5的串联回路并联；电容器Cs高压端经反并联辅助阀Va3、Va4和电抗器L1的串联回路接至阻容分压器DCPT高压端；辅助阀Va5正极性端接地；辅助阀Va2正极性端与电压源充电回路和电容器CL的高压端相连；辅助阀Va3正极性端与电容器Cs和电抗器L2连接点相连。
为了实现上述目的，本发明一种特高压换流阀断续电流试验回路的试验方法采用如下技术方案：
特高压换流阀断续电流试验方法，包括以下步骤：
1)、预热阶段：首先采用特高压换流阀断续电流试验回路为试品阀预热；电流源和电压源同时进行升流升压，达到预热要求参数后稳定运行一段时间，使晶闸管的结温达到要求值后，进入下一阶段；
2)、试验阶段：预热结束后，试验电流和电压调整到控制角α＝90°以最大交流电压运行或者调整到控制角αmin下以最小交流电压运行；
然后，闭锁电流源，试品阀单独运行在电压源回路，这时将电压源辅助阀组的控制时序切换到一周波振荡2次的时序，通过调整时序产生每周波2个脉波电流；
3)、再次返回预热阶段：试验阶段结束后，再次返回到预热阶段；电压源控制时序返回到原来控制状态，每周期振荡一次，同时再次启动电流源，满足预热试验参数和时间要求；
4)、停机阶段：再次返回预热阶段预热完成后，进行电流电压下降调节，然后闭锁电流源和电压源，结束试验。
本发明具有以下有益效果：本发明试验阶段，试验电流和电压调整到控制角α＝90°以最大交流电压运行或者调整到控制角αmin下以最小交流电压运行；然后，闭锁电流源，试品阀单独运行在电压源回路，这时将电压源辅助阀组的控制时序切换到一周波振荡2次的时序，通过调整时序产生每周波2个脉波电流；在电流断续期间试品阀承受来自电压源电压，为试品阀取能创造条件，也满足工程运行条件；本发明中试验回路电流源电压较低时，试品阀仍能正常取能，降低了容量需求，有效节约了实验室投资。
【附图说明】
图1为本发明的换流阀运行合成试验原理图；
Va1：隔离阀；Va2～Va5：辅助阀组；L1：代表运行中的换相电感；L2：充电电抗器；Cs：振荡电容器；Vt：试品阀；
图2为直流断续试验最小交流电压试验示波图；图中Ivt为直流断续试验电流，Vvt为试品阀上承受的试验电压；
图3为直流断续试验最大交流电压试验示波图；图中Ivt为直流断续试验电流，Vvt为试品阀上承受的试验电压。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
具体实施方式参见图1所示，为本发明特高压换流阀断续电流试验回路，包括电流源、电压源、阻容分压器DCPT、电流传感器DCCT和电容器Ct。其中电流源与隔离阀Va1、试品阀Vt和电流传感器DCCT的串联电路并联，电流传感器DCCT的低电位接地；试品阀Vt和电流传感器DCCT串联回路与等效换流阀杂散电容的电容器Ct并联；电容器Ct与阻容分压器DCPT并联；阻容分压器DCPT与电压源并联。
本发明的电压源由辅助阀Va2～Va5、电抗器L1和L2、电容器Cs和CL、电压源充电回路组成。其中电压源充电回路与电容器CL并联；辅助阀Va5与辅助阀Va2和电容器CL的串联回路并联；电容器Cs与电抗器L2和辅助阀Va5的串联回路并联；电容器Cs高压端经反并联辅助阀Va3～Va4和电抗器L1的串联回路接至阻容分压器DCPT高压端；辅助阀Va5正极性端接地；辅助阀Va2正极性端与电压源充电回路和电容器CL的高压端相连；辅助阀Va3正极性端与电容器Cs和电抗器L2连接点相连。
电流源为试品阀Vt提供预热阶段的直流大电流；电压源给试品阀Vt提供断续电流和恢复电压；试品阀Vt两端并联有电容模拟杂散电容Ct；隔离阀Va1隔离低电压的电流源与高电压的电压源；L1、L2、Ct、Cs和CL是根据换相过冲，关断时电流的di/dt和极性变化时电压的dv/dt而确定。
Ct是换流阀的杂散电容，与运行参数成比例。
L1代表换相电抗。
在试验中L1，Cs和Ct与试品阀阻尼电路相结合抑制换相过冲。
L2和Cs一起，在极性反转时抑制电压的斜率。
标准规定断续电流试验要求阀在以下两种条件下，持续运行一段时间以再现直流断续电流运行造成的应力：1.在控制角α＝90°，以最大交流电压运行；2.在控制角αmin下以最小交流电压运行。
试验分四个阶段，即预热阶段、试验阶段、再次返回预热阶段、停机阶段。
1、预热阶段：首先采用本发明特高压换流阀断续电流试验回路为试品阀预热；电流源和电压源同时进行升流升压，达到预热要求参数后稳定运行一段时间，使晶闸管的结温达到要求值后，进入下一阶段；
2、试验阶段：预热结束后，试验电流和电压调整到上述两种运行工况的参数下运行，然后，闭锁电流源，试品阀单独运行在电压源回路，这时将电压源辅助阀组(Va2～Va5)的控制时序切换到一周波振荡2次的时序，通过调整时序产生每周波2个脉波电流；在电流断续期间试品阀承受来自电压源电压，为试品阀取能创造条件，也满足工程运行条件；两种工况下的示波图如图2和图3所示；两种工况下均试验完成后，再次返回预热阶段；
3、再次返回预热阶段：试验阶段结束后，再次返回到预热阶段；电压源控制时序返回到原来控制状态，每周期振荡一次，同时再次启动电流源，满足预热试验参数和时间要求；
4、停机阶段：预热完成后，按一定速率进行电流电压下降调节，然后闭锁电流源和电压源，结束试验。
Claims (3)
1.一种特高压换流阀断续电流试验回路，其特征在于，包括电流源、电压源、阻容分压器DCPT、电流传感器DCCT和电容器Ct；其中电流源与隔离阀Va1、试品阀Vt和电流传感器DCCT的串联电路并联，电流传感器DCCT的低电位接地；试品阀Vt和电流传感器DCCT串联回路与等效换流阀杂散电容的电容器Ct并联；电容器Ct与阻容分压器DCPT并联；阻容分压器DCPT与电压源并联；所述电流源由辅助阀Va2、辅助阀Va3、辅助阀Va4、辅助阀Va5、电抗器L1、电抗器L2、电容器Cs和电容器CL、电压源充电回路组成；其中电压源充电回路与电容器CL并联；辅助阀Va5与辅助阀Va2和电容器CL的串联回路并联；电容器Cs与电抗器L2和辅助阀Va5的串联回路并联；电容器Cs高压端经反并联辅助阀Va3、Va4和电抗器L1的串联回路接至阻容分压器DCPT高压端；辅助阀Va5正极性端接地；辅助阀Va2正极性端与电压源充电回路和电容器CL的高压端相连；辅助阀Va3正极性端与电容器Cs和电抗器L2连接点相连。
2.如权利要求1所述特高压换流阀断续电流试验回路的特高压换流阀断续电流试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、预热阶段：首先采用特高压换流阀断续电流试验回路为试品阀预热；电流源和电压源同时进行升流升压，达到预热要求参数后稳定运行一段时间，使晶闸管的结温达到要求值后，进入下一阶段；
2)、试验阶段：预热结束后，试验电流和电压调整到控制角α＝90°以最大交流电压运行；或者试验电流和电压调整到控制角αmin下以最小交流电压运行；
然后，闭锁电流源，试品阀单独运行在电压源回路，这时将电压源辅助阀组的控制时序切换到一周波振荡2次的时序，通过调整时序产生每周波2个脉波电流；
3)、再次返回预热阶段：试验阶段结束后，再次返回到预热阶段；电压源控制时序返回到原来控制状态，每周期振荡一次，同时再次启动电流源，满足预热试验参数和时间要求。
3.如权利要求2所述特高压换流阀断续电流试验方法，其特征在于，所述特高压换流阀断续电流试验方法包括以下步骤：
4)、停机阶段：预热完成后，进行电流电压下降调节，然后闭锁电流源和电压源，结束试验。
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