CN104034984B - 一种柔性直流输电运行试验中工程阀组件的短路试验方法 - Google Patents

一种柔性直流输电运行试验中工程阀组件的短路试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性直流输电运行试验中工程阀组件的短路试验方法，利用柔性直流输电背靠背回路试验***进行柔直工程阀组件的短路电流试验，所述柔性直流输电背靠背回路试验***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，两换流站之间连接直流母线，直流母线上安装有用于控制直流母线短路时间的电子开关L，通过控制短路电子开关L通断，使正、负极间短路，检测正、负极间即直流侧及桥臂电流短路电流值，测量每个峰值电流及短路电流持续时间；解决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、容量大在传统的合成回路上难以完成的问题。

Description

一种柔性直流输电运行试验中工程阀组件的短路试验方法
技术领域
本发明属于柔性直流输电试验领域，涉及一种柔性直流输电领域的短路试验方法，尤其涉及一种柔性直流输电运行试验中工程阀组件的短路试验方法。
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，也适合于大容量输电。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***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短路电流试验的试验方法。
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、大容量需求的柔性直流输电运行试验中工程阀组件的短路试验方法。
本发明目的是通过以下技术方案来实现的：
一种柔性直流输电运行试验中工程阀组件的短路试验方法，利用柔性直流输电背靠背回路试验***进行柔直工程阀组件的短路电流试验，所述柔性直流输电背靠背回路试验***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，两个换流器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；试品阀组件包含在背靠背回路试验***的一个换流器站中，通过控制直流侧短路电子开关L的开断时间和模拟负载来调节与控制通过试品阀组件的短路电流值，实现工程阀组件的短路试验。
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进行短路电流试验，短路试验具体包括以下步骤：
步骤1、通过给换流器通入去离子水并加热，使换流器IGBT的结温达到最大；
步骤2、启动换流器，并使其达到正常运行电流的1.1倍额定值，持续运行10min，使两个换流器站IGBT的工况达到热平衡；
步骤3、通过控制短路电子开关L通断，使正、负极间短路，即短路电子开关L开通、换流器中的旁路晶闸管动作并且持续100ms；
步骤4、检测正、负极间即直流侧及桥臂电流短路电流值，测量每个峰值电流及短路电流持续时间。
所述背靠背回路试验***，两个换流器站依次连接分别连接变压器、高压断路器Q0和高压开关柜后与高压电线连接，短路电子开关L开通时，高压开关柜跳闸至完全分断状态。
传统直流输电换流阀与柔性直流输电换流阀短路电流试验均在合成回路上进行，利用发电机组或者电容器组通过***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，本发明基于柔性直流输电背靠背回路试验***的特点，可以完全等效MMC阀在实际运行工况中出现的***故障、直流侧接地故障等原因引起的短路故障，将试品阀组件包含在背靠背三相模块化多电平换流器的一个换流站中，MMC换流器直流侧用短路电子开关L和模拟负载来调节与控制通过试品阀组件的短路电流值，通过控制短路电子开关L通断，使正、负极间短路，检测正、负极间即直流侧及桥臂电流短路电流值，测量每个峰值电流及短路电流持续时间，实现工程阀组件的短路试验。
附图说明
图1是本发明的电路原理图；
图2是本发明的短路电流试验波形图。
具体实施方式
下面结合附图，具体说明本发明的方案：
本发明利用柔性直流输电背靠背回路试验***进行柔直工程阀组件的短路电流试验，如图1所示，所述柔性直流输电背靠背回路试验***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，两个换流器站分别连接连接变压器、高压断路器Q0和高压开关柜后与高压电线连接，两换流站之间连接直流母线，直流母线上安装有用于控制直流母线短路时间的电子开关L；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,试品阀组件包含在背靠背回路试验***的一个换流器站中，其中一半阀组件作为陪试阀段，另一半阀组件作为被试阀段进行短路电流试验。
背靠背回路试验***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，短路电子开关L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。
短路试验方法包括以下步骤：
A、给背靠背MMC换流器通入去离子水，使其流量达到运行要求值，加热纯水冷却***中的去离子水至52℃，并保持恒定，使换流器IGBT的结温达到最大；
B、启动背靠背MMC换流器，并使其达到正常运行电流的1.1倍额定值，持续运行10min；使MMC换流器IGBT的工况达到热平衡；
C、通过阀控***调节发出通断指令，使正、负极间短路，即短路电子开关L开通、MMC换流器中的旁路晶闸管动作、高压开关柜跳闸至完全分断，并且持续100ms，
D、检测正、负极间即直流侧及桥臂电流短路电流值，测量每个峰值电流及短路电流持续时间。
如图2所示，经检测本发明利用柔性直流输电背靠背回路试验***进行柔直工程阀组件的短路电流试验，短路电流每个短路峰值无明显衰减，为本发明试验方法的最大亮点，利用柔性直流输电背靠背回路试验***成功完成并应用于柔性直流输电工程换流站阀组件短路电流试验；经试验验证，10kV/12.5MW柔性直流输电背靠背回路试验***完成的柔性直流输电工程的换流站阀组件(包含56个功率模块)的短路电流试验满足运行型式试验项目的技术指标。

Claims (2)

1.一种柔性直流输电运行试验中工程阀组件的短路试验方法，其特征在于：利用柔性直流输电背靠背回路试验***进行柔直工程阀组件的短路电流试验，所述柔性直流输电背靠背回路试验***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，两个换流器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；试品阀组件包含在背靠背回路试验***的一个换流器站中，通过控制直流侧短路电子开关L的开断时间和模拟负载来调节与控制通过试品阀组件的短路电流值，实现工程阀组件的短路试验；
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进行短路电流试验，短路试验具体包括以下步骤：
步骤1、通过给换流器通入去离子水并加热，使换流器IGBT的结温达到最大；
步骤2、启动换流器，并使其达到正常运行电流的1.1倍额定值，持续运行10min，使两个换流器站IGBT的工况达到热平衡；
步骤3、通过控制短路电子开关L通断，使正、负极间短路，即短路电子开关L开通、换流器中的旁路晶闸管动作并且持续100ms；
步骤4、检测正、负极间即直流侧及桥臂电流短路电流值，测量每个峰值电流及短路电流持续时间。
2.根据权利要求1所述的工程阀组件的短路试验方法，其特征在于：所述背靠背回路试验***，两个换流器站依次连接分别连接变压器、高压断路器Q0和高压开关柜后与高压电线连接，短路电子开关L开通时，高压开关柜跳闸至完全分断状态。
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