CN204116537U - 一种确定直流耐压试验启动时间的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种确定直流耐压试验启动时间的装置，该装置包括：与换流阀中被试验桥臂相连，测量换流阀中被试验桥臂的对地绝缘电阻的电阻计算器；与所述电阻计算器相连，计算所述换流阀整体直流耐压的泄露电流的泄漏电流计算器；与所述泄漏电流计算器相连，启动直流耐压试验的启动器。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气领域，特别是涉及一种确定直流耐压试验启动时间的装置。
背景技术
现有的柔性直流输电工程中换流阀主要采用MMC(ModularMultilevelConverter，模块化多电平换流器)，其中，换流阀是直流输电工程的核心设备，通过依次将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流电压和实现对功率的控制；MMC是一种新型的电压变换电路，它通过将多个子模块级联的方式，可以叠加输出很高的电压，并且还具有输出谐波少、模块化程度高等特点，因而在电力系统中具有广泛的应用前景。换流阀由多个桥臂(一般为6个桥臂)组成，每个桥臂由N个阀塔串联，其中每个阀塔又由M(电压越高，M越多，如当电压为200kV，M为90)个子模块(SM)组成，其中子模块级联的单个子模块有全桥和半桥两种结构；其中，全桥结构适合于AC/AC(直流到直流)变换，又称为级联H桥(Cascade H Bridge，CHB)；模块化多电平换流器型直流输电系统的子模块一般采用半桥结构。图1示出了半桥换流阀的结构，参照图1，每个上桥臂或下桥臂都由n个SM级联构成，上下桥臂间分别串联一个电感L0。
由于MMC采用水冷系统对换流阀的绝缘栅双极型晶体管IGBT进行冷却，靠冷却水循环带走换流阀的热量，所以每个阀塔都有进水管和出水管组成，水冷系统要控制水电导率，启到绝缘的作用。目前现场直流耐压试验主要采用直流发生器装置直接施加试验电压进行直流耐压试验。其中，直流耐压试验的过程中换流阀存在泄漏电流，但是现有的直流耐压试验装置无法判定换流阀整体直流耐压泄露电流是否在直流耐压试验装置限定的最大电流范围内，因此不能确定整个试验回路是否在试验装置能力范围内，因此现场试验效率不高。
因此，如何判定换流阀整体直流耐压泄露电流是否在直流耐压试验装置限定的最大电流范围内，确定直流耐压试验的启动时间，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种确定直流耐压试验启动时间的装置，该装置能够确定直流耐压试验的启动时间。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种确定直流耐压试验启动时间的装置，该装置包括：与换流阀中被试验桥臂相连，测量换流阀中被试验桥臂的对地绝缘电阻的电阻计算器；与所述电阻计算器相连，计算所述换流阀整体直流耐压的泄露电流的泄漏电流计算器；与所述泄漏电流计算器相连，启动直流耐压试验开关的启动器。
其中，所述电阻计算器包括：绝缘电阻测量仪或水电导率测量仪。
其中，所述水电导率测量仪包括计算器。
其中，所述启动器包括开关或按钮。
其中，所述被试验的每个桥臂包括至少一个阀塔，各阀塔包括至少两个阀塔层，各阀塔中相邻阀塔层之间串联连接，各阀塔层包括至少两个子模块，所述子模块包括入线级和出线级；所述装置还包括：第一类短接部件，第二类短接部件，其中，
一个所述第一类短接部件设置于一个所述子模块的入线级和出线级之间；
一个所述第二类短接部件设置于一个所述阀塔层的入线端和出线端之间。
其中，确定直流耐压试验启动时间的装置还包括直流耐压试验装置，该装置包括：电源，控制柜，直流发生器，保护电阻，其中，
所述控制柜一端和所述电源相连，另一端和所述直流发生器相连；所述直流发生器一端和所述控制柜相连，另一端和保护电阻相连，且所述直流发生器与地线相连；所述保护电阻一端和所述直流发生器相连，另一端和被试验桥臂中阀塔的出线端相连，其中所述阀塔之间串联连接，第一个阀塔的出线端接第二个阀塔的入线端，最后一个阀塔的出线端与保护电阻相连。
基于上述技术方案，本实用新型实施例所提供的确定直流耐压试验启动时间的装置，包括：与换流阀中被试验桥臂相连，测量换流阀中被试验桥臂的对地绝缘电阻的电阻计算器；与所述电阻计算器相连，计算所述换流阀整体直流耐压的泄露电流的泄漏电流计算器；与所述泄漏电流计算器相连，启动直流耐压试验开关的启动器。从而可以根据直流耐压试验设备的能力，减少直流耐压的次数，从而提高了现场进行试验的效率。
附图说明
为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中模块化多电平换流器型直流输电系统中半桥换流阀的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的确定直流耐压试验启动时间的装置的框图；
图3为本实用新型实施例提供的换流阀中桥臂的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的换流阀中桥臂形成等电位体的装置结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的直流耐压试验的装置结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种确定直流耐压试验启动时间的装置，该装置能够确定直流耐压试验的启动时间。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型是提供一种确定直流耐压试验启动时间的装置，该装置在柔性直流输电工程中换流阀采用模块化多电平换流器下，对其进行直流耐压试验，用来确定启动直流耐压试验的时间；其中，柔性直流输电两端为换流站，中间可以采用传统的架空线路，也可以使用地下电缆；柔性直流输电可以提高供电的电能质量；柔性直流输电中换流器产生的低次谐波很少，且模块化的设计使得柔性直流输电的设计、生产、安装和调试周期短。
其中，直流耐压试验是属于破坏性试验，试验过程中会对设备产生一定程度的损害，为检测设备在高压试验下承受的最大电压峰值；便于确定设备的使用范围和选择设备的量程；虽然具有一定的损坏，但是相对于它带来的收益，这些损坏可以承受，而且相比较于其他耐压试验，直流耐压试验的破坏性比较小，对绝缘层的损坏也较小，且直流耐压试验的设备相对轻小，便于携带。
请参照图2，图2为本实用新型实施例提供的确定直流耐压试验启动时间的装置的框图；该装置可以包括：电阻计算器100，泄漏电流计算器200，启动器300，其中，
电阻计算器100与换流阀中被试验桥臂301相连，测量换流阀中被试验桥臂301的对地绝缘电阻；
其中，这里要获取换流阀中被试验桥臂301的对地绝缘电阻，首先要确定要进行试验的换流阀中的桥臂301的个数，再将所有要进行试验的桥臂301都进行短接，在短接完成之后才能够进行换流阀中被试验部分桥臂的对地绝缘电阻的测量。电阻计算器通过对已经短接的换流阀中被试验部分的桥臂进行测量，计算得到其对地绝缘电阻。
泄漏电流计算器200与所述电阻计算器100相连，计算所述换流阀整体直流耐压的泄露电流；
其中，这里的泄漏电流计算器200利用电学中电压、电阻和电流的基本公式I＝U/R，进行泄漏电流的计算；其中，所述试验电压是进行直流耐压试验的标准规定值，是一个已知的量，在进行直流耐压试验之前已经确定，在泄漏电流计算器200中可以提前设置(例如输入)所需要的的电压值；泄漏电流计算器200根据输入的直流耐压试验的标准规的试验电压以及上述电阻计算器100测量得到的换流阀中被试验桥臂的对地绝缘电阻计算得到换流阀整体直流耐压的泄露电流。
其中，泄漏电流计算器200与所述电阻计算器100相连，这里的相连可以是物理相连即通过线路相连，也可以是通讯相连即可以通过信号相连。
启动器300与所述泄漏电流计算器200相连，启动直流耐压试验开关。
其中，启动器300与所述泄漏电流计算器200相连，这里的相连可以是物理相连即通过线路相连，也可以是通讯相连即可以通过信号相连。
其中，这里启动器300的判断是直流耐压试验安全进行的关键，当所述泄漏电流在直流耐压试验装置限定的最大电流范围内时，才能够安全进行试验，而且不会给换流阀中的被试验桥臂以及试验的设备带来更多的损坏；当启动器300判定可以进行直流耐压试验，会启动直流耐压试验开关，进行直流耐压试验。
通过上述确定直流耐压试验启动的时间的装置，从而可以根据直流耐压试验设备的能力，减少直流耐压的次数，从而提高了现场进行试验的效率。因为减少了直流耐压试验的次数，也在一定程度上减少了对被试验的桥臂的破坏。
可选的，电阻计算器100可以包括：绝缘电阻测量仪或水电导率测量仪；
其中，绝缘电阻测量仪与换流阀中被试验桥臂301相连，测量换流阀中被试验桥臂301的对地绝缘电阻；
水电导率测量仪，测量换流阀中被试验桥臂301的对地绝缘电阻；其中，这里的水电导率测量仪可以是利用外部单独的水电导率测量仪与被试验桥臂301相连，对被试验桥臂301进行测量，利用得到的水电导率，有其中的计算器计算得到换流阀中被试验桥臂301的对地绝缘电阻。
其中，这里将所有需要进行直流耐压试验的换流阀中的桥臂都进行短接，利用绝缘电阻测量仪测量短接后的进行直流耐压试验的桥臂301的对地绝缘电阻，或者，可以利用水电导率测量仪得到水电导率，利用水电导率得到换流阀中被试验桥臂301的对地绝缘电阻，是由于换流阀通常采用水冷系统对换流阀的绝缘栅型二极管进行冷却，靠冷却水循环带走换流阀的热量，所以每个阀塔都有进水管和出水管组成，水冷系统要控制水电导率，要启到绝缘作用；泄漏电流的值取决于对地绝缘电阻，而对地绝缘电阻的值取决于水电导率，因此可以利用水电导率测量仪测量阀塔得到水电导率从而根据水电导率推出短接后的进行直流耐压试验的桥臂的对地绝缘电阻；也可以通过水冷系统内部对水质电导率进行监测的水冷系统监控设备上直接读出水电导率。
可选的，泄漏电流计算器200包括泄露电流计算芯片，该芯片可以进行试验电压的设置，当接收到电阻计算器100传递来的换流阀中被试验桥臂的对地绝缘电阻，则所述泄露电流计算芯片可以计算出换流阀整体直流耐压的泄露电流。
可选的，所述启动器包括开关或按钮。
这里的启动器300为开关或者按钮，可以人为在确定启动时间后去按下按钮或者打开开关控制直流耐压试验开关，或者是由通讯的方式自动启动开关或者按钮控制直流耐压试验开关。
例如在MMC环境下，有绝缘电阻测量仪测量得到换流阀中被试验桥臂的对地绝缘电阻，绝缘电阻测量仪将测量得到的对地绝缘电阻传递给泄漏电流计算器200，泄漏电流计算器200利用设置好的直流耐压试验的标准电压值和接收到的对地绝缘电阻值，计算得到泄漏电流的值，将泄漏电流传递给启动器300，启动器300根据接收到的泄漏电流的值的大小给出是否开启直流耐压试验的提示，由人员手动按下启动器(例如开关或者按钮)；或者由启动器300接收到泄漏电流的值的大小，当泄漏电流在直流耐压实验装置限定的最大电流范围内则启动器300发出通信信号启动内部的启动开关进行直流耐压试验。
通过上述装置能够确定直流耐压试验启动的时间，从而可以根据直流耐压试验设备的能力，减少直流耐压的次数，从而提高了现场进行试验的效率。
将换流阀中被试验桥臂形成等电位体；因为将换流阀中桥臂进行直流耐压试验的时候必须要将被试验部分的桥臂形成等电位体，且在确定直流耐压试验的过程中，被试验部分的桥臂也必须是短接的才能够对其进行对地绝缘电阻的测量，因此要将换流阀中被试验部分的桥臂形成等电位体。
其中，请参照图1，在柔性直流输电工程中换流阀采用模块化多电平换流器下，可以看到其中换流阀由多个桥臂(一般为6个桥臂)组成，每个桥臂由N个阀塔串联，其中每个阀塔又由M(电压越高，M越多，如当电压为200kV，M为90)个子模块组成；
其中，在上述换流阀的结构中，使被试验换流阀的部分形成等电位体，即可以不是整个换流阀整体都形成等电位体，而是将需要进行试验的那部分换流阀形成等电位体，被试验部分以桥臂为单位，即可以是一个桥臂，也可以是两个桥臂，最多就是整个换流阀整体进行试验，这样可以得知只要可以使一个桥臂形成一个有效的等电位体，那么就可以解决被试验部分的各个桥臂都形成等电位的问题；
在上述描述中换流阀中桥臂的结构示意图可参照图3，图3为本实用新型实施例提供的换流阀中桥臂的结构示意图；在上述结构中可以得到要让桥臂301形成等电位体，则必须要每个阀塔302都必须为等电位，是因为每个桥臂中301各个阀塔302之间是串联相连的，因此只要每个桥臂301中的各个阀塔302能够形成等电位体，则每个桥臂301就可以形成等电位体；
可选的，本实用新型中换流阀中桥臂形成等电位体的装置请参见图4，图4为本实用新型实施例提供的换流阀中桥臂形成等电位体的装置结构示意图；结合图3和图4；其中，所述被试验的每个桥臂301包括至少一个阀塔302，各阀塔302包括至少两个阀塔层，各阀塔302中相邻阀塔层之间串联连接，各阀塔层包括至少两个子模块，所述子模块包括入线级110和出线级210；所述装置还包括：第一类短接部件304，第二类短接部件303，其中，一个所述第一类短接部件304设置于一个所述子模块的入线级110和出线级210之间；一个所述第二类短接部件303设置于一个所述阀塔层的入线级310和出线级410之间。
可选的，第一类短接部件304，可以为短接铜膜，因为铜的导电性好，性能稳定，且质地较软，使用短接铜膜可以方便的将子模块的出线级210和入线级110进行短接；第二类短接部件303，可以为短接线，因为使用短接线方便对于阀塔层之间进行短接，其设置灵活，可根据需要进行。
在换流阀中被试验的桥臂形成等电位体之后，可对换流阀整体或部分进行直流耐压试验，这样可以有效缩短了试验回路，减少了杂散参数引起的直流耐压试验频率不稳定性，提高了试验品质因素，减小了对试验电源需求，使换流阀现场整体直流耐压试验简单可行。
可选的，利用上述装置可以将换流阀中的被试验的桥臂形成等电位体，在此基础上可以对换流阀或者其中的部分桥臂进行直流耐压试验，因此上述装置和确定直流耐压试验启动时间的装置外还包括直流耐压试验部件可参见图5，图5为本实用新型实施例提供的直流耐压试验的装置结构示意图，其中，所述直流耐压试验装置可以包括：电源900，控制柜910，直流发生器920，保护电阻930，其中，
所述控制柜910一端和所述电源900相连，另一端和所述直流发生器920相连；所述直流发生器920一端和所述控制柜910相连，另一端和保护电阻930相连，且所述直流发生器920与地线相连；所述保护电阻930一端和所述直流发生器920相连，另一端和被试验部分桥臂中阀塔的出线端相连，其中所述阀塔302之间串联连接，第一个阀塔的出线端接第二个阀塔的入线段，最后一个阀塔的出线端与保护电阻930相连。
直流耐压试验的破坏性小，其作用为检测设备在高压试验下承受的最大电压峰值；便于确定设备的使用范围和选择设备的量程。对于保护电气设备具有重要的作用。
本实用新型实施例提供了确定直流耐压试验启动时间的装置，可以通过上述装置确定直流耐压试验启动时间；以及在此基础上可通过上文所述的直流压试验的装置对已经形成等电位体的被实验部分的桥臂进行直流耐压试验。
以上对本实用新型所提供的确定直流耐压试验启动时间的装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种确定直流耐压试验启动时间的装置，其特征在于，该装置包括：
与换流阀中被试验桥臂相连，测量换流阀中被试验桥臂的对地绝缘电阻的电阻计算器；
与所述电阻计算器相连，计算所述换流阀整体直流耐压的泄露电流的泄漏电流计算器；
与所述泄漏电流计算器相连，启动直流耐压试验开关的启动器。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电阻计算器包括：绝缘电阻测量仪或水电导率测量仪。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述水电导率测量仪包括计算器。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述启动器包括开关或按钮。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述被试验的每个桥臂包括至少一个阀塔，各阀塔包括至少两个阀塔层，各阀塔中相邻阀塔层之间串联连接，各阀塔层包括至少两个子模块，所述子模块包括入线级和出线级；所述装置还包括：第一类短接部件，第二类短接部件，其中，
一个所述第一类短接部件设置于一个所述子模块的入线级和出线级之间；
一个所述第二类短接部件设置于一个所述阀塔层的入线端和出线端之间。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括直流耐压试验装置，该装置包括：电源，控制柜，直流发生器，保护电阻，其中，
所述控制柜一端和所述电源相连，另一端和所述直流发生器相连；所述直流发生器一端和所述控制柜相连，另一端和保护电阻相连，且所述直流发生器与地线相连；所述保护电阻一端和所述直流发生器相连，另一端和被试验桥臂中阀塔的出线端相连，其中所述阀塔之间串联连接，第一个阀塔的出线端接第二个阀塔的入线端，最后一个阀塔的出线端与保护电阻相连。
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Granted publication date: 20150121 |
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