CN201352251Y - 高压直流输电换流阀冲击试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高压直流输电换流阀冲击试验装置，该装置包括辅助交流充电电源，冲击电压发生器和晶闸管电子电路，其特征在于，所述的辅助交流充电电源输出端和地之间串接有由冲击吸收电容和避雷器并联而成的电路，该辅助交流充电电源的输出端串接保护电阻后与冲击电压发生器的输出端连接，冲击电压发生器的输出端与所述的晶闸管电子电路连接，该装置用于解决在进行冲击实验时试验装置中的辅助充电电源的绝缘电压必须与试品阀的试验高耐压相一致的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流输电领域，更具体的说涉及一种高压直流输电换流阀冲击试验装置。
背景技术
高压直流输电是20世纪50年代发展起来的一种新型输电方式，目前全世界的直流输电工程约100个，我国直流输电工程也有10多个，总容量超过18GW，总输电距离超过7000km。这让中国电网进入了一个交直流互补的时代，直流输电技术的不断进步及其在大电网发展中体现出来的优越性，使得我国电网面临空前发展的局面。由于直流输电具有送电距离远、送电容量大、控制灵活等特点，因此在运、在建及规划建设中的直流输电工程已经和即将在西电东送、南北互供中承担主要送电任务，在未来全国联网中发挥重要作用。而目前由于发电厂发出的电和用户需求的电大多是交流，因此交流和直流互相转换的换流阀成为直流输电的核心部件，其可靠性和稳定性决定着直流输电的可靠性和稳定性，进而决定着供电的可靠性和稳定性，因而在直流输电换流阀投入运行之前，要确保换流阀具有高可靠性和稳定性，为此需要对换流阀进行各种试验，冲击试验就是其中的一项重要内容，它旨在检验换流阀是否具有足够高的内、外绝缘强度。而在高压直流输电换流阀冲击试验过程中，为保护换流阀的核心器件-晶闸管不会受到意外损伤，需要一个辅助充电电源对晶闸管电子电路(即晶闸管控制单元，简称TCU，它是一个与晶闸管直接相连的电子线路板，其可以将换流阀的控制信号转换为晶闸管触发所需的门极电压信号，同时为晶闸管提供所需的保护功能，如正向过电压保护触发功能、反向恢复期保护等，还有就是监视晶闸管的工作状态)进行充电，使其具备正常的保护功能，这个充电电压一般为20-30kV。这样，当正向冲击电压超过晶闸管的正向保护电压时，晶闸管电子电路能够立即发出触发信号导通晶闸管，避免晶闸管承受过高的电压而被击穿。然而由于换流阀试验时所施加的冲击电压幅值往往几百千伏以上，这就需要对提供晶闸管电子电路提供能量的辅助充电电源具有足够高的绝缘强度，以避免试验冲击电压对辅助充电电源造成损坏。
目前在高电位的换流阀晶闸管阀电子电路取能问题上，传统的有2种取能回路，一种是冲击电压取能回路，即在施加冲击试验电压前先施加一个低幅值的冲击电压给晶闸管电子电路充电。这种以冲击电压作为晶闸管阀电子电路取能电源的回路中，整个试验回路包含两套冲击电压发生器，一套为主冲击电压发生器，提供换流阀冲击试验电压，一套为换流阀电子电路提供充电电源，这就要求在试验过程中两套冲击电压系统必须同步，如果主冲击电压发生器已经发出冲击试验电压，而作为充电电源的副冲击电压发生器还没有发出充电电压，就有可能造成作为试品的换流阀电子电路没有电源不能提供正向电压保护功能，造成试品阀意外击穿损坏。因此，试验前必须把两套冲击电压发生器输出波形和同步性调好，需要反复多次的调试才能达到目的，同时对试验设备的可靠性要求较高。
另外一种是利用工频交流电源直接给试品阀充电试验电路如图1。辅助交流电源回路由变压器TT、限流保护电阻Rp，测量回路和交流峰值表PVM构成，为保护整个辅助充电电源回路不受过高电压破坏，在回路中并联了一个保护球隙Ca，如果电压超过保护球隙承受的最高电压，保护球隙将被击穿，达到限制电源回路上出现过高电压的目的。在试验时，首先接通辅助交流电源为试品提供交流电压，确保换流阀电子电路得到充电，然后，将冲击电压发生器投入运行，当其本体电容充电电压达到预先设定电压后，触发冲击电压发生器，输出符合国家标准要求的冲击电压，这个冲击电压将施加在试品阀和辅助充电电源回路上，同时被冲击电压测量回路测量并记录到示波器上，单次试验结束。在这个过程中辅助充电电源回路直接与冲击试验回路相连，因此在试验过程中其必然承受与试品阀相同的试验电压，这就要求交流辅助充电电源回路具有足够高的绝缘强度，以避免在试验过程中承受不住过高的试验电压造成自身损坏。这就造成辅助交流电源体积巨大，成本也急剧扩大，经济性很差。
实用新型内容
本实用新型涉及一种成本低廉的高压直流输电换流阀冲击试验装置，用于解决在进行冲击实验时试验装置中的辅助充电电源的绝缘电压必须与试品阀的试验高耐压相一致的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：高压直流输电换流阀冲击试验装置，包括辅助交流充电电源，冲击电压发生器和晶闸管电子电路，所述的辅助交流充电电源输出端和地之间串接有由冲击吸收电容和避雷器并联而成的电路，该辅助交流充电电源的输出端串接保护电阻后与冲击电压发生器的输出端连接，冲击电压发生器的输出端与所述的晶闸管电子电路连接。
所述的保护电阻的阻值为40kΩ-80kΩ。
所述的冲击吸收电容容值为0.1uF。
本实用新型的有益效果是：由于在冲击电压发生器与辅助充电电源件间设置有保护电阻，故使得冲击电压发生器产生的冲击电压不能够直接作用于辅助充电电源，同时由于辅助充电电源输出端与地间的冲击吸收电容上的电压不能够突变，所以在冲击发生器给晶闸管高等级的冲击电压时，辅助充电电源的上的电压保持在正常的电压，远低于充击发生器上的电压，因而对辅助充电电源的内、外绝缘强度要求不高，从而降低了成本，提高了经济效益。
附图说明
图1为现有技术中的高压直流输电换流阀冲击电压试验装置电路；
图2为本实用新型的高压直流输电换流阀冲击电压试验装置电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
图2为本实用新型的高压直流输电换流阀冲击试验回路，同传统试验装置相比，本实用新型的试验装置增加了一个辅助装置，该辅助装置包括在辅助充电电源Q输出端P1串联保护电阻，该电阻的另一端P2与冲击电压发生器S输出端连接后与晶闸管电子电路电连接，在辅助充电电源Q输出端P1与地之间串联有由冲击电压吸收电容C与避雷器F并联而成的电路。在试验过程中，首先将辅助充电电源回路投入运行，电源变压器将通过本装置的保护电阻R对试品充电，当充电完成后，将冲击电压发生器投入运行，当其本体电容充电电压达到预先设定电压后，触发冲击电压发生器，生成要求的冲击电压，这个冲击电压将施加在试品阀和本发明装置上。由于在冲击试验回路与辅助充电电源回路之间装有保护电阻R，以及辅助电源输出端P1与地之间串接有由冲击吸收电容C与避雷器F并联组成的保护电路，这样冲击电压将通过保护电阻向电容器C充电，C充电时间常数τ＝R×C，由于R和C电容值和电阻值较大，设计R大于40kΩ，C大于100nF，这样时间常数
τ＝R×C≥(40×103Ω)×(100×10-9F)＝4×10-3s
而换流阀冲击试验中，持续时间最长的标准波形参数为：波头250μs/半波2500μs，远小于上述时间常数。通过仿真计算表明，采用本装置后，辅助充电回路电压在操作冲击电压试验过程中上升不超过操作冲击电压幅值的3％，而在试验持续周期更短的雷电和陡波冲击试验中更是小于1％，远小于设备本身的绝缘水平。这样，冲击电压发生器产生的冲击电压不会直接作用于辅助充电电源，而是施加到本装置的保护电阻R上，实现了将冲击试验回路的高幅值冲击电压与辅助充电电源回路之间的隔离，这样辅助充电电源回路上不会出现高幅值的冲击电压，一直维持在正常电压水平，因而对辅助充电电源的绝缘水平要求不高，这大大降低了所用工频试验变压器的绝缘强度和容量，其额定电压和绝缘水平分别降到40kV和150kV(在2000kV操作冲击试验电压下)以下，与传统试验中需要上千kV额定电压和绝缘水平的变压器相比，大大降低了试验设备成本和场地占用空间；而跟冲击电压发生器型取能回路比较，则不需要反复的进行冲击调试来调整波形和同步性，也减少了造成换流阀试品和辅助充电电源回路在试验过程中损坏的风险，使用时只需按要求给定试验电压即可。
本装置可以根据具体的试验要求，通过调节保护电阻阻值和其绝缘水平来适用于多种试验场合，适合于几十kV到上千kV的操作冲击电压试验、雷电冲击电压试验到陡波冲击电压试验等，最小要求数据如下：
| 冲击试验电压 | R保护电阻阻值 | R保护电阻绝缘水平 |
| 800kV及以下 | 40kΩ | 1000kV |
| 1000kV | 40kΩ | 1200kV |
| 1500kV | 60kΩ | 1800kV |
| 2000kV | 80kΩ | 2400kV |
Claims (3)
1、一种高压直流输电换流阀冲击试验装置，包括辅助交流充电电源，冲击电压发生器和晶闸管电子电路，其特征在于，所述的辅助交流充电电源输出端和地之间串接有由冲击吸收电容和避雷器并联而成的电路，该辅助交流充电电源的输出端串接保护电阻后与冲击电压发生器的输出端连接，冲击电压发生器的输出端与所述的晶闸管电子电路连接。
2、按照权利要求1所述的高压直流输电换流阀冲击试验装置，其特征在于，所述的保护电阻的阻值为40kΩ-80kΩ。
3、按照权利要求1或2所述的高压直流输电换流阀冲击试验装置，其特征在于，所述的冲击吸收电容容值为0.1uF。
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