CN104035027B - 利用背靠背回路试验系统进行阀组件运行型式试验的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用背靠背回路试验系统进行阀组件运行型式试验的方法，利用柔性直流输电背靠背回路试验系统进行阀组件运行型式试验，所述柔性直流输电背靠背回路试验系统由换流器A站和换流器B站组成，换流器A站为整流站，换流器B站为逆变站，两个换流站分别连接变压器和高压断路器Q0后与高压电线连接，两换流站之间连接直流母线，直流母线上安装有短路电子开关L,两换流站直流母线侧均安装有开关Q1；利用柔性直流输电背靠背回路试验系统进行柔直工程阀组件运行型式试验，完全等效了MMC阀在实际运行工况的全载试验回路，解决了在传统合成回路上无法进行阀组件运行型式试验试验的问题。

Description

利用背靠背回路试验系统进行阀组件运行型式试验的方法

技术领域

本发明涉及一种柔性直流输电领域的运行型式试验方法，具体涉及一种利用背靠背回路试验系统进行阀组件运行型式试验的方法。

背景技术

随着可关断大功率高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)阀技术器件开始应用于直流输电，标志着第三代直流输电技术的诞生。这种技术即适合于小容量输电，也适合于大容量数电。随着世界范围内柔性直流输电工程的增加，我国在柔性直流输电工程方面进展也很快，但基于模块化多电平换流器的柔性直流输电(MMC-HVDC)技术发展时间短，在实际工程中普遍存在电压高、电流大、容量大的特点；所以势必会影响到MMC阀投运前进行的运行型式试验，目前很难在试验环境中模拟与实际运行工况相同的等效全容量试验回路。

在以往的类似试验方法中一般均是采用合成回路，利用发电机组或者电容器组通过外围电路向试品注入大电流的试验方法来实现短路电流的模拟，但由于柔性直流输电短路电流试验被试试品MMC阀的电压等级高、电流大、容量大等特点已经很难在传统的合成回路上来完成，目前急需一种能适应柔性直流输电阀组件运行型式试验的方法。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种能满足高电压、大电流、大容量需求的利用背靠背回路试验系统进行阀组件运行型式试验的方法。

本发明目的是通过以下技术方案来实现的：

利用背靠背回路试验系统进行阀组件运行型式试验的方法，利用柔性直流输电背靠背回路试验系统进行阀组件运行型式试验，所述柔性直流输电背靠背回路试验系统由换流器A站和换流器B站组成，换流器A站为整流站，换流器B站为逆变站，两个换流站分别连接变压器和高压断路器Q0后与高压电线连接，两换流站之间连接直流母线，直流母线上安装有短路电子开关L,两换流站直流母线侧均安装有开关Q1；试品阀组件包含在背靠背回路试验系统的一个换流器站中，所述的两个换流器站共由24个阀组件构成，一个阀组件由2个功率模块组成，每个功率模块由2只IGBT反相并联2只二极管后串联构成,其中一半阀组件作为陪试阀段，另一阀组件作为被试阀段，通过控制变压器、阀组件工作进行阀组件运行型式试验，阀组件型式试验包括最小直流电压试验、1.1倍最小直流电压试验、短路电流试验、IGBT过流关断试验、EMC试验。

所述的阀组件最小直流电压试验步骤如下：

1)断开两换流站直流母线侧开关Q1，启动换流器A站对阀组件进行不受控充电；

2)闭合换流器A站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到最低工作电压，并保持10min。

所述的阀组件1.1倍最小直流电压试验步骤如下：

1)闭合两换流站直流母线侧开关Q1，启动换流器A站对阀组件进行不受控充电；

2)闭合换流器A站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到额定工作电压；

3)换流器A站IGBT解锁，即IGBT正常工作；

4)闭合换流器B站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到额定工作电压；

5)换流器B站IGBT解锁，即IGBT正常工作；

6)进行并网运行，换流器A站调节输入功率至被试阀组件电流达到额定电流的1.1倍。

所述的阀组件短路电流试验步骤如下：

1)断开两换流站直流母线侧开关Q1，启动换流器A站对阀组件进行不受控充电；

2)闭合换流器A站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到额定工作电压；

3)换流器A站IGBT解锁，即IGBT正常工作；

4)换流器A站调节输入功率至被试阀组件电流达到额定电流的1.1倍，闭合直流母线上短路电子开关L，并控制短路时间使其持续短路100ms，并使短路电流达到阀组件要求最大短路电流值。

所述的IGBT过流关断试验步骤如下：

1)将直流母线上短路电子开关L连接至试品阀组件两端，断开两换流站直流母线侧开关Q1，启动换流器A站对阀组件进行不受控充电；

2)闭合换流器A站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到额定工作电压；

3)换流器A站IGBT解锁，即IGBT正常工作；

4)换流器A站调节输入功率至被试阀组件电流达到额定电流的1.1倍，闭合直流母线上短路电子开关L，当通过IGBT的电流达到IGBT要求的过流值时，使IGBT过流关断，使IGBT过流关断值达到阀组件要求最大过流值。

本发明利用柔性直流输电背靠背回路试验系统进行柔直工程阀组件运行型式试验，解决了由于柔性直流输电换流阀运行型式试验电压高、电流大、容量大等特点无法在传统合成回路上进行试验的问题，搭建一套完整的柔性直流输电背靠背试验回路系统来进行MMC阀组件运行型式试验的方法，完全等效了MMC阀在实际运行工况的全载试验回路，阀组件运行型式试验包括最小直流电压试验、1.1倍最小直流电压试验、短路电流试验、IGBT过流关断试验、EMC试验。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，利用10kV/12.5MW柔性直流输电背靠背回路试验系统进行柔性直流输电工程换流站阀组件运行型式试验；经试验验证，10kV/12.5MW柔性直流输电背靠背回路试验系统完成的柔性直流输电工程换流站阀组件(包含56个功率模块)的最小直流电压试验、1.1倍电流连续运行能力试验、最大暂时过负荷运行能力试验、短路电流试验、IGBT过流关断试验、EMC试验是否能满足IEC62501-2009标准中运行型式试验项目的技术指标。

整个背靠背回路试验系统基于MMC结构组成三相6脉动桥，核心器件为大功率器件IGBT，背靠背系统为换流器A站和换流器B站组成，换流器A站为整流站，换流器B站为逆变站，两个换流站分别连接变压器和高压断路器Q0后与高压电线连接，两换流站之间连接直流母线，直流母线上安装有短路电子开关L,两换流站直流母线侧均安装有开关Q1；2个换流器站共由24个阀组件构成，一个阀组件由7个功率模块组成，每个功率模块由2只IGBT反并联2只二极管串联构成，试品阀组件包含在背靠背回路试验系统的一个换流器站中，其中一半阀组件作为陪试阀段，另一阀组件作为被试阀段，通过控制变压器、阀组件工作进行阀组件运行型式试验，阀组件型式试验包括最小直流电压试验、1.1倍最小直流电压试验、短路电流试验、IGBT过流关断试验、EMC试验。

参考图1，背靠背回路试验系统中，Q0为换流阀A与换流阀B用高压断路器；R0为限流电阻器，主要限制回路充电时的浪涌电流；T01、T02为变压器；L1-L6为桥臂电抗，主要用于限制换流、减少谐波；L为直流母线侧开关，电子开关控制直流侧短路；还包括直流母线侧负载、直流负载电感及电阻用于调节输出电流大小。

所述的阀组件最小直流电压试验步骤如下：

1)断开两换流站直流母线侧开关Q1，启动换流器A站对阀组件进行不受控充电；

2)闭合换流器A站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到最低工作电压，并保持10min。

所述的阀组件1.1倍最小直流电压试验步骤如下：

1)闭合两换流站直流母线侧开关Q1，启动换流器A站对阀组件进行不受控充电；

2)闭合换流器A站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到额定工作电压；

3)换流器A站IGBT解锁，即IGBT正常工作；

4)闭合换流器B站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到额定工作电压；

5)换流器B站IGBT解锁，即IGBT正常工作；

6)进行并网运行，换流器A站调节输入功率至被试阀组件电流达到额定电流的1.1倍。

所述的阀组件短路电流试验步骤如下：

1)断开两换流站直流母线侧开关Q1，启动换流器A站对阀组件进行不受控充电；

2)闭合换流器A站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到额定工作电压；

3)换流器A站IGBT解锁，即IGBT正常工作；

4)换流器A站调节输入功率至被试阀组件电流达到额定电流的1.1倍，闭合直流母线上短路电子开关L，并控制短路时间使其持续短路100ms，并使短路电流达到阀组件要求最大短路电流值。

所述的IGBT过流关断试验步骤如下：

1)将直流母线上短路电子开关L连接至试品阀组件两端，断开两换流站直流母线侧开关Q1，启动换流器A站对阀组件进行不受控充电；

2)闭合换流器A站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到额定工作电压；

3)换流器A站IGBT解锁，即IGBT正常工作；

4)换流器A站调节输入功率至被试阀组件电流达到额定电流的1.1倍，闭合直流母线上短路电子开关L，当通过IGBT的电流达到IGBT要求的过流值时，使IGBT过流关断，使IGBT过流关断值达到阀组件要求最大过流值。

本发明利用柔性直流输电背靠背回路试验系统进行柔直工程阀组件运行型式试验的方法，解决了由于柔性直流输电换流阀运行型式试验电压高、电流大、容量大等特点无法在传统合成回路上进行试验的问题，搭建一套完整的柔性直流输电背靠背试验回路系统来进行MMC阀组件运行型式试验的方法，完全等效了MMC阀在实际运行工况的全载试验回路，阀组件运行型式试验包括最小直流电压试验、1.1倍最小直流电压试验、短路电流试验、IGBT过流关断试验、EMC试验。

Claims (4)

1.利用背靠背回路试验系统进行阀组件运行型式试验的方法，其特征在于：利用柔性直流输电背靠背回路试验系统进行阀组件运行型式试验，所述柔性直流输电背靠背回路试验系统由换流器A站和换流器B站组成，换流器A站为整流站，换流器B站为逆变站，两个换流站分别连接变压器和高压断路器Q0后与高压电线连接，两换流站之间连接直流母线，直流母线上安装有短路电子开关L,两换流站直流母线侧均安装有开关Q1；试品阀组件包含在背靠背回路试验系统的一个换流器站中，所述的两个换流器站共由24个阀组件构成，一个阀组件由2个功率模块组成，每个功率模块由2只IGBT反相并联2只二极管后串联构成,其中一半阀组件作为陪试阀段，另一阀组件作为被试阀段，通过控制变压器、阀组件工作进行阀组件运行型式试验，阀组件型式试验包括最小直流电压试验、1.1倍最小直流电压试验、短路电流试验、IGBT过流关断试验和EMC试验；

所述的最小直流电压试验步骤如下：

1)断开两换流站直流母线侧开关Q1，启动换流器A站对阀组件进行不受控充电；

2)闭合换流器A站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到最低工作电压，并保持10min。

2.根据权利要求1所述的阀组件运行型式试验的方法，其特征在于，所述的1.1倍最小直流电压试验步骤如下：

1)闭合两换流站直流母线侧开关Q1，启动换流器A站对阀组件进行不受控充电；

2)闭合换流器A站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到额定工作电压；

3)换流器A站IGBT解锁，即IGBT正常工作；

4)闭合换流器B站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到额定工作电压；

5)换流器B站IGBT解锁，即IGBT正常工作；

6)进行并网运行，换流器A站调节输入功率至被试阀组件电流达到额定电流的1.1倍。

3.根据权利要求1所述的阀组件运行型式试验的方法，其特征在于，所述的短路电流试验步骤如下：

1)断开两换流站直流母线侧开关Q1，启动换流器A站对阀组件进行不受控充电；

2)闭合换流器A站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到额定工作电压；

3)换流器A站IGBT解锁，即IGBT正常工作；

4)换流器A站调节输入功率至被试阀组件电流达到额定电流的1.1倍，闭合直流母线上短路电子开关L，并控制短路时间使其持续短路100ms，并使短路电流达到阀组件要求最大短路电流值。

4.根据权利要求1所述的阀组件运行型式试验的方法，其特征在于，所述的IGBT过流关断试验步骤如下：

1)将直流母线上短路电子开关L连接至试品阀组件两端，断开两换流站直流母线侧开关Q1，启动换流器A站对阀组件进行不受控充电；

2)闭合换流器A站高压断路器Q0，调节变压器的输出电压至功率模块中每个IGBT模块达到额定工作电压；

3)换流器A站IGBT解锁，即IGBT正常工作；

4)换流器A站调节输入功率至被试阀组件电流达到额定电流的1.1倍，闭合直流母线上短路电子开关L，当通过IGBT的电流达到IGBT要求的过流值时，使IGBT过流关断，使IGBT过流关断值达到阀组件要求最大过流值。