CN102486498A - 一种高压直流输电换流阀合成试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流输电换流阀合成试验装置，该合成试验装置包括试品阀Vt，高电压源(1)、高电压源(2)和直流大电流源；直流大电流源中的辅助阀V5串联试品阀Vt组成直流大电流源中6脉动桥整流器B6的桥臂；高电压源(1)、高电压源(2)和试品阀Vt并联；试品阀Vt接地；直流大电流源的大电流在3000A-5000A之间。本发明提供的合成试验装置通过两个独立的高电压源为试品阀提供阻断期间的正反向高压，获得不对称的阻断电压，使得试品阀所承受的电压更接近实际运行工况，试验效果更好，该装置通过改变控制时序，实现多种电压组合，试验方案选择余地较大、方式灵活，适用范围广。

Description

一种高压直流输电换流阀合成试验装置

技术领域

本发明涉及一种直流输电换流阀试验装置，具体讲涉及一种高压直流输电换流阀合成试验装置。

背景技术

随着功率半导体器件容量的增大，以高压串联半导体器件技术为基础的高压直流输电技术得到迅速发展，在世界范围内大规模应用，并在远距离输电及大规模电网互联方面发挥了良好的技术优势，取得了良好的经济效益。直流换流阀是直流输电***的关键设备，随着直流输电电压、输送容量的提高，直流换流阀的运行可靠的重要性愈发突出。为提高及保障直流换流阀的设计质量，保证直流换流阀在各种稳态、暂态运行条件下安全、正确运行，对换流阀进行试验是一种必需的手段。由于现代直流输电换流阀具有工作电压高、电流大、容量大的特点，很难在试验环境中构建同实际运行工况相同的全载电路进行试验，限于试验容量的提供，目前普遍采用合成试验的方法进行直流换流阀的运行试验。合成实验采用两套电源***作用在换流阀试品上，分别为直流大电流源和高电压源。直流大电流源提供运行电流，高电压源提供高电压强度，试验时将直流大电流源输出的电流和高电压源输出的电压按照工频交替施加于被试换流阀上，以等效试品在实际运行中所承受的电流、电压、热应力。这虽然在一定程度上增加了电路控制的复杂性，但可以大大降低试验电源容量，节省投资。不过，世界上现有的几套合成试验电路其高电压源均由振荡回路组成，其显著特点是所提供的高电压为正负对称，而换流阀在实际运行中所承受的正反向电压并非正负对称，试验虽能满足一般工程要求，但是其等效性却不尽理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压直流输电换流阀合成试验装置，该装置在试验中的试品阀所受压力与实际运行工况中所承受压力接近一致。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

一种高压直流输电换流阀合成试验装置，其改进之处在于：所述装置包括试品阀Vt，高电压源1、高电压源2和直流大电流源；所述直流大电流源中的辅助阀V5串联试品阀Vt组成直流大电流源中6脉动桥整流器B6的桥臂；所述高电压源1、高电压源2和试品阀Vt并联；所述试品阀Vt接地；所述直流大电流源的大电流在3000A-5000A之间。

本发明提供的一种优选的技术方案是：所述高电压源1包括直流电流源T1、辅助阀VS1、V1和V2、电容C1和C2、电感L1、L2和L3；所述直流电流源T1正极连接辅助阀VS1的阳极；所述辅助阀VS1、电感L1、辅助阀V1、电感L2、电感L3以及辅助阀V2依次连接；所述直流电流源T1、电容C1和电容C2依次并联；所述电容C1连接在辅助阀VS1和电感L1之间；所述电容C2连接在电感L2和电感L3之间；所述高电压源2包括直流电流源T2、辅助阀VS2、V3和V4、电容C3和C4、电感L4、L5和L6；所述直流电流源T2正极连接辅助阀VS2的阳极；所述辅助阀VS2、电感L4、辅助阀V3、电感L5、电感L6以及辅助阀V4依次连接；所述直流电流源T2、电容C3和电容C4依次并联；所述电容C3连接在辅助阀VS2和电感L4之间；所述电容C4连接在电感L5和电感L6之间；所述高电压源1和高电压源2接地。

本发明提供的第二种优选的技术方案是：所述辅助阀V1和辅助阀V2均由反并联的正向辅助阀和反向辅助阀组成。

本发明提供的第三种优选的技术方案是：所述直流大电流源包括大电流变压器T、6脉动桥整流器B6、辅助阀V5、电感L、限流电抗器、隔离开关一、隔离开关二、断路器和10KV母线；所述大电流变压器T、限流电抗器、隔离开关一、断路器、隔离开关二和10KV母线依次串联；所述大电流变压器T通过6脉动桥整流器B6与辅助阀V5串联；所述6脉动桥整流器B6的输出给电感L；所述电感L和6脉动桥整流器B6接地。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的高压直流换流阀合成试验装置，通过两个独立的高电压源分为为试品阀提供阻断期间的正反向高压，以获得不对称的阻断电压，使得试品阀所承受的电压更接近实际运行工况，试验效果更好。

2、本发明提供的高压直流换流阀合成试验装置，通过改变控制时序，实现多种电压组合，按照不同试验项目及试品设计特点灵活选择组合方式，试验方案选择余地较大、方式灵活，适用范围广。

附图说明

图1是高压直流换流阀合成试验装置的电路图；

图2是双注入模式下试品阀的电压、电流波形；

图3是三注入模式下试品阀的电压、电流波形；

其中：Vt-试品阀，VS1、VS2、V1、V2、V3、V4和V5-辅助阀，L1、L2、L3、L4、L5、L6-电感，C1、C2、C3和C4-电容，B6-6脉动桥整流器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

图1高压直流输电换流阀合成试验装置的电路图，该装置包括试品阀Vt，高电压源1、高电压源2和直流大电流源；直流大电流源中的辅助阀V5串联试品阀Vt组成直流大电流源中6脉动桥整流器B6的桥臂；高电压源1、高电压源2和试品阀Vt并联；试品阀Vt接地。

高电压源1包括直流电流源T1、辅助阀VS1、V1和V2、电容C1和C2、电感L1、L2和L3；直流电流源T1正极连接辅助阀VS1的阳极；辅助阀VS1、电感L1、辅助阀V1、电感L2、电感L3以及辅助阀V2依次连接；直流电流源T1、电容C1和电容C2依次并联；电容C1连接住辅助阀VS1和电感L1之间；电容C2连接在电感L2和电感L3之间；高电压源2包括直流电流源T2、辅助阀VS2、V3和V4、电容C3和C4、电感L4、L5和L6；直流电流源T2正极连接辅助阀VS2的阳极；辅助阀VS2、电感L4、辅助阀V3、电感L5、电感L6以及辅助阀V4依次连接；直流电流源T2、电容C3和电容C4依次并联；电容C3连接在辅助阀VS2和电感L4之间；电容C4连接在电感L5和电感L6之间；高电压源1和高电压源2接地；辅助阀V1和辅助阀V2均由反并联的正向辅助阀和反向辅助阀组成。

直流大电流源包括大电流变压器T、6脉动桥整流器B6、辅助阀V5、电感L、限流电抗器、隔离开关一、隔离开关二、断路器和10KV母线；大电流变压器T、限流电抗器、隔离开关一、断路器、隔离开关二和10KV母线依次串联；大电流变压器T通过6脉动桥整流器B6与辅助阀V5串联；6脉动桥整流器B6的输出给电感L；电感L和6脉动桥整流器B6接地；直流大电流源的大电流在3000A-5000A之间，取决于试品阀Vt的额定电流。

在试验中，直流电流源T1通过辅助阀VS1、V1和V2的触发逻辑时序配合，在C1、C2、L1、L2和L3组成的不同振荡回路的振荡配合下，产生高电压；高电压源2中T2通过辅助阀VS2、V3和V4的触发逻辑时序配合，在C3、C4、L4、L5和L6组成的不同振荡回路的振荡配合下，产生高电压；两个高电压源为试品阀Vt提供阻断期间的正反向高压。

接入10kV***的6脉动桥整流器B6和辅助阀V5配合提供试品阀Vt导通期间的直流电流整个试验电路通过一个直流大电流源和两个高电压源的配合，可满足直流输电换流阀的试验要求。

高电压源1和2为试品阀Vt提供阻断期间的正反向高压，通过相互独立两个电源向试品阀提供正负不对称的高电压，使得试品阀在试验中所受电压应力与实际运行工况中所承受电压应力接近一致。下面通过实施例来进一步说明本发明电路的两种基本工作模式下试品阀电压、电流的周期波形。

实施例1

高压直流输电换流阀合成试验中，在双注入工作模式下本发明的基本工作原理：

图2是合成试验方法双注入模式下试品阀的电压、电流周期(20ms)波形。

t0时刻试品阀Vt承受高电压源1电路产生的正向高压；

t1时刻开通试品阀Vt和辅助阀V2，高电压源1中的谐振电流流经试品阀Vt；

t2时刻引入直流大电流源中的直流电流，试品阀Vt承受导通期间的直流电流；

t3时刻直流电流熄灭前开通辅助阀V4，高电压源2中谐振电流流经试品阀Vt；

t4时刻高电压源2中谐振电流熄灭，触发辅助阀V4使得试品阀Vt关断后承受电压源2的反向高压；

t5时刻控制充电回路T2、VS2、C3为高电压源2充电；

t6时刻控制充电回路T1、VS1、C1为高电压源1充电，以宽脉冲触发辅助阀V2，使得充电结束时，试品阀Vt承受高电压源1的正向高压，试验电路为下一个试验周期做准备。

实施例2

高压直流输电换流阀合成试验中，在三注入工作模式下本发明电路的基本工作原理：

图3是合成试验方法三注入模式下试品阀的电压、电流周期(20ms)波形。

t0时刻试品阀Vt承受高电压源1的正向高压；

t1时刻开通试品阀Vt和辅助阀V2，高电压源1中的谐振电流流经试品阀Vt；

t2时刻引入直流大电流源1中的直流电流，试品阀Vt承受导通期间的直流电流；

t3时刻控制充电回路T1、VS1、C1为高电压源1充电，使其电压恢复至t0时刻电压水平；

t4时刻直流电流熄灭前开通辅助阀V4，高电压源2中谐振电流流经试品阀Vt；

t5时刻高电压源2中谐振电流熄灭，触发辅助阀V4使得试品阀Vt关断后承受高电压源2的反向高压；

t6时刻控制充电回路T2、VS2、C2为高电压源2充电，同时给辅助阀V4施以宽触发脉冲；

t7时刻控制充电回路T2、VS2、C2为高电压源2充电完毕，试品阀Vt承受其正向高压；

t8时刻开通试品阀Vt和辅助阀V4，高电压源2中的谐振电流再次流经试品阀；

t9时刻谐振电流过零，开通辅助阀V2，试品阀Vt将承受反向电压；

t10时刻，控制充电回路T1、VS1、C1为高电压源1充电，充电结束后试验电路进入下一个工作周期。

最后应该说明的是：结合上述实施例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应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (4)

1.一种高压直流输电换流阀合成试验装置，其特征在于：所述装置包括试品阀Vt，高电压源(1)、高电压源(2)和直流大电流源；所述直流大电流源中的辅助阀V5串联试品阀Vt组成直流大电流源中6脉动桥整流器B6的桥臂；所述高电压源(1)、高电压源(2)和试品阀Vt并联；所述试品阀Vt接地；所述直流大电流源的大电流在3000A-5000A之间。

2.如权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀合成试验装置，其特征在于：所述高电压源(1)包括直流电流源T1、辅助阀VS1、V1和V2、电容C1和C2、电感L1、L2和L3；所述直流电流源T1正极连接辅助阀VS1的阳极；所述辅助阀VS1、电感L1、辅助阀V1、电感L2、电感L3以及辅助阀V2依次连接；所述直流电流源T1、电容C1和电容C2依次并联；所述电容C1连接在辅助阀VS1和电感L1之间；所述电容C2连接在电感L2和电感L3之间；所述高电压源(2)包括直流电流源T2、辅助阀VS2、V3和V4、电容C3和C4、电感L4、L5和L6；所述直流电流源T2正极连接辅助阀VS2的阳极；所述辅助阀VS2、电感L4、辅助阀V3、电感L5、电感L6以及辅助阀V4依次连接；所述直流电流源T2、电容C3和电容C4依次并联；所述电容C3连接在辅助阀VS2和电感L4之间；所述电容C4连接在电感L5和电感L6之间；所述高电压源(1)和高电压源(2)接地。

3.如权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀合成试验装置，其特征在于：所述辅助阀V1和辅助阀V2均由反并联的正向辅助阀和反向辅助阀组成。

4.如权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀合成试验装置，其特征在于：所述直流大电流源包括大电流变压器T、6脉动桥整流器B6、辅助阀V5、电感L、限流电抗器、隔离开关一、隔离开关二、断路器和10KV母线；所述大电流变压器T、限流电抗器、隔离开关一、断路器、隔离开关二和10KV母线依次串联；所述大电流变压器T通过6脉动桥整流器B6与辅助阀V5串联；所述6脉动桥整流器B6的输出给电感L；所述电感L和6脉动桥整流器B6接地。

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