直流換流閥故障電流試驗裝置及其試驗方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力電子設備試驗領域,尤其涉及一種直流換流閥故障電流試驗裝置 及其試驗方法。
【背景技術】
[0002] 隨著高壓直流輸電技術在電力系統中的應用與推廣,其核心部件一一大功率高壓 串聯晶閘管閥的可靠性成為系統安全的關鍵。故障電流試驗是驗證閥承受短路電流引起的 最大電流、電壓和溫度應力作用的設計是正確的。故障電流試驗主要包括閥預熱和故障電 流試驗兩個階段,目前故障電流試驗的試驗方法主要有以下幾種:
[0003] 國外公司主流的技術方案為直流換流閥故障電流試驗采用6脈沖整流橋模擬橋 臂短路方法實現,其預熱電流源與故障電流源采用同一電源提供,采用這種試驗裝置對系 統的沖擊很大,同時要求供電系統具有非常高的短路容量。這種試驗方式不利于供電系統 的電壓穩定。
[0004] 國內公司目前使用一種技術方案為故障電流試驗采用分別帶6脈動整流橋的獨 立電流源和獨立電壓源對直流閥預熱,然后由外加的電容、電感振蕩裝置放電產生閥上的 故障電流。
[0005] 國內公司使用的另一種技術方案為采用分別帶6脈動整流橋的獨立電流源和獨 立電壓源對直流閥預熱,然后由短路發電機回路產生閥上的故障電流。
[0006] 兩種技術方案的預熱方法一致,都需要使用復雜、龐大的電壓、電流合成回路,而 國內具備合成試驗回路的僅有幾家公司,此方法容易受試驗設備限制。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是提供一種直流換流閥故障電流試驗裝置及其試驗方法,本直流換 流閥故障電流試驗裝置及其試驗方法能夠滿足直流換流閥故障電流試驗需求,可確保在一 套試驗裝置實現試品閥預熱和故障電流試驗,且兩個試驗步驟之間僅需要毫秒級轉換時 間。主要采用發電機回路對試品閥進行預熱和故障電流試驗,通過調整發電機、變壓器及回 路電抗器參數,試品閥、輔助閥的觸發角度和時序,可確保在一套試驗裝置實現試品閥預熱 和故障電流試驗,且兩個試驗步驟之間僅需要毫秒級轉換時間。
[0008] 為了實現以上目的,本發明采取以下技術方案予以實現:直流換流閥故障電流試 驗裝置,其特征在于:包括發電機G、變壓器T、電抗器組、開關K1、試品閥VT1和輔助閥VT2 ; 發電機G高壓出線端通過開關K1連接變壓器T原邊高壓端,發電機G低壓出線端連接變壓 器T原邊低壓端后接地;變壓器T副邊高壓端連接電抗器組首端,變壓器T低壓端接地;電 抗器組末端與試品閥VT1的陽極連接,試品閥VT1的陰極接地;輔助閥VT2與試品閥VT1反 向并聯;所述電抗器組包括電抗器L1和電抗器L2和開關K2 ;所述電抗器組的連接方式為 連接方式一或者連接方式二;
[0009] 連接方式一:所述電抗器L1和電抗器二L2并聯,所述開關K2與電抗器L1串聯或 者與電抗器L2串聯;
[0010] 連接方式二:電抗器L1和電抗器L2串聯,開關K2與電抗器L1并聯或者與電抗器 L2并聯;
[0011] 當開關二K2分閘時,對試品閥VT1進行預熱,當開關二K2合閘時,對試品閥VT1 進行故障電流試驗。
[0012] 作為本發明進一步改進的技術方案,述開關K2是隔離開關、斷路器或者晶閘管 閥。
[0013] 作為本發明進一步改進的技術方案,當開關K2是晶閘管閥時,預熱到故障電流的 轉換時間為5ms內。
[0014] 為實現上述技術目的,本發明采取的另一種技術方案為:直流換流閥故障電流試 驗裝置,其特征在于:包括短路發電機G1、短路發電機G2、調波電抗器L1、調波電抗器L2、開 關K1、開關K2、變壓器T、試品閥VT1、輔助閥VT2;發電機G1高壓出線端通過開關K1連接變 壓器T原邊高壓端,發電機G1低壓出線端連接變壓器T原邊低壓端后接地;變壓器T副邊 高壓端連接電抗器L1,電抗器L1另一端連接試品閥VT1的陽極,輔助閥VT2與試品閥VT1 反向并聯;變壓器T副邊低壓端連接試品閥VT1的陰極后接地;發電機G2高壓出線端通過 開關K2連接電抗器L2,電抗器L2另一端連接由試品閥VT1的陽極,發電機組G2低壓出線 端連接試品閥VT1的負級后接地。
[0015] 作為本發明進一步改進的技術方案,所述開關K2是隔離開關、斷路器或者晶閘管 閥。
[0016] 作為本發明進一步改進的技術方案,當開關K2是晶閘管閥時,預熱到故障電流的 轉換時間為5ms內。
[0017] 為實現上述技術目的,本發明采取的第三種技術方案為:采用權上述的直流換流 閥故障電流試驗裝置的直流換流閥故障電流試驗方法,其特征在于包括下述步驟:
[0018] 1)調整電抗器L1和電抗器L2的參數;
[0019] 2)啟動發電機G,開關K1合位,開關K2分位,整定發電機G和變壓器T的參數;
[0020] 3)發電機(G)勵磁升壓;
[0021] 4)閥控保護觸發試品閥VT1和隔離閥VT2,觸發角度為a,以對試品進行預熱;
[0022] 5)試品預熱完成后,控制保護閉鎖觸發脈沖,使試品閥VT1和隔離閥VT2閉鎖;
[0023] 6)合開關K2,當開關K2合位送到控制保護后,控制保護裝置檢測變壓器T副邊電 壓過零點觸發試品閥VT1,以產生短路電流。
[0024] 作為本發明進一步改進的技術方案,在步驟6)中,對于單波故障電流試驗,控制 保護僅發一次觸發VT1的脈沖;對于多波故障電流試驗,控制保護連續發多次觸發VT1的脈 沖。
[0025] 作為本發明進一步改進的技術方案,步驟5)中試品預熱的時間為10-20分鐘。
[0026] 作為本發明進一步改進的技術方案,步驟2)中整定發電機G合變壓器T的參數方 法為:根據試品閥故障電流試驗時的電壓要求整定變壓器T副邊產生的電壓。
[0027] 作為本發明進一步改進的技術方案,當試品閥故障電流試驗時的電壓要求為 800kV時,變壓器T副邊產生的電壓峰值為37. 7kV。
[0028]作為本發明進一步改進的技術方案,試品閥預熱采用下述兩種方案中的任一種: A、通過電加熱:試品閥預熱時的電壓電流產生的晶閘管損耗和直流換流閥最大連續運行狀 態下的晶閘管損耗一致;B、外置電加熱器持續加熱冷卻水:試品閥上的電壓和電流產生的 晶閘管損耗加上加熱器的加熱功率和直流換流閥最大連續運行狀態下的晶閘管損耗一致。
[0029] 作為本發明進一步改進的技術方案,步驟1)中,整定電抗器L1和電抗器L2的參 數的方法為下述兩種方法中任一種:
[0030] 整定方法一:
[0031] 電抗器L1和電抗器L2串聯;故障電流時,僅電抗器L1接入;
[0034] 其中,U為變壓器副邊電壓有效值,a為預熱時的觸發角,&為變壓器漏抗,f?為 工頻周期;
[0035] 整定方法二:
[0036] 電抗器L1、電抗器L2并聯,預熱時,僅電抗器L1接入;故障電流時,電抗器L1和 電抗器L2并聯接入;
[0039] 其中,U為變壓器副邊電壓有效值,a為預熱時的觸發角,&為變壓器漏抗,f?為 工頻周期。
[0040] 作為本發明進一步改進的技術方案,預熱時試品閥上的電流通過下述兩種方式中 的任一種調整:調整電抗器L1和電抗器L2的值;或者調整試品閥VT1和輔助閥VT2的觸發 角。
[0041] 為實現上述技術目的,本發明采取的第三種技術方案為:采用上述的直流換流閥 故障電流試驗裝置的直流換流閥故障電流試驗方法,其特征在于包括下述步驟:
[0042] 1)根據預熱時的電流有效值L和故障電流時的電流峰值I2,整定