CN106018992A - 柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器短路电流试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器短路电流试验装置及方法，试验装置包括：充电机单元，LC放电单元，短路辅助控制阀（Vsu），反向辅助阀（Da）；所述充电机单元充电连接LC放电单元的电容（Cs），LC放电单元的电容器（Cs）、电抗器（Ls）与所述短路辅助控制阀（Vsu）串联，形成的串联回路中用于接入试品阀（OT）；所述反向辅助阀（Da）与所述电容器（Cs）反向并联。本发明的电路及控制方法实现便捷，控制简单，设备成本低。

Description

柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器短路电流试验装置及方法

技术领域

本发明涉及柔性直流输电领域，更具体的说涉及一种柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器短路电流试验装置及方法。

背景技术

柔性直流输电是构建智能电网的重要装备，与传统直流输电方式相比，柔性直流输电在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流***互联、大规模风电场并网等方面具有较强的技术优势，是改变大电网发展格局的战略选择。与交流输电相比，柔性直流输电的优势主要体现在长距离输电、新能源消纳、成本控制等方面。更为重要的是，柔性直流输电可携带来自多个站点的风能、太阳能等清洁能源，通过大容量、长距离的电力传输通道，到达多个城市的负荷中心，这为新能源并网、大城市供电等领域提供了一种有效的解决方案。随着新能源的快速发展，柔性直流输电技术的市场需求将更加强劲，未来十年内，世界范围内的柔性直流输电市场规模将在1000亿元以上。中国现在已经投入商业运行的两条柔性直流输电工程分别是±160kV南澳岛多端柔直示范工程、±200kV舟山五端柔性直流输电工程，以及在建柔性直流输电工程±320kV厦门三端柔性直流输电工程。柔直换流阀作为能源并网和转换的核心元件，其运行可靠性直接决定着整个多端柔直***的稳定可靠运行。柔直换流阀的桥臂阻尼器作为柔直换流站换流阀故障隔离和故障能量吸收的主要替代设备，因其具备控制简单、可靠性高、价格低廉等优点，将在柔直换流阀的桥臂中占据重要的比例。柔直换流阀的桥臂阻尼器是否具备在短路故障下完成故障隔离和能量吸收的功能，是决定了桥臂阻尼器设计是否成功的关键。对带有桥臂阻尼器的柔直换流阀组件进行模拟短路电流故障下的性能测试，验证其对故障电流的吸收能力和故障状态下的运行可靠性，是保证其在实际工程中可靠稳定运行的必要手段。

目前国内外未见对带桥臂阻尼器的柔性直流输电换流阀进行短路电流性能测试的方法和装置。

发明内容

本发明主要目的是提供一种对带桥臂阻尼器的柔性直流输电换流阀进行短路故障模拟试验，验证桥臂阻尼器的柔直换流阀在***运行故障时对通过其的故障电流隔离和能量吸收的性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器短路电流试验装置，试验装置包括：充电机单元，LC放电单元，短路辅助控制阀（Vsu），反向辅助阀（Da）；所述充电机单元充电连接LC放电单元的电容（Cs），LC放电单元的电容器（Cs）、电抗器（Ls）与所述短路辅助控制阀（Vsu）串联，形成的串联回路中用于接入试品阀（OT）；所述反向辅助阀（Da）与所述电容器（Cs）反向并联。

短路辅助控制阀（Vsu）设有用于为其高电位电子电路板供能的直流电源（V）。

所述充电机单元包括充电机（AT），充电机（AT）通过三相整流电路连接所述电容器（Cs）。

所述短路辅助控制阀（Vsu）为单向晶闸管串联结构。

所述反向辅助阀（Da）为单向二极管串联结构。

柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器短路电流试验方法，步骤如下：

通过充电机单元给电容器（Cs）充电，检测到充电完成后，隔离切除充电机；

触发短路辅助控制阀（Vsu），使电容器（Cs）和电抗器（Ls）、以及试品阀（OT）形成放电回路；

当放电回路形成通路后，反向辅助阀（Da）导通，旁路电容器（Cs），对流过试品阀（OT）的短路电流续流；通过短路电流的时间面积等效柔直换流阀阻尼桥臂的短路电流吸收能力。

充电机为LC放电回路的电容器组充电，提供模拟短路故障电流的能量；LC放电回路由电抗器组和电容器组构成，根据参数调节提供不同放电周期的故障短路电流，以及带阻尼桥臂的柔直阀（以下简称试品阀）导通前的正向电压；短路辅助控制阀使电容器和电抗器、以及试品阀形成放电回路；反向辅助阀，阻止电容器组反向电压建立，提供单向泄放电流通路。

附图说明

图1是柔性直流输电换流阀阻尼桥臂的短路故障特性测试电路结构原理图；

图2是柔性直流输电换流阀阻尼桥臂的短路故障特性测试实现的电流波形。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步介绍。

柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器的短路故障特性测试试验电路如图1所示，试验装置包括：充电机单元，LC放电单元，短路辅助控制阀Vsu，反向辅助阀Da；所述充电机单元充电连接LC放电单元的电容Cs）LC放电单元的电容器Cs、电抗器Ls（也可以是电抗器组）与所述短路辅助控制阀Vsu串联，形成的串联回路中用于接入试品阀OT；所述反向辅助阀Da与所述电容器Cs（也可以是电容器组）反向并联。

充电机AT由三相自动调压和变压装置组成，通过整流桥和保护电阻Rd为LC充电回路的Cs电容器组提供恒流持续充电。短路辅助控制阀Vsu采用满足耐压要求和短路电流的串联晶闸管阀组件，在闭锁时承受充电电压，导通后承受短路电流，单向控制LC回路的放电电流。LC回路的放电电流经过试品阀OT后，反向辅助阀及时阻止在Cs上产生的反向电压，从而确保试品阀OT上的短路电流的维持和续流。

短路辅助控制阀（Vsu）设有用于为其高电位电子电路板供能的直流电源（V）。

具体的，可以采用以下参数：充电机：10kV/3A。短路辅助控制阀采用单向晶闸管串联结构，设备参数：20kV_peak/60kA(最大承受的瞬时短路电流)。反向辅助阀，采用单向串联结构。电容器提供正向续流能力，参数：20kV/5000A；直流电源，参数：30VDC。

具体的试验过程如下：通过充电机AT给电容器Cs充电，控制***闭环控制检测到充电完成后，隔离切除充电机；控制***触发Vsu阀，使电容器Cs和电抗器Ls、以及试品OT形成放电回路；当电容器Cs的能量转移到电抗器Ls后，通过试品阀OT的短路故障电流达到峰值。当放电回路形成通路后，电容器组Cs上由于LC回路振荡产生反向电压，此时反向辅助阀Da导通，旁路电容器组Cs，实现LC回路对流过试品阀OT的短路电流续流；

关键试验结果分析：如下图2所示，为短路试验电流的时间曲线，通过该图可以直接读取的试验参数是：短路电流的峰值I_peak和电流持续时间t；然后通过对波形数据的处理，得到短路电流随时间变化的函数为I(t)，通过短路电流I(t) 的平方对时间的积分计算阻尼桥臂的电流吸收能力是否满足设计的需求。

本发明方法具有如下优点包括：

1）控制简单，设备成本低，试验***的可靠性高，试验过程简单易操作；降低对试品阀的损坏风险，降低整体测试***的设备成本和运行成本。

2）控制和保护***集成模块化，在线监视测试回路设备状态，大大的提高了运行设备的安全性和保护措施，有效地保护了设备的安全。

3）试验参数调节范围大，控制灵活，应用广泛，可满足不同柔性直流输电工程或者科研产品的短路电流测试需要。

Claims (6)

1.柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器短路电流试验装置，其特征在于，试验装置包括：充电机单元，LC放电单元，短路辅助控制阀（Vsu），反向辅助阀（Da）；所述充电机单元充电连接LC放电单元的电容（Cs），LC放电单元的电容器（Cs）、电抗器（Ls）与所述短路辅助控制阀（Vsu）串联，形成的串联回路中用于接入试品阀（OT）；所述反向辅助阀（Da）与所述电容器（Cs）反向并联。

2.根据权利要求1所述的柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器短路电流试验装置，其特征在于，短路辅助控制阀（Vsu）设有用于为其高电位电子电路板供能的直流电源（V）。

3.根据权利要求1所述的柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器短路电流试验装置，其特征在于，所述充电机单元包括充电机（AT），充电机（AT）通过三相整流电路连接所述电容器（Cs）。

4.根据权利要求1或2或3所述的柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器短路电流试验装置，其特征在于，所述短路辅助控制阀（Vsu）为单向晶闸管串联结构。

5.根据权利要求1或2或3所述的柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器短路电流试验装置，其特征在于，所述反向辅助阀（Da）为单向二极管串联结构。

6.权利要求1所述柔性直流输电换流阀桥臂阻尼器短路电流试验装置的试验方法，步骤如下：

通过充电机单元给电容器（Cs）充电，检测到充电完成后，隔离切除充电机；

触发短路辅助控制阀（Vsu），使电容器（Cs）和电抗器（Ls）、以及试品阀（OT）形成放电回路；

当放电回路形成通路后，反向辅助阀（Da）导通，旁路电容器（Cs），对流过试品阀（OT）的短路电流续流；

通过短路电流的时间面积等效柔直换流阀阻尼桥臂的短路电流吸收能力。