CN107515357A - 一种适用于mmc换流阀的交直流耐压试验系统 - Google Patents

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CN107515357A CN201610424270.4A CN201610424270A CN107515357A CN 107515357 A CN107515357 A CN 107515357A CN 201610424270 A CN201610424270 A CN 201610424270A CN 107515357 A CN107515357 A CN 107515357A
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赵岩
贺之渊
陈绍君
冯静波
池浦田
陈金祥
黄霆
邓超平
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State Grid Corp of China SGCC
Global Energy Interconnection Research Institute
Electric Power Research Institute of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
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Global Energy Interconnection Research Institute
Electric Power Research Institute of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials

Abstract

本发明提供一种适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统，包括直流放电装置D、直流支撑电容C2、交流电源AC、充电电阻R、交流充电开关K和MMC换流阀；所述直流支撑电容C2与直流放电装置D并联形成C2//D支路，所述交流电源AC、充电电阻R和交流充电开关K串联形成AC‑R‑K支路，所述C2//D支路一端接地，另一端连接MMC换流阀的正极端A，所述AC‑R‑K支路一端接地，另一端连接MMC换流阀的负极端B。本发明提供的适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统，能够有效地满足IEC标准对MMC交直流耐压的要求，实现对换流阀混合耐压、过压保护及局放水平的综合考核。

Description

一种适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统
技术领域
本发明属于电力系统直流输配电技术领域，具体涉及一种适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统。
背景技术
随着柔性直流技术的发展和市场的需求，换流器已由两电平和三电平发展为多电平。国内外已将模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，简称MMC)作为一种新的多电平换流器成功的应用在工程中，它兼具了传统多电平换流器开关频率低、开关损耗小、高频噪声低、电压变化率小的优点。由于国内MMC技术换流阀处于初期阶段，这势必需要有配套的试验设备和完善的试验系统为设计做支撑。依据IEC62501标准为基础，对MMC拓扑结构的换流阀进行电压电流应力、器件损耗、局放水平和自保护能力等进行实际测试、分析。确保自主设计产品的可靠性和安全性。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统，能够有效地满足IEC标准对MMC交直流耐压的要求，实现对换流阀混合耐压、过压保护及局放水平的综合考核。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统，所述系统包括直流放电装置D、直流支撑电容C2、交流电源AC、充电电阻R、交流充电开关K和MMC换流阀；
所述直流支撑电容C2与直流放电装置D并联形成C2//D支路，所述交流电源AC、充电电阻R和交流充电开关K串联形成AC-R-K支路，所述C2//D支路一端接地，另一端连接MMC换流阀的正极端A，所述AC-R-K支路一端接地，另一端连接MMC换流阀的负极端B。
所述系统还包括第一阻容分压器和第二阻容分压器。
所述第一阻容分压器一端连接MMC换流阀的正极端A，另一端接地；所述第二阻容分压器一端连接MMC换流阀的负极端B，另一端接地。
所述系统还包括换流阀电容组C1，所述换流阀电容组C1与MMC换流阀并联。
所述直流放电装置D包括放电电阻和放电开关。
所述交流电源AC为换流阀电容组C1和直流支撑电容C2充电，以建立MMC换流阀的交直流电压。
所述第一阻容分压器和第二阻容分压器分别测试MMC换流阀正极端A的电压和负极端B的电压。
所述MMC换流阀正极端A和负极端B之间的电压通过示波器对MMC换流阀正极端A的电压和负极端B的电压进行作差运算，从而反应MMC换流阀正极端A和负极端B之间的交直流电压波形。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统能够可靠实现MMC换流阀的交直流耐压型式试验，完全满足IEC标准对MMC换流阀交直流耐压试验的要求，并创新的采用了交直流双侧局放水平测量和零故障保护，完全摒弃了交流电源和直流电源并用的技术，降低了单相交流变压器因直流偏磁损坏的概率。
附图说明
图1是本发明实施例中适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明通过交流变压器的输出分别对换流阀电容组C1和直流支撑电容C2充电，利用直流支撑电容C2的电压在MMC换流阀上产生定额的直流偏置，以达到MMC换流阀需要承受的交直流混合电压。
如图1，本发明提供的适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统包括直流放电装置D、直流支撑电容C2、交流电源AC、充电电阻R、交流充电开关K和MMC换流阀；
所述直流支撑电容C2与直流放电装置D并联形成C2//D支路，所述交流电源AC、充电电阻R和交流充电开关K串联形成AC-R-K支路，所述C2//D支路一端接地，另一端连接MMC换流阀的正极端A，所述AC-R-K支路一端接地，另一端连接MMC换流阀的负极端B。
所述系统还包括第一阻容分压器和第二阻容分压器。
所述第一阻容分压器一端连接MMC换流阀的正极端A，另一端接地；所述第二阻容分压器一端连接MMC换流阀的负极端B，另一端接地。
所述系统还包括换流阀电容组C1，所述换流阀电容组C1与MMC换流阀并联。
所述直流放电装置D包括放电电阻和放电开关。在试验结束后，由于C2电压持续存在，因此将会通过该放电装置将次高电压快速将为零。
所述交流电源AC为换流阀电容组C1和直流支撑电容C2充电，以建立MMC换流阀的交直流电压。
所述第一阻容分压器和第二阻容分压器分别测试MMC换流阀正极端A的电压和负极端B的电压。
所述MMC换流阀正极端A和负极端B之间的电压通过示波器对MMC换流阀正极端A的电压和负极端B的电压进行作差运算，从而反应MMC换流阀正极端A和负极端B之间的交直流电压波形。
该系统只采用一个交流电压源即实现了交直流电压的叠加，有效的避免了单相交流变压器在直流偏置水平增加的情况下，因外漏磁通增加造成变压器振动加剧，噪声增大，结构件和箱体的局部过热，而导致变压器可靠性降低或损坏的故障现象。通过交流电源AC的双向充电，既避开了直流电源充电电流限制，又缩短了充电时间，使得MMC换流阀承受瞬间耐压的情况更加符合实际情况。
系统的工作原理是利用大功率交流变压器的输出正半波对直流支撑电容C2进行充电，交流负半波对换流阀电容组C1进行充电，交流电源启动充电开始后，C1和C2均通过交流电流进行充电，且C2的直流电压始终施加在换流阀端间，从而使得交流电压的基准线始终向正向偏出，当C2和C1的充电电压值相等时，交流电源将不会再向其中任何一组电容器充电，而是形成一种平衡状态，所以在MMC换流阀两侧形成一个不过零电位线的近似正弦波形(即削顶波)，以实现MMC换流阀交直流耐压试验波形的要求。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统，其特征在于：所述系统包括直流放电装置D、直流支撑电容C2、交流电源AC、充电电阻R、交流充电开关K和MMC换流阀；
所述直流支撑电容C2与直流放电装置D并联形成C2//D支路，所述交流电源AC、充电电阻R和交流充电开关K串联形成AC-R-K支路，所述C2//D支路一端接地，另一端连接MMC换流阀的正极端A，所述AC-R-K支路一端接地，另一端连接MMC换流阀的负极端B。
2.根据权利要求1所述的适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统，其特征在于：所述系统还包括第一阻容分压器和第二阻容分压器。
3.根据权利要求2所述的适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统，其特征在于：所述第一阻容分压器一端连接MMC换流阀的正极端A，另一端接地；所述第二阻容分压器一端连接MMC换流阀的负极端B，另一端接地。
4.根据权利要求1所述的适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统，其特征在于：所述系统还包括换流阀电容组C1，所述换流阀电容组C1与MMC换流阀并联。
5.根据权利要求1所述的适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统，其特征在于：所述直流放电装置D包括放电电阻和放电开关。
6.根据权利要求4所述的适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统，其特征在于：所述交流电源AC为换流阀电容组C1和直流支撑电容C2充电，以建立MMC换流阀的交直流电压。
7.根据权利要求3所述的适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统，其特征在于：所述第一阻容分压器和第二阻容分压器分别测试MMC换流阀正极端A的电压和负极端B的电压。
8.根据权利要求7所述的适用于MMC换流阀的交直流耐压试验系统，其特征在于：所述MMC换流阀正极端A和负极端B之间的电压通过示波器对MMC换流阀正极端A的电压和负极端B的电压进行作差运算，从而反应MMC换流阀正极端A和负极端B之间的交直流电压波形。
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