第二章宁东山东±660kV直流输电工程换流阀技术特点研究
1±660千伏直流换流阀关键零部件技术研究
1.1晶闸管及其压装组件
由于HVDC换流阀包含一定数量的串联晶闸管，为了方便，可以在电气和机械上都将一个阀看作是由若干个阀组件组成的。阀组件通常由5/6个晶闸管级和一个饱和电抗器串联，电抗器可以在阀开通时保护阀不承受过高的di/dt。阀组件内的晶闸管都固定在高效的液体冷却散热器之间，组成一个“压装结构”，通过GRP（玻璃增强塑料）绷带的紧固，使晶闸管和散热器之间产生很大的压紧力，保证了元件间良好的电气和热接触。绷带具有足够的绝缘强度，能承受阀关断期间的电压应力。压装结构允许在不断开任何电气和水路连接的情况下方便地更换晶闸管。图2-1所示为具有6个晶闸管级的压装结构。
图2-1晶闸管压装结构
1.2阻尼及均压电路
阀作为一个整体，它的电压耐受能力总是小于每个串联晶闸管的电压耐受能力之和。这是由串联晶闸管之间的断态漏电流和关断时存储电荷的差异引起的。因此，当一个阀中有两个或者更多晶闸管串联的时候，必须考虑阀内的电压分布问题。
每个晶闸管级有两个并联的RC电路用于正常运行工况下的均压。电路中元件的电感和布线需经过精心考虑，以保证在阀承受频率很高的陡波头冲击电压时阻尼电路都能连续提供有效的均压。主RC阻尼电路也用于控制晶闸管开通和关断期间的暂态电压电流应力，此外它们还为每个晶闸管级的门极单元提供电源。
阻尼均压电路中还包括一个直流均压电阻，可以在阀承受单一的直流电压时提供均压作用，也用于门极单元对晶闸管电压的测量。
1.2.1阻尼电阻
阻尼电阻是由几个无感厚膜电阻组成的，安装在每个晶闸管级中一个单独的散热器上（如图4-1所示）。均压电路两个支路的电阻都安装在散热器上。为了使电阻底座承受的绝缘应力最小，散热器与其中一条电阻支路的电气中点连接。
图4-1 阻尼电阻和散热器组件
1.2.2阻尼电容
阻尼电容采用自愈式金属化聚丙烯材料、干式无油结构，将故障引发火灾的风险降到最低。每个电容都安装在一个独立的金属圆筒中，此设计使体积最小。电容固定在一个独立的支架上，支架与阻尼电阻相邻。每个晶闸管级的支架安装两个阻尼电容。图5-1为一个完整阀组件的6个阻尼电容支架的紧凑布置。
图5-1 一个完整阀组件的阻尼电容
1.3饱和电抗器
饱和电抗器是阀组件的一部分，用于限制晶闸管开通过程初始阶段的di/dt（见图6-1）。在晶闸管开通的最初几个微秒中，电抗器在小电流下表现出很大的不饱和电感，限制了晶闸管电流的上升率。晶闸管安全开通后，电抗器为完全饱和状态，电感值很小。电抗器还提供了足够的阻尼来保护晶闸管，避免振荡涌流过零。
图6-1 饱和电抗器
1.4晶闸管门极电路
每个晶闸管级都配备了门极电路以提供晶闸管的触发、监视和保护功能。门极电路根据运行要求提供正常触发信号，并在过电压、高dv/dt和提前恢复时进行保护性触发。每个晶闸管级的状态都被监视并传送到地电位的VBE柜中，同时VBE也向门极电路发送启动和停止信号。地电位和门极单元之间的通讯通过光纤实现。每个晶闸管级有两根光纤，一根“触发”线用于传送启动和停止脉冲，一根“回报”
线将晶闸管级的状态信息（晶闸管正常、失效以及正常但依赖独立触发回路）反馈给VBE。
在晶闸管断态期间，每个晶闸管级门极电路的电源来自于本地晶闸管电压。并联在晶闸管两端的两路RC阻尼回路中的一路会流过容性位移电流对门极电路充电。在阀两端无电压的情况下，充电回路中有一个足够大的储能电容仍能保持阀正常工作两秒。自动数据回报系统监视的状态包括但不限于晶闸管状态（正常或短路）以及VBO保护是否重复触发。
收到VBE发出的启动脉冲后，每个晶闸管级的门极电路会发出一个触发脉冲。晶闸管两端出现正向电压时，门极电路会将选通脉冲联锁。如果晶闸管在一个启动和停止脉冲之间不导通（例如在断续电流运行工况下），门极电路会监测到正向电压并发出补充脉冲。这种短脉冲触发系统与“按需脉冲”逻辑相结合，便可产生有效宽度为120°、耗能最少的导通脉冲。
2±660千伏直流换流阀设计技术研究
直流输电换流阀设计包含了成套电气设计、机械结构设计、监控保护设计、零部件设计、水路设计及光纤布线设计等。为实现换流阀在各种运行条件下的高性能和高可靠性，H400换流阀满足以下设计要求：
1）阀塔结构采用国际通用的悬吊式、柔性防震结构设计；
2）空气绝缘、二重阀（或四重阀）阀塔结构设计；
3）标准的晶闸管组件、电抗器组件设计；
4）去离子水或纯水/乙二醇混合液的串联/并联冷却系统设计；
5）结构布局简单合理，充分考虑了换流阀防火阻燃特性要求；
6）换流阀和阀基电子设备之间采用高压光纤实现高低压电隔离，提高抗干扰能力；
7）换流阀控制及监控柜采用双冗余设计，提高了可靠性。
H400换流阀的设计不但能够完全满足上述要求，而且在整体设计上遵循“贴近用户、紧跟未来”的设计理念，具有独特的技术优势，达到了更高可靠性和更强的性能：
1）可采用更高电压参数晶闸管元件，明显降低晶闸管串联级数，大幅提高换流
阀运行可靠性；
2）更加紧凑和可靠的多阻尼电路设计，最大程度提高了换流阀的整体可靠性；
3）在饱和电抗器（又称阀电抗器、阳极电抗器、di/dt电抗器）设计方面采用了多种先进设计技术和制造工艺，实现了在各种运行工况下（各种冲击电压下，晶闸管组件上动态电压保护，晶闸管组件开通时，开通振荡电流的有效抑制等）更好地保护晶闸管组件，有效降低换流阀噪声，提高饱和电抗器及换流阀整体运行可靠性等目的；
4）在动态电压分布特性方面进行了深入的研究，采取多种技术措施，如加装组件电容等，实现动态电压的均匀分布；
5）智能化的门极电路设计，完备的屏蔽及抗干扰设计大幅提高了门极电路的性能及可靠性；
2.1换流阀的电气设计
本工程采用传统的线路换相换流阀，换流阀设计使用5英寸电触发晶闸管，额定电流3030A、额定电压7.2kV，芯片直径125mm。单个晶闸管元件可以独立承担系统额定电流、过负荷电流及各种暂态冲击电流，不需要并联使用。
晶闸管级的串联数要参考阀避雷器的保护水平确定，在最大设计结温条件下，并考虑所有冗裕晶闸管级数都损坏的极端情况，单阀和多重阀的绝缘应具有以下安全系数：
1）对于操作冲击电压，超过避雷器保护水平的10%；
2）对于雷电冲击电压，超过避雷器保护水平的10%；
3）对于陡波头冲击电压，超过避雷器保护水平的15%。
图3-1和图3-2分别为晶闸管级与阀组件电气原理图。
图3-1 晶闸管级电气原理图
图3-2 阀组件电气原理图
根据换流阀的电气强度要求及其结构设计，银川东站和青岛站的换流阀参数如下：表1换流阀的技术参数表
2.2换流阀的机械设计
2.2.1换流阀模块设计
1）框架设计
阀模块框架是由2根GRP主槽、2根铝侧梁组成的矩形框架及1根铝中心梁构成的基本支撑结构。3根铝梁除了作为结构件起到支撑作用，还具有多种电气作用，它是阀模块一次电气回路的连接部分，此外3根铝梁分别在两个阀组件两端产生了电容效应，相当于每个阀组件端间并联了一个电容，起到了一定的动态均压作用，尤其是对电压等级比较高、单阀串联模块数比较多的换流阀，进一步改善了动态电压分布。框架的四角设钢制角支架，除了起到固定阀框架的作用，还作为阀吊装时的承力结构，悬吊结构与角支架采用柔性连接，最大限度保持阀模块免受地震产生
机械应力的损坏，同时阻尼机械共振。
2）支撑及连接结构
每个阀模块内部由两根特殊设计的方管形交叉梁支撑，是阀内元部件的主要承重结构，同时还增加了框架的强度。阀内其余的支撑件和紧固件（螺杆和螺母等）都采用GRP材料，起着固定和支撑阀模块内晶闸管组件、饱和电抗器、主水管等换流阀元部件的作用。一方面达到了机械设计要求，增加了整个支架的强度和韧性，另一方面也满足了阀模块的防火及电气隔离的设计要求。
3）外屏蔽设计
模块外屏蔽为铝制材料，用于防止阀模块中电气元部件电位不等、电场分布不均引起的局部放电现象。
屏蔽罩表面设计光洁平整、无毛刺和突出部分，以防止电场集中引起局部放电。模块屏蔽罩分为管状屏蔽罩和板状屏蔽罩，安装于阀模块的外围，仅阻尼电容侧GRP 主槽外侧没有安装屏蔽罩。屏蔽罩有效避免了外界电磁干扰的影响，且分别固定在阀层的不同电位点上，从而避免了悬浮电位。每层两个阀模块无屏蔽的一侧相对布置，这样整个阀层外侧都有屏蔽结构，既可以防止外界的电磁干扰，也能有效屏蔽阀运行中产生的电磁噪声。
4）冷却水管及光纤设计
阀塔顶部装有冷却水总管，既有不锈钢水管，又有PEX水管，PEX冷却水总管的进水管和回水管分别与每个阀模块内进水管和出水管相连，进水管位于出水管的外侧。阀层间的冷却水总管使用柔性防振设计弯曲成圆弧状，同时满足了爬电距离的要求。阀模块采用串联冷却方式。冷却水从进水管分多路进入晶闸管、阻尼电阻和饱和电抗器，带走热量后汇集到出水管。
光纤在每层分线后沿GRP主槽走线，分别与该层每个晶闸管门极单元的光纤接口连接。
5）滴水盘设计
阀模块专门设置了滴水盘，由工程塑料（ABS或聚碳酸酯）制成，向晶闸管组件的中心倾斜，使泄漏的冷却液按指定的位置流到下一个阀模块，直到流进底部屏蔽罩的滴水盘中。
2.2.2二重阀结构设计
图二重阀阀塔外形尺寸图
换流阀布置于干燥、低污秽、区域环境可控的阀厅内，阀厅应通风良好，并安装空调，呈微正压以减少灰尘进入。换流阀主要包括阀模块、屏蔽罩、悬吊支撑结构、阀避雷器等，通过不锈钢（AISI 316）或交联聚乙烯（PEX）冷却水管、管母、光纤等实现与冷却系统、直流输电系统其它一次设备以及二次控制系统的连接。
1）阀塔整体结构
阀塔的整体布局不仅考虑了美观和电气设计的需要，而且仔细考虑了许多相关的复杂因素，如爬电距离、绝缘间隙、内部干扰、杂散电感和电容分布、水压要求、重量分布、安装简便性、维护和试验简易性等。同时，为了实现高可靠性和长期运行，设计方仔细考虑了结构材料和零部件设计，减小了换流阀发生火灾的风险。
阀塔采用模块化及标准化结构设计，主结构使用了强度高、重量轻、导电及导热性能好的铝合金材料，还使用了易于加工、防火阻燃性能好的高强度玻璃增强塑料（GRP）、PEX等合成材料，同时最大限度减少电气和水路连接接头，实现了结构简单、组装方便、可靠性高、便于维护及现场安装等换流阀优化设计目标。
2）阀塔屏蔽结构
阀塔顶部和底部都安装了屏蔽罩。屏蔽罩表面光洁平整、无毛刺和凸出部分，能有效降低静电放电的危险。屏蔽罩的边缘和棱角按圆弧设计，确保它们在高电压下对地没有火花放电。屏蔽罩同时也屏蔽了外界对阀内的电磁干扰，使阀塔内部电场分布均匀，隔离了阀塔之间的相互影响。本工程采用了专为±800kV特高压直流工程开发的顶部和底部屏蔽罩（已经通过型式试验），这种屏蔽罩从外形上改为一体化形式，对屏蔽罩的边缘曲率半径进行了优化，使其具有更好的屏蔽效果，能进一步降低电磁噪声。另外底部屏蔽罩还装有集水装置（滴水盘）和检漏计，来检测整个阀塔的漏水情况。
3）阀悬吊及支撑结构
悬吊部分采用标准的复合绝缘子和花篮螺栓将阀体和避雷器悬挂于阀厅顶部的钢梁上，为便于安装，阀体的悬吊高低位置可以通过调节花篮螺栓来调整。
阀顶部悬吊绝缘子的选择与主回路的结构有关。根据换流站主接线图，阀顶部悬吊绝缘子需要耐受对应直流母线上的最大BIL值。
悬吊结构与阀模块采用柔性连接设计，使每个阀层可在水平方向上摆动。阀顶部的悬吊结构除了能够承受阀体的自重外，还能够承受垂直方向的拉力，并且留出了很大的裕度，这种设计使换流阀能承受静态和动态载荷，满足工程抗震等级要求。
4）阀避雷器
阀避雷器通过悬吊绝缘子悬吊于阀塔外侧。每个二重阀对应串联连接的2只阀避雷器，通过管母与每个单阀并联连接，金具的设计满足机械应力及抗震设计的要求。
5）阀塔绝缘设计和模块连接
阀层间距设计综合考虑了交流、直流、冲击电压下的空气间隙要求，还考虑了交流、直流电压下的局部放电要求，为此设计了合理的空气间隙和爬电距离。
阀塔主体结构对称设计，有效减少了连接管母或母排的类型和数量，结构更加简单。层内及层间利用铝制管母连接阀模块。
光纤槽固定在阀顶部并分2路垂直进入阀内，向下沿门极单元侧的GRP主槽走线，在每个阀层处分线。光纤槽采用圆弧型设计保证不同的电压水平之间的光纤满足绝缘要求，并有足够的爬电距离，同时这种柔性设计有效隔离了振动时的相互影响，保证在各种应力下光纤不会断裂。
2.3换流阀冷却水路设计
2.3.1模块内阀组件水路
每个阀模块包含两个阀组件，每个阀组件都有独立的冷却回路。阀组件的冷却回路是由三个彼此独立的冷却支路并联组成，各冷却支路的连接采用串联方式。
晶闸管散热器、阻尼电阻散热器和饱和电抗器之间通过较小口径的PEX软管连接起来。PEX软管的接头上配有O型密封圈，水管接头与散热器的连接采用螺纹连接，并安装有止动片，防止运行中水管固定螺母由于震动而松脱。
图阀组件主要发热元件水冷管路连接示意图
2.3.2双重阀水路
阀塔冷却系统管路采用弯曲向下连接的结构。冷却液由安装在阀厅顶部的不锈钢主管流入和流出，与PEX进出水总管在阀塔的顶部连接。
每个阀塔有四组PEX进出水总管，冷却水经由直径为75mm的PEX管向下分配给各个阀组件。在阀塔的底部，进出水PEX总管通过316L不锈钢管进行短接，保证PEX进出水总管的底部有足够的流速，同时可实现底层阀组件与底部屏蔽罩之间均压。
2.3.3材料选择及抗腐蚀措施
1）材料选择
所有与冷却介质接触的材料都应考虑到保持冷却介质高纯度和低电导率的要求。阀组件中与水路接触的材料选择如下：
●不锈钢316或316L
●铝（低含铜量）
●EPDM
●PEX
2）抗腐蚀措施
由于冷却水路要流过不同位置的、有着不同电位的金属件，不同电位的金属件之间的水路有可能产生电流，因此，这些金属件将可能受到电解腐蚀。冷却系统中的电导率被控制在较低的水平，水管中压差产生的漏电流密度将被控制为μA/cm2数量级。然而，即使是这样低的电流密度，如果不进一步采取保护措施，仍会发生铝
制散热器的电解腐蚀。为了解决这一问题，冷却系统在每个散热器的进出口安装了不锈钢316电极，可以避免电流流入铝散热器的表面造成腐蚀。
2.4换流阀监控和保护设计
2.4.1换流阀监控和保护设计原理
H400换流阀控制设备具有丰富的硬件资源和强大的软件平台。该控制系统不仅满足直流控制保护系统功能正确、完备的基本要求，而且具有很高的可靠性。换流阀控制系统主要包括VBE、GU以及检漏计三部分，其结构框图如图11-1所示。
图11-1中，VBE实时接收控制保护系统下发的触发字和热字，并将这两部分信息合并为触发数据后发送给GU；GU根据接收到的触发命令完成对本级晶闸管的触发，并根据本阀的热字信息来确定晶闸管的过电压（VBO）保护、dv/dt保护以及正向恢复保护等瞬时保护的动作阈值。同时，VBE接收GU和检漏计返回的监视信息，将这些监视信息和自检信息汇总编码后通过局域网上报给控制保护系统。若换流阀出现异常，VBE将发出相应的报警、通道切换请求、跳闸请求等信号。
检漏计
图11-1换流阀控制设备结构图
2.4.2换流阀的监控
正常运行时，控制保护系统持续向VBE发送触发字和热字。VBE根据触发字确定各个单阀在当前时刻是否需要触发，并将该信息与对应阀的热字组合成触发命令发送给该阀的各个GU。GU收到触发命令后，若判断本阀需要触发，且当前晶闸管已经承受合适的正向电压，GU将向晶闸管门极发出触发脉冲使其导通；同时，GU根据本阀的热字数据更新VBO保护、dv/dt保护以及正向恢复保护的动作阈值。H400换流阀控制设备的一个重要特点是能够根据换流阀的热字（结温信息）自适应地调整换流阀保护触发阈值。由于晶闸管的运行特性受结温影响较大，因此，结合晶闸管的结温来实时调整换流阀的保护触发阈值，无疑将提高保护触发的合理性，充分保证换流阀的安全，从而提高直流输电系统运行的安全性和稳定性。
控制保护系统根据直流输电运行的需要计算各换流阀的触发时刻，并根据计算结果实时更新触发字。触发字采用串行归零码传送，若某位出现脉冲且宽度达到位宽度的50%，则表示逻辑“1”，若没出现脉冲，则表示逻辑“0”，其时序如图11-2所示。
图11-2 触发字时序图
在图11-2中：
脉冲宽度（Td）：0.5μs±0.0025%；
位宽度（Tb）：1μs±0.0025%；
相邻触发字之间的间隔（Tint）：2μs（最小）/ 20ms（最大）。
在一帧触发字中，位0为起始位；位1~12表示阀1至阀12是否需要触发导通，“1”表示触发，“0”表示不触发；位13为奇偶校验位；位14、位15为结束标志位，保持为“0”。
晶闸管热字数据同样采用串行归零码传送。若某位出现脉冲且宽度达到位宽度的50%，则表示逻辑“1”，若没出现脉冲，则表示逻辑“0”，其时序如图11-3所示。
在图11-3中：
脉冲宽度（Td）：0.5μs±0.0025%；
位宽度（Tb）：1μs±0.0025%；
相邻晶闸管热字数据之间的间隔（Tint）：2μs（最小）/ 64μs（最大）。
图11-3 晶闸管热字时序图
在一帧晶闸管热字数据中，位0为起始位；位1为阀1标志，“1”表示当前热字数据对应阀1，“0”表示当前结温对应阀2~12；位2~12为晶闸管热字值；位13为监视信息允许返回标志位，“1”表示允许VBE返回监视信息，“0”表示不允许；位14为奇偶校验位；位15为结束标志位。在正常运行情况下，各阀所对应的晶闸管热字总是从阀1至阀12顺序循环发送。
H400换流阀控制设备在设计时充分考虑了一次系统运行状况及自身可能出现的异常工况，采用了完备的可靠性设计措施，能够保证设备在一次系统正常或故障条件下均能正常工作；并且，在任何情况下都不会因为工作不当或自身异常而造成换流阀损坏。H400换流阀控制设备的可靠性设计措施如下：
1）双冗余设计：VBE内部具有两条互为冗余备用的数据处理通道，任何一条通道出现故障，可由控制保护系统切换至另一条通道，切换过程平滑无扰动。
2）实时自检：运行中，VBE不断对自身的电源、电路板、通道的工作状况以及通道选择信号等进行实时检查，一旦发现异常，将立即启动相应的处理措施。GU 对自身及通信、电源等也持续进行实时检查。若发生通信异常或电源失电的故障状态，则通过监视信息上报至VBE，以便VBE采取对应的处理措施。
另外，H400换流阀控制设备仅根据控制保护系统的命令及换流阀的当前状态完成换流阀的控制与保护，其工作不会受对端换流站状况的影响。因此，即使直流通信系统完全停运，换流阀控制设备也能够根据控制保护系统的命令对换流阀实施有效的控制。在控制保护系统满足要求的前提下，不会因控制不当而对直流系统在上述交流系统故障期间的性能和故障后的恢复特性产生任何影响。
2.4.3换流阀保护
2.4.
3.1晶闸管级保护
每个晶闸管级配备的GU能够为本晶闸管级提供恢复保护、dv/dt保护、过电压（VBO）保护和补脉冲保护，具体功能如下：
1）正向恢复保护：在晶闸管关断后的恢复期内，晶闸管承受正向电压的能力有限。此时，即使承受较低的正向电压，晶闸管也可能会因强制击穿而损坏。为此，GU提供了恢复保护功能，即，如果从晶闸管阻断到承受正向电压的时间间隔低于阈值，GU将触发晶闸管，使之再次正常导通，从而避免晶闸管被破坏性击穿。GU的正向恢复保护动作时间阈值随晶闸管热字而变化。
2）dv/dt保护：换流站内故障可能导致换流阀两端出现很陡的正向暂态dv/dt电压，可能引起晶闸管强制击穿而损坏。为此，GU提供了dv/dt保护功能，即，当晶闸管两端的dv/dt超过阈值时，GU将触发晶闸管，使之正常导通，以避免晶闸管被破坏性击穿。GU的dv/dt保护动作阈值随晶闸管热字而变化。
3）VBO保护：晶闸管关断后，即使晶闸管的阻断能力已完全恢复，其耐受电压能力仍然有限。若晶闸管承受的正向电压过大，同样会使晶闸管因强制击穿导通而损坏。过电压保护就是在晶闸管两端的正向电压超过了VBO保护的动作阈值时触发晶闸管，使之正常导通，从而避免晶闸管被破坏性击穿。GU的VBO保护动作阈值随晶闸管热字而变化。
4）补脉冲保护：当流过换流阀的电流较小时，换流阀可能在其应该导通的区间内出现断流现象。此时，GU将再次发出触发脉冲，以维持晶闸管处于导通状态，从而避免晶闸管在应导通的时间内截止或因截止后直接承受正向电压而损坏。
2.4.
3.2单阀保护
VBE根据控制保护系统提供的热字、GU返回的监视信息以及检漏计返回的监视信息，对各个换流阀采取完善的保护措施，具体功能如下：
1）重触发：当单个换流阀内保护触发的晶闸管级数超过冗余级数时，其它晶闸管级将承受危险的过电压，此时，VBE将重触发整个换流阀；
2）阀冗余丢失：当单阀内损坏的晶闸管级数或GU储能异常的个数等于冗余级数时，VBE将发出报警信息；
3）阀冗余越限：当单阀内损坏的晶闸管级数或GU储能异常的个数超过冗余级数时，VBE将向控制保护系统发出跳闸请求；
4）VBO动作越限：在单次触发过程中，若单阀内发生过电压（VBO）保护触发的晶闸管级数达到某阈值，VBE将发出报警信息；
5）VBO连续动作越限：当单阀内发生过电压（VBO）保护触发的晶闸管级数超过某阈值且这种现象长时间持续出现时，VBE将向控制保护系统发出跳闸请求；
6）冷却系统轻微泄漏：当冷却系统泄漏监视器返回的光信号表明冷却系统已发生轻微泄漏时，VBE将发出报警信息；
7）冷却系统严重泄漏：当冷却系统泄漏监视器返回的光信号表明冷却系统已发生严重泄漏时，VBE将向控制保护系统发出报警信息。
2.4.
3.3换流阀监控设备故障保护
为确保系统通信畅通，VBE将实时检查与控制保护系统、GU之间的通信状况，以及自身的工作状况。若发现异常，VBE将采取相应的保护措施，以保证换流阀安全，这包括：
1）电源自检：若VBE双冗余供电电源中的一路出现异常时，VBE仍能够保持正常工作，但将发出报警信息；若VBE双电源均已不能维持VBE正常工作，则VBE 将闭锁换流阀并发出跳闸请求；
2）PCB互锁：若VBE的功能单元（即各PCB电路板）没能放置在正确位置，则VBE将闭锁换流阀并发出跳闸请求；
3）光收发板故障：若VBE中某个光收发板严重故障，则VBE将闭锁换流阀并发出跳闸请求；
4）光收发板丢失：若VBE中某个光收发板丢失，则VBE将闭锁换流阀并发出跳闸请求；
5）通道故障：VBE对两个数据处理通道进行实时监视，包括VBE与控制保护
系统的通信、VBE与GU的通信、本通道内各电子元件的状态等，若发现故障，则向控制保护系统的切换单元发出“切换请求”，请求切换单元切换另一通道作为控制GU的主通道；当两个数据通道都发生故障时VBE将延时一段时间后闭锁换流阀并发出跳闸请求；
6）通道选择无效：正常情况下，VBE收到的切换单元对数据处理通道的选择结果是互斥的，即只能选择两通道中的一个来控制GU，若通道选择信号选择两通道同时控制GU或未选择任何通道，而且，这样的状态持续时间超过5ms，则VBE的两通道将同时发出切换请求，从而使控制保护系统闭锁换流阀并发出跳闸命令；
7）未预期的数据返回：若被屏蔽（不需要返回数据）的晶闸管级返回监视信息，则VBE将发出跳闸请求。
换流阀的各项保护触发判据都是根据晶闸管的运行特性来确定的。不危及换流阀安全的电气环境不会引起保护触发动作。由于换流阀的电气设计已经充分考虑了最大甩负荷工频过电压及换相过冲的影响，因此，在最大甩负荷工频过电压下，阀的保护触发不会因逆变换相暂态过冲而动作，也不会影响此后直流系统的恢复。另外，正常控制过程中的触发角快速变化也不会引起保护触发动作。
3换流阀避雷器设计技术研究
3.1换流阀避雷器电气设计
避雷器是换流阀中过电压的主要保护装置。换流阀的各种运行工况不会导致避雷器的加速老化或其它损伤，同时避雷器应在各种过电压条件下有效保护换流阀，根据仿真分析结果和避雷器的当前制造水平，确定该工程用阀避雷器的设计参数如下：
表2阀避雷器的技术参数表
3.2
阀避雷器试验
阀避雷器的例行试验和型式试验分别见表3和表4.
表3 阀避雷器的例行试验项目
表4阀避雷器的型式试验项目
4换流阀的例行试验和型式试验
4.1例行试验
换流阀的例行试验在换流阀的模块上进行，例行试验项目包括：
1）功能试验（VTE试验）
2）交流电压耐受试验
3）水路试验
4）高电压重复触发试验
5）热运行试验
6）压力试验
7）排水和密封
8）阀组件操作冲击试验
9）重复功能试验
4.2型式试验
换流阀的绝缘型式试验在一个二重阀上进行，运行型式试验在阀组件上进行，运行试验阀组件的数量为一个单阀的阀组件数量，型式试验项目包括：换流阀型式试验项目包括：
1.阀悬吊/支承结构的绝缘试验
●直流耐压试验
●交流耐压试验
●操作冲击试验
●雷电冲击试验
●陡波前冲击试验
2.多（二）重阀单元绝缘试验
●直流耐压试验
●操作冲击试验
●雷电冲击试验
●陡波前冲击试验
3.单阀绝缘试验
●直流耐压试验
旋塞阀plugvalve:用带通孔的塞体作为启闭件的阀门。塞体随阀杆转动，以实现启闭动作。小型无填料的旋塞阀又称为“考克”。旋塞阀的塞体多为圆锥体(也有圆柱体)，与阀体的圆锥孔面配合组成密封副。旋塞阀是使用最早的一种阀门，结构简单、开关迅速、流体阻力小。普通旋塞阀靠精加工的金属塞体与阀体间的直接接触来密封，所以密封性较差，启闭力大，容易磨损，通常只能用于低(不高于1兆帕)和小口径(小于100毫米)的场合。旋塞阀的通道有多种形式。常见的直通式主要用于截断流体。三通旋塞阀和四通旋塞阀适用于流体换向旋塞阀的启闭件是一个有孔的圆柱体，绕垂直于通道的轴线旋转，从而达到启闭通道的目的。旋塞阀主要供开启和关闭管道和设备介质之用。 旋塞阀主要优点如下： 1、适用于经常操作，启闭迅速、轻便。 2、流体阻力小。 3、结构简单，相对体积小，重量轻，便于维修。 4、密封性能好 5、不受安装方向的限制，介质的流向可任意。 6、无振动，噪声小。旋塞阀按结构形式可分为紧定式旋塞阀、自封式旋塞阀、填料式旋塞阀和注油式旋塞阀四种。
按通道形式分，可分为直通式、三通式和四通式三种。 旋塞阀-阀门的类型和用途旋塞阀是指关闭件(塞子)绕阀体中心线旋转来达到开启和关闭的一种阀门。旋塞阀在管路中主要用作切断、分配和改变介质流动方向的。旋塞阀是历史上最早被人们采用的阀件。由于结构简单，开闭迅速(塞子旋转四分之一圈就能完成开闭动作)，操作方便，流体阻力小，至今仍被广泛使用。目前主要用于低压，小口径和介质温度不高的情况下。 旋塞阀的塞子和塞体是一个配合很好的圆锥体，其锥度一般为1：6和1：7。 一、紧定式旋塞阀紧定式旋塞阀通常用于低压直通管道，密封性能完全取决于塞子和塞体之间的吻合度好坏，其密封面的压紧是依靠拧紧下部的螺母来实现的。一般用于PN≤ 0.6Mpa。如图2—1所示。 二、填料式旋塞阀。 填料式旋塞阀是通过压紧填料来实现塞子和塞体密封的。由于有填料，因此密封性能较好。通常这种旋塞阀有填料压盖，塞子不用伸出阀体，因而减少了一个工作介质的泄漏途径。这种旋塞阀大量用于PN≤1Mpa的压力，如图2—2所示。 三、自封式旋塞阀
特高压直流输电中换流阀施工技术研究李昊 发表时间：2019-11-21T11:17:19.017Z 来源：《电力设备》2019年第14期作者：李昊1 樊功帅2 李为成3 [导读] 摘要：特高压直流输电技能是指利用直流电压进行输电的技能。 （许继集团许继柔性输电分公司河南省许昌市 461000） 摘要：特高压直流输电技能是指利用直流电压进行输电的技能。直流输电作为特高压输电的一种方法，是处理高压、大容量、远距离输电和网络互联等问题的重要手段。遵循需求扩张电力系统和电力电子技能的开展，特高压直流输电技能越来越成熟，变频器站作为特高压直流输电的龙头，特别是高可靠性要求，特别是在阀中心元素，不能算人民币部分组装，复杂的结构和装置难度高。 关键词：特高压直流输电；换流阀；施工技术；研究 1特高压直流输电 1.1特高压直流输电性能特点 特高压直流输电原理如下：发电体系宣布通讯电力后，提高了电压后，在发送端矫正通讯电力转换器为高压直流电，然后将高压直流发送到接纳端经过直流输电线路，然后接纳端回转直流到交流电力转换器，最后发送的权利在发送端电网。与通讯传输比较，直流传输技术具有线路成本低、传输容量大、传输距离长、控制灵敏、节省传输走廊占地面积等特色。因此，特高压直流输电技术是我国电力长距离大规模输电的必然选择。 1.2主接线方式 中国±800kV特高压直流输电变流阀采用双12脉冲阀串联结构，如图1所示。其电压组合包括±400kV+±400kV、±500kV+±300kV、 +600kV+±200kV3三种方式。一般选用±400kV+±400kV组合（如上海庙至山东临沂换流站）。双12脉冲阀的主接线应按操作要求配置旁路开关，根据操作条件切换操作方式。双12脉冲阀可在全电压、单极全电压、单极半电压运行。 图1 双12脉冲阀组串联结构 2换流阀施工技术研究 2.1换流阀的工作原理 换流阀是特高压直流输电中完成整流和逆变功用的重要设备。它是特高压直流输电体系的要害部件。它的运转与整个特高压直流体系的平稳运转密切相关。换流阀安装在室内，具有空气绝缘和水冷却功用。阀门类型包括水银阀、晶闸管阀和IGBT阀。为了满意电力运送的需求，变电站多采用可控硅阀。换向器阀由可控硅、可控硅操控单元、阻尼电容、饱和电抗器、阻尼电阻、电压均衡电容、电压均衡电阻等部件组成。晶闸管是换流阀的核心元件，换流阀的流量取决于晶闸管的质量。经过串联多个晶闸管元件，可以获得所需的体系电压。有单阀、双阀、四阀，两个单阀可构成一个双阀，两个双阀可构成一个四阀。单桥整流是换向阀的核心原理，换向效果是经过晶闸管、电抗器、阻尼电阻等元件的组合来完成的。原理如图2所示。 换流阀单导通时，传导有两种情况，一种是正向电压，一种是触发电流。换向阀封闭要求电流降为零，即便电压降为零，只要电流，
阀门有哪些种类？其结构及工作原理在这里给大家分类总结： 1.截断阀类主要用于截断或接通介质流。包括闸阀、截止阀、隔膜阀、球阀、旋塞阀、蝶阀、柱塞阀、仪表针型阀等。 2.调节阀类主要用于调节介质的流量、压力等。包括调节阀、节流阀、减压阀等。 3.止回阀类用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。 4.分流阀类用于分离、分配或混合介质。包括各种结构的分配阀和疏水阀等。 5.安全阀类用于介质超压时的安全保护。包括各种类型的安全阀。 一、闸阀 靠阀板的上下移动，控制阀门开度。阀板象是一道闸门。闸阀关闭时，密封面可以只依靠介质压力来密封，即只依靠介质压力将闸板的密封面压向另一侧的阀座来保证密封面的密封，这就是自密封。大部分闸阀是采用强制密封的，即阀门关闭时，要依靠外力强行将闸板压向阀座，以保证密封面的密封性。闸阀的种类,按密封面配置可分为楔式闸板式闸阀和平行闸板式闸阀, 楔式闸板式闸阀又可分为: 单闸板式、双闸板式和弹性闸板式；平行闸板式闸阀可分为单闸板式和双闸板式。按阀杆的螺纹位置划分，可分为明杆闸阀和暗杆闸阀两种。国内生产闸阀的厂家比较多，连接尺寸也大多不统一。
性能特点： 优点： 1、流动阻力小。阀体内部介质通道是直通的，介质成直线流动，流动阻力小。 2、启闭时较省力。是与截止阀相比而言，因为无论是开或闭，闸板运动方向均与介质流动方向相垂直。 3、高度大，启闭时间长。闸板的启闭行程较大，降是通过螺杆进行的。 4、水锤现象不易产生。原因是关闭时间长。 5、介质可向两侧任意方向流动，易于安装。闸阀通道两侧是对称的。 6、结构长度(系壳体两连接端面之间的距离)较小。 7、形体简单, 结构长度短，制造工艺性好，适用范围广。 8、结构紧凑，阀门刚性好，通道流畅，流阻数小，密封面采用不锈钢和硬质合金，使用寿命长，采用PTFE填料．密封可靠．操作轻便灵活． 缺点：
特高压直流输电换流阀短路保护原理及特性研究 摘要：随着特高压直流输电(UHVDC)技术的发展，直流输电已经成为了远距离大 容量输电的主要模式，直流输电已得到了越来越广泛的应用。在大电网时代，直 流输电不仅成为交流输电的一种有力补充，而且成为了电力系统中最具有重要经 济和技术意义的环节之一，成为了国内电力科研工作者研究的重要方向。换流器 是高压直流输电系统中最为关键、复杂且昂贵的元件，其故障形式和机理、保护 配置和原理与交流系统有着很大的不同。 关键词：特高压；直流输电；换流阀；短路保护；原理；分析 1导言 特高压直流输电系统以其更远的输送距离，更大的输送功率，更大区域的非 同步互联，更低的功率损耗，灵活的功率调节，更低的线路造价等优势而被越来 越多的应用在电力传输领域。特高压直流输电换流阀的本体，作为关键设备，其 运行稳定性、安全性、可靠性是通过设计、制造、安装、调试的全过程质量控制 才能得以实现的。特高压直流输电换流阀的安装过程，是换流阀从图纸和零部件 完成到实体阀的最后关键阶段，需要对整个安装过程中影响特高压换流阀性能的 关键节点进行合理控制，才能彻底保证特高压换流阀的优良品质，实现更好的长 期稳定运行。 2阀短路保护(VSCP)检测原理 为了保护换流阀免受由于换流变压器压器直流侧短路造成的过应力破坏，特 高压直流输电系统中均设置了阀短路保护;该保护主要通过测量换流变压器压器阀侧电流(IVY，IVD)和直流极母线电流(IDC1/2P)和中性线电流(IDC1/2N)，并计算出最大的换流变压器压器电流和最大的直流电流，正常运行时这2个值是平衡的。当 换流变压器压器阀侧电流幅值高于直流电流则可作为阀短路或其他相间短路的判据，在交流侧电流过大时，换流器被立即跳闸。 3特高压直流输电换流阀 特高压直流输电工程通常采用双极十二脉动换流器单元系统，电压等级在 ±800kV及以上，电流可以从4000A到最高6250A。该特高压双极直流输电系统包括2个完整的可独立输电的单极直流系统，即极1直流系统和极2直流系统。每 个完整的单极系统包含2个单极换流器单元，分别安装在整流换流站和逆变换流站。每个换流站内的单极换流器单元由2个12脉动阀组串联组成。一个阀厅仅 包含一个12脉动阀组。因此每个换流站共分四个独立阀厅，即极1高压阀厅、 极1低压阀厅、极2高压阀厅、极2低压阀厅。锡盟站换流阀设备由西安西电电 力系统有限公司自主制造，换流阀采用空气绝缘、水冷却的户内悬吊式双重阀结构。每个阀厅换流阀阀组由6个双重阀阀塔组成。根据电流流向不同，双重阀阀 塔分为2种结构，即电流上结构和电流下结构。阀侧星形接法的3相双重阀阀塔 是其中一种结构，阀侧三角形接法的3相双重阀阀塔是另一种结构。每个阀厅换 流阀阀组通过冷却水管、管母金具、光纤分别与换流阀冷却系统、换流变压器、 换流阀控制单元对应连接。在换流阀整体设计中，综合考虑了各种相关的复杂因素，如过电压与绝缘配合、阀电子电路单元抗电磁干扰、主回路电气件合理布局 和散热、换流阀的防火和抗震等要求、机械性能和电气性能要求、安装维护便捷 要求等，按特定装配工艺，将换流阀的各个组成部件通过标准化作业组装在一起，具有安装快捷，维护方便的特点，有效保证了换流阀和整个直流输电系统的稳定性、可靠性及安全性。
±800kV/5000A自主化换流阀性能分析 马元社，李侠，刘宁，娄彦涛，张雷 （西安西电电力系统有限公司，陕西省西安市 710075） 摘要：文中介绍了西电电力系统公司(XDPS)自主研制的±800kV/5000A换流阀主要参数。从换流阀的电压耐受能力、电流耐受能力和大角度运行能力详细分析了自主设计换流阀的主要性能。在国家高压电器检测检验中心通过的型式试验验证了所设计换流阀性能可靠，满足实际工程应用。 关键词：特高压直流；换流阀；电压应力；电流应力 1引言 特高压直流输电具有输送距离远、输送容量大、损耗低的优势,是实现我国能源资源优化配置的重要途径之一[1]。目前我国已经建成的特高压±800kV直流工程有云南-广东和向家坝-上海直流工程，在建的有锦屏-苏南直流工程，已经开始招标的有哈密-郑州直流工程，十二五期间我国还将有数条特高压直流工程开始建设，其社会经济效益显著。随着我国特高压直流工程技术的不断发展以及我国社会经济发展的需要，自主研制±800kV特高压直流输电工程换流阀对于我国打破国外技术垄断，提升我国特高压直流工程国产化水平具有重要意义。 2011年11月西安西电电力系统有限公司设计具有自主知识产权的特高压±800kV/5000A换流阀研制成功，在国家高压电器检测检验中心通过了全部型式试验，并于2012年1月通过了国家能源局组织的国家级鉴定，技术指标达到国际先进水平。文中对西安西电电力系统有限公司研制的±800kV/5000A换流阀进行了介绍，重点对换流阀的性能进行了分析。 2±800kV/5000A换流阀设计参数 (1)环境条件 表1 阀厅内使用条件 名称参数 全封闭户内，微正压，带通风和空调 长期运行温度范围＋10～＋50℃ 最高温度＋60 ℃ 最低温度＋5 ℃ 长期运行湿度50%RH 最大湿度60%RH 地面水平加速度0.2 g 海拔高度不超过1000m (2)电气参数 为了满足不同工程的不同技术要求，换流阀采用标准化设计，模块化设计是实现标准化的最好途径。工程运行表明，模块化设计具有良好的可用率、高的可靠性及最经济的工程造价[2]。自主设计±800kV/5000A换流阀采用模块化设计，模块示意图见图1。
旋塞阀是关闭件或柱塞形的旋转阀，通过旋转90度使阀塞上的通道口与阀体上的通道口相同或分开，实现开启或关闭的一种阀门。旋塞阀的阀塞的形状可成圆柱形或圆锥形。在圆柱形阀塞中，通道一般成矩形；而在锥形阀塞中，通道成梯形。这些形状使旋塞阀的结构变得轻巧，但同时也产生了一定的损失。旋塞阀最适于作为切断和接通介质以及分流适用，但是依据适用的性质和密封面的耐冲蚀性，有时也可用于节流。 简介旋塞阀是一种快速开关的直通阀，由于旋密封面之间运动带有擦拭作用，而在全开时可完全防止与流动介质的接触，故它通常也能用于带悬浮颗粒的介质。旋塞阀的另一个重要特性是它易于适应多通道结构，以致一个阀可以获得两个、三个，甚至四个不同的流道。这样可以简化管道系统的设计、减少阀门用量以及设备中需要的一些连接配件。 工作原理用带通孔的塞体作为启闭件的阀门。塞体随阀杆转动，以实现启闭动作。 小型无填料的旋塞阀又称为 旋塞阀 “考克”。旋塞阀的塞体多为圆锥体（也有圆柱体），与阀体的圆锥孔面配合组成密封副。旋塞阀是使用最早的一种阀门，结构简单、开关迅速、流体阻力小。普通旋塞阀靠精加工的金属塞体与阀体间的直接接触来密封，所以密封性较差，启闭力大，容易磨损，通常只能用于低压（不高于1兆帕）和小口径（小于100毫米）的场合。 用途旋塞阀广泛地应用于油田开采、输送和精练设备中，同时也广泛用于石油化工、化工、煤气、天然气、液化石油气、暖通行业以及一般工业中。 分类旋塞阀按用途分类包括： 软密封旋塞阀，油润滑硬密封旋塞阀，提升式旋塞阀，三通和四通式旋塞阀。
软密封旋塞阀常用于腐蚀性、剧毒及高危害介质等苛刻环境，严格禁泄漏的场合，以及阀门材料不会对介质形成污染的场合。阀体可根据工作介质选用碳钢、合金钢及不锈钢材料。 A.可根据使用温度和工作介质采用 F4、F 46、PV DF、PP、PO、PE等自润滑材料衬套，润滑好，在整个工作过程中密封副摩擦系数小，塞体运转灵活，使用寿命长。 B.阀体进出口端窗口设计及双道沟槽密封环结构，旋塞在旋转过程中，其密封副间的密封比压在逐渐变化，直至到达全开或全关位置时，产生足够的密封比压，密封副达到零泄漏。 C.双道沟槽密封环既可以使衬套稳固在阀体内不产生位移，又可吸收由于温差变化引起衬套产生的微量变形，同时衬套与旋塞之间产生有力的摩擦，具有自动清洁作用，提高了密封面的使用寿命。 D.柱塞顶部独特的反唇式密封设计，采用一个软密封材料膜片和金属膜片与调整垫片组合既可以调整密封面间的密封比压，使塞子转动灵活，又可以保证进，出口端和中法兰连接端的密封。 E.适合用于高冲刷性的气固。液固相介质。如PV C、尿素、醋酐、烧碱生产装置中，或对外泄漏要求高介质，如HF,光气等。 F.介质可双向流动，安装方向不受限制，实现在线维修，使用更方便 G.独特的设计可防止静电，安全防火，使用安全。 油润滑硬密封旋塞阀可分为常规油润滑旋塞阀和压力平衡式旋塞阀。特制的润滑脂从塞体顶部注入阀体锥孔与塞体之间，形成油膜以减小阀门启闭力
云广±800 kV直流输电系统串联双阀组换流 变分接开关125℃闭锁调整分析及处理 陈灿旭 （中国南方电网超高压输电公司广州局，广东广州 510663） 摘要：总结分析了云广±800 kV直流输电工程中换流变分接开关125℃闭锁调整的原因，对其存在的风险进行深入剖析，最后提出有效的处理措施，降低云广特高压直流输电系统闭锁的风险。 关键词：特高压直流工程；换流变分接开关；闭锁调整； 1引言 云广特高压直流系统是世界范围内第一个±800kV特高压直流输电系统，每极采用双12脉动阀组串联运行的结构形式[1][2]，每个阀组都由阀组控制系统独立控制，双阀组由极控系统协调控制，当双阀组均处于解锁状态时，双阀组的运行工况基本相同，阀组两端的直流电压也基本相同。但当其中一个阀组的换流变分接开关控制故障时，原有的平衡运行工况就会被打破，若故障一直持续，就会加剧双阀组间的不平衡，严重时引起阀组跳闸。自2009年底投运以来，多次出现分接开关异常情况，较常见且风险较大的是分接开关125℃闭锁调整，本文首先介绍云广特高压直流输电系统换流变分接开关的工作过程，接着对换流变分接开关125℃闭锁调整功能回路进行详细分析，然后对其存在的风险进行深入剖析，最后提出有效处理措施，以降低云广特高压直流输电系统闭锁风险。 2真空分接开关结构及工作过程 云广直流输电系统换流变电气上均为单相双绕组换流变，而高端HY换流变为三主柱两旁轭的铁芯绕组结构，其网侧有三个并联的分绕组，而其他换流变是两柱两旁轭的铁芯绕组结构，相应网侧有两个并联分绕组。相应的，穗东站使用MR公司两种参数相似的真空分接开关，其包含若干熄弧用的主触头真空泡，相比依靠油来灭弧的油浸式分接开关，真空分接开关的维护量更少，灭弧性能更优，而且不会引起油的碳化。 真空分接开关结构主要包括电动机构、分接选择器和切换开关三部分。电动机构主要是由传动机构、控制结构和电气控制设备、箱体等组成。分接选择器是能承载电流，但不接通和开断电流的装置，它由级进选择器、触头系统和转换选择器组成。真空分接开关与油浸式分接开关最大的不同就在切换开关的结构上，图1为从HY高端换流变分接开关油室内部取出来的切换开关实物图。
各种阀门以及工作原理 1. 闸阀 闸阀也叫闸板阀, 是一种广泛使用的阀门。它的闭合原理是闸板密封面与阀座密封面高度光洁、平整一致, 相互贴合, 可阻止介质流过, 并依靠顶模、弹簧或闸板的模形, 来增强密封效果。它在管路中主要起切断作用。 它的优点是 : 流体阻力小, 启闭省劲, 可以在介质双向流动的情况下使用, 没有方向性, 全开时密封面不易冲蚀, 结构长度短, 不仅适合做小阀门, 而且适合做大阀门。 闸阀按阀杆螺纹分两类 , 一是明杆式 , 二是暗杆式。按闸板构造分 , 也分两类 , 一是平行 , 二是模式。
2. 截止阀 截止阀, 也叫截门, 是使用最广泛的一种阀门, 它之所以广受欢迎, 是由于开闭过程中密封面之间摩擦力小, 比较耐用, 开启高度不大, 制造容易, 维修方便, 不仅适用于中低压, 而且适用于高压。 它的闭合原理是, 依靠阀杠压力, 使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合, 阻止介质流通。 截止阀只许介质单向流动, 安装时有方向性。它的结构长度大于闸阀, 同时流体阻力大, 长期运行时, 密封可靠性不强。 截止阀分为三类 : 直通式、直角式及直流式斜截止阀。
3. 蝶阀 蝶阀也叫蝴蝶阀, 顾名思义, 它的关键性部件好似蝴蝶迎风, 自由回旋。 蝶阀的阀瓣是圆盘, 围绕阀座内的一个轴旋转, 旋角的大小, 便是阀门的开闭度。 蝶阀具有轻巧的特点 , 比其他阀门要节省材料, 结构简单, 开闭迅速, 切断和节流都能用, 流体阻力小, 操作省力。蝶阀, 可以做成很大口径。能够使用蝶阀的地方, 最好不要使闸阀, 因为蝶阀比闸阀经济, 而且调节性好。目前, 蝶阀在热水管路得到广泛的使用。
厦门柔性直流换流阀子模块结构及功能简介 发表时间：2018-10-17T10:32:57.787Z 来源：《电力设备》2018年第19期作者：卓智伟 [导读] 摘要：柔性直流输电在国家能源结构调整、区域能源互联发展中具有重要的作用，是一种具有广泛应用前景的先进输电技术。（福建省电力有限公司检修分公司福建厦门 361000） 摘要：柔性直流输电在国家能源结构调整、区域能源互联发展中具有重要的作用，是一种具有广泛应用前景的先进输电技术。换流阀是柔性直流换流站中的核心设备。目前常用的拓扑结构为模块化多电平换流器（MMC）的拓扑构造。其中构成换流阀的基本原件即子模块。本文针对厦门柔性直流换流阀子模块结构及功能做一个简要介绍。 引言 厦门柔直是世界首个采用对称双极接线方案的柔性直流工程，电压等级为±320kV，直流电流1600A，输送容量达1000MW。换流阀是其核心设备，常用的电压源换流器主要有两电平、三电平和模块化多电平三种。厦门柔直采用的是模块化多电平换流器，其制造难度和损耗较低，波形质量高。什么是模块化多电平换流器呢？就是将IGBT换流阀子模块一个一个串联起来，每一个子模块可以等效为一个电容，其额定运行电压为1.6kV，厦门柔直每个桥臂有200个子模块处于工作状态，通过控制投入和退出子模块的数量来实现阶梯正弦波。下面简单介绍构成厦门柔直工程换流阀的基本元件子模块的结构。 1、换流阀 换流阀是柔性直流输电工程中的核心设备，输电过程中的整流和逆变过程均通过换流阀完成。厦门工程换流阀采用模块化、积木式设计。每极换流阀A、B、C三相分上下桥臂共6桥臂18个阀塔构成，每个阀塔由12个阀模块构成，每个阀模块包含6个子模块。 2、子模块组成及结构 IGBT子模块是换流阀的最小电气单元，采用半桥结构，见下图2-1。由以下8个部分组成：旁路开关K、晶闸管T、直流电容器C、均压电阻R、直流取能电源、子模块控制器（CLC+GDU）、散热器和IGBT模块（IGBT-二极管反并联对：S1、S2）。 图2-1子模块电器结构示意图 3、旁路开关 3.1旁路开关结构：旁路开关主要由本体、操动机构、控制板三个部分组成。 3.2主要作用：由图2-1可以看到旁路开关与下管IGBT（S2）并联运行，其主要作用为隔离故障子模块，使其从主电路中完全隔离出来，而使故障子模块不影响整个系统的正常运行。 3.3技术参数：旁路开关额定电压设计为3.6kV，额定电流为1250A，合闸时间为≤3ms；顶部绝缘件为环氧树脂材料，其阻燃性为UL94-V0（UL94标准V-0：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭，不能有燃烧物掉下）。 4、晶闸管 4.1晶闸管安装位置：由图2-1可以看到晶闸管T与旁路开关及下管IGBT（S2）并联安装。具 4.2主要作用：直流系统短路故障时，分流通过续流二极管的短路电流，有效避免续流二极管的热击穿。 4.3技术参数：全压接型普通晶闸管，断态重复峰值电压为3400V，通态平均电流为3200A；短路故障时晶闸管最大分流比达到91.5%，保证IGBT换流阀可耐受峰值不小于35kA。 4.4晶闸管功能测试：a、通态压降：25℃，通态压降≤1.8V。b、耐压：DC2.1kV外观：无变形。 5、直流电容器： 5.1直流电容器安装位置：由图2-1可以看到直流电容器并联在上下管IGBT两侧安装。 5.2主要作用：（1）与IGBT器件共同控制换流器交流侧和直流侧交换的功率；（2）抑制功率传输在换流器内部引起的电压波动。 5.3技术参数：无油干式电容器（阻燃、防爆），额定直流电压为2100V，设计电容值为10000uF。 6、直流均压电阻（直流放电电阻）： 6.1直流电阻安装位置：由图2-1可以看到直流电阻并联在直流电容器两侧安装。 6.2主要作用：（1）在IGBT换流阀闭锁时，实现各子模块的静态均压；（2）在IGBT换流阀停运时，对各子模块直流电容器进行放电 6.3技术参数：电阻值为25kΩ，额定电压为3500V，额定功耗600W，换流阀闭锁后的自然放电时间常数为250s。 7、直流取能电源： 7．1直流取能电源安装位置及外形：直流取能电源安装在子模块正面底部，其后端通过探针从直流电容处取得工作电压。 7.2主要作用：（1）为子模块的中控板（CLC）和IGBT驱动板（GDU）提供15Vdc电源；（2）为旁路开关的储能电容提供400Vdc的电源 7.3技术参数： （1）输入电压由0上升至400Vdc时，取能电源板导通输出，在此之前闭锁输出 （2）取能电源板导通之后，在输入电压350Vdc~3000Vdc之间均能正常工作，否则闭锁输出（过压恢复电压2700Vdc） 7.4故障信号 取能电源故障类型主要有以下几种：1）输入过压、欠压保护；2）15Vdc输出过压、欠压保护；3）400Vdc输出过压、欠压保护；4）
高压直流输电换流阀水冷系统介绍及分析 【摘要】高压直流输电系统换流阀水冷系统是直流换流站特有的辅助系统，由于其机械回路和控制保护回路均比较复杂，极易因其故障危及高压直流输电系统的安全运行。本文通过对目前运用的两种换流阀水冷系统的分析比较，找出其回路和原理差异，提出预防手段及改进措施，可以提高运行维护手段，避免设备事故的发生，保障电网的安全可靠性。 【关键词】高压直流;水冷系统;分析 一、换流阀水冷系统组成 高压直流输电系统每极可控硅阀配置一套独立的水冷却系统。该系统由两个冷却循环系统组成： 一是内冷水循环系统，通过低含氧量的去离子水对阀进行冷却; 二是外冷水循环系统，通过冷却塔对内冷水进行冷却。 内冷水系统主要由主循环泵、补水泵、主通道过滤器、去离子交换器、脱氧罐、膨胀罐、补水箱、氮气罐、旁通阀等组成。 外冷水系统主要由喷淋泵、排水泵、外冷水循环过滤器、冷却塔及其风扇、化学药剂容器、平衡水池等组成。 二、换流阀水冷系统工作流程说明 1.主循环冷却回路 恒定压力和流速的冷却介质，经过主循环水泵的提升，源源不断地流经三通阀，经过室外换热设备（主要为空气冷却器和密闭式冷却塔），将被冷却器件发出的热量在室外与空气或水进行热交换，冷却后的介质再进入晶闸管阀散热器，带出热量，回流到住循环泵入口，形成密闭式循环冷却系统。 由外冷温控系统通过变频器控制冷却风扇的转速从而控制冷却风量等，实现精密控制冷却系统的循环冷却水温度的要求。在法冷却水系统内管路和室外管路之间设置电动三通阀，当室外环境温度较低和换流阀低负荷运行或零负荷时，由电动三通阀实现冷却水温的调节。阀冷却水系统设定的电加热器对冷却水温度进行强制补偿，防止进入换流阀的温度过低而导致的凝露现象。 2.水处理回路中 为适应大功率电力电子设备在高电压提条件下的使用要求，防止在高电压环
第二章宁东山东±660kV直流输电工程换流阀技术特点研究 1±660千伏直流换流阀关键零部件技术研究 1.1晶闸管及其压装组件 由于HVDC换流阀包含一定数量的串联晶闸管，为了方便，可以在电气和机械上都将一个阀看作是由若干个阀组件组成的。阀组件通常由5/6个晶闸管级和一个饱和电抗器串联，电抗器可以在阀开通时保护阀不承受过高的di/dt。阀组件内的晶闸管都固定在高效的液体冷却散热器之间，组成一个“压装结构”，通过GRP（玻璃增强塑料）绷带的紧固，使晶闸管和散热器之间产生很大的压紧力，保证了元件间良好的电气和热接触。绷带具有足够的绝缘强度，能承受阀关断期间的电压应力。压装结构允许在不断开任何电气和水路连接的情况下方便地更换晶闸管。图2-1所示为具有6个晶闸管级的压装结构。 图2-1晶闸管压装结构 1.2阻尼及均压电路 阀作为一个整体，它的电压耐受能力总是小于每个串联晶闸管的电压耐受能力之和。这是由串联晶闸管之间的断态漏电流和关断时存储电荷的差异引起的。因此，当一个阀中有两个或者更多晶闸管串联的时候，必须考虑阀内的电压分布问题。
每个晶闸管级有两个并联的RC电路用于正常运行工况下的均压。电路中元件的电感和布线需经过精心考虑，以保证在阀承受频率很高的陡波头冲击电压时阻尼电路都能连续提供有效的均压。主RC阻尼电路也用于控制晶闸管开通和关断期间的暂态电压电流应力，此外它们还为每个晶闸管级的门极单元提供电源。 阻尼均压电路中还包括一个直流均压电阻，可以在阀承受单一的直流电压时提供均压作用，也用于门极单元对晶闸管电压的测量。 1.2.1阻尼电阻 阻尼电阻是由几个无感厚膜电阻组成的，安装在每个晶闸管级中一个单独的散热器上（如图4-1所示）。均压电路两个支路的电阻都安装在散热器上。为了使电阻底座承受的绝缘应力最小，散热器与其中一条电阻支路的电气中点连接。 图4-1 阻尼电阻和散热器组件 1.2.2阻尼电容 阻尼电容采用自愈式金属化聚丙烯材料、干式无油结构，将故障引发火灾的风险降到最低。每个电容都安装在一个独立的金属圆筒中，此设计使体积最小。电容固定在一个独立的支架上，支架与阻尼电阻相邻。每个晶闸管级的支架安装两个阻尼电容。图5-1为一个完整阀组件的6个阻尼电容支架的紧凑布置。
高压直流输电工程中换流器的比较 高压直流输电，在我国的输电工程中有很重要的地位，由于直流输电的许多优点（1）输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2／3～l／2（2)在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗(3）直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行（4）直流输电发生故障的损失比交流输电小。而换流器作为高压直流输电中最关键的一个环节，换流器的种种性能直接影响到了直流输电的各项指标。由此我们可以看出换流器在高压直流输电工程中的重要地位，可以说换流器是直流输电技术中最重要的一环，所以换流器的各种性能以及特点也就决定了直流输电的性能。 1.换流器的功能原理及结构特点 以上是高压直流输电中最常用的十二脉动换流器的原理图，其中由十二个换流阀构成，其中每个换流阀由流阀一般由 60 ～ 120 只晶闸管串联组。由于当前晶闸管的容量远远高于其他电力电子器件，晶闸管换流阀可通过简单的串联以满足日益增高的直流电压需要，因此晶闸管换流器仍然是当前及今后相当长时期内大容量直流输电工程的首选换流器。 1.1换流器的功能作用
换流器是实现交直流电相互转换设备，当其工作在整流( 或逆变) 状态时，又称为整流器( 或逆变器) 。以实现功率变换的关键器件划分，换流器分为晶闸管换流器和全控器件换流器。前者指由半控器件晶闸管组成的换流器，后者指由全控器件（又称自关断器件）组成的换流器。以换流方式划分，换流器分为电网换相换流器和器件换相换流器(前者采用晶闸管器件由电网提供换相电压而完成换相，后者由全控器件组成，通过器件的自关断特性完成换相; 根据换流器直流侧特性划分，换流器又分为电流源换流器(和电由图表示换流器的作用 由图中我们看出换流器的主要功能就是把由发电厂发出的交流电经过换流器转换为直流电，然后经过直流输电的线路实现远距离的直流输电，所以可以说换流器是高压直流输电的首要条件，也是必须环节。 1.2换流器的工作原理 在每个电源周期，12 个换流阀以 V1、V2、…V12的顺序间隔30° 轮流触发导通，持续导通 120° +μ电角度( μ 为换相角) ，从而将电网的三相正弦电压转变为 12 脉动的整流电压 u d。与此同时，将直流极线 上近似恒定的直流电流 I d转变为换流器交流侧 的三相电流。其中，Y / Y及 Y /△型换流变压器网 侧相电流 i Y、i D及换流站从电网吸收的相电流 i S。 用傅里叶级数分解后可知，12 脉动换流器的整流 电压 u d中含有 12k = 12、24……次特征谐波( k 为自然数) ，同时相电流 i S中包含 12k ± 1 = 11、13、23、25……次特征谐波。这些谐波分别由 直流滤波器和交流滤波器进行抑制，从而达到 HVDC 工程对谐波的限制要求。典型直流输电工程 的谐波限值一般为: 直流极线中的等效干扰电流 不超过1 000 mA(单极) 、500 mA(双极);换流母线
一、工作原理 旋塞阀: 用带通孔的塞体作为启闭件的阀门。塞体随阀杆转动，以实现启闭动作。小型无填料的旋塞阀又称为“考克”。旋塞阀的塞体多为圆锥体(也有圆柱体)，与阀体的圆锥孔面配合组成密封副。旋塞阀是使用最早的一种阀门，结构简单、开关迅速、流体阻力小。普通旋塞阀靠精加工的金属塞体与阀体间的直接接触来密封，所以密封性较差，启闭力大，容易磨损，通常只能用于低(不高于1兆帕)和小口径(小于100毫米)的场合。为了扩大旋塞阀的应用范围，已研制出许多新型结构。油润滑旋塞阀是最重要的一种(见图[油润滑旋塞阀])。特制的润滑脂从塞体顶端注入阀体锥孔与塞体之间，形成油膜以减小启闭力矩，提高密封性和使用寿命。它的工作压力可达64兆帕，最高工作温度可达325℃,最大口径可达600毫米。 旋塞阀的通道有多种形式。常见的直通式主要用于截断流体。三通和四通式旋塞阀适用于流体换向旋塞阀的启闭件是一个有孔的圆柱体，绕垂直于通道的轴线旋转，从而达到启闭通道的目的。旋塞阀主要供开启和关闭管道和设备介质之用。 二、适用场合 由于旋塞阀的关闭件是成柱塞形的旋转阀，通过旋转90o使阀塞上的通道与阀体上的通道相合或分开，达到启闭阀门的作用，所以旋塞阀最适用与快速启闭的场合；另外，由于旋塞阀结构特点所致，它主要用于切断和接通介质以及分配和改变介质流动方向的场合；但依据适用的性质和密封
面的耐冲蚀性，有时也可应用于节流的场合；另外，由于旋塞阀密封面之间运动带有擦拭作用，而且在全启时可以完全防止与流动介质的接触，故通常也能用于带悬浮颗粒的介质；旋塞阀的另一个重要特性时它易于适应多通道结构，以致一个阀门可以获得两个、三个，甚至四个不同的流道，这样可以简化管道系统的设计，用一个替代几个阀，减少阀门的用量以及设备中需要的一些连接配件。 旋塞阀广泛的应用于油田和气田的开采、输送和精练设备中；同时也广泛地应用于石油化工、化工、天然气、液化石油气、煤气、暖通行业以及食品工业、制药工业系统中。 无润滑式带衬套地旋塞阀，应用于石油化工、化工等行业，尤其用在不允许适用润滑剂地介质中。 旋塞阀已广泛应用于石油、化工、液化气、食品、制药、城建、等各部门，以及人们日常生活中。 三、主要优点 1、适用于经常操作，启闭迅速、轻便。 2、流体阻力小。 3、结构简单，相对体积小，重量轻，便于维修。 4、密封性能好 5、不受安装方向的限制，介质的流向可任意。 6、无振动，噪声小
高压直流输电换流阀水冷系统介绍及分析范鑫 发表时间：2018-04-16T11:18:51.543Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：范鑫[导读] 摘要:目前阀冷系统技术发展已比较成熟，运维经验也愈为丰富，因此对各类缺陷的发生应以预防为主，尤其是注重按照反事故措施的要求开展阀冷系统的隐患排查工作，提前根据系统特点制定相应的事故防范措施，确保直流输电系统安全稳定运行。 （许昌许继晶锐科技有限公司河南许昌 461000）摘要:目前阀冷系统技术发展已比较成熟，运维经验也愈为丰富，因此对各类缺陷的发生应以预防为主，尤其是注重按照反事故措施的要求开展阀冷系统的隐患排查工作，提前根据系统特点制定相应的事故防范措施，确保直流输电系统安全稳定运行。 关键词:高压直流；输电换流阀水冷；系统介绍 1引言 国内部分直流输电工程的运行经验证明，阀水冷系统故障已成为影响换流站运行安全的重要因素之一，当水冷系统发生故障时，轻者引起输电功率的降低，重者引起直流闭锁停运甚至阀片受热损坏。为此，开展阀水冷系统常见故障类型的归纳分析，确定适宜的预防应对措施，对于保障换流阀的安全稳定运行尤为重要。 2.关于换流阀水冷系统工作流程的说明分析 2.1关于主循环冷却回路的分析 恒定压力以及流速的冷却介质在经过主循环泵的提升之后，源源不断的流经三通阀，经过室外换热设备从而将其冷却器件发出的热量在室外和空气或者水进行交换，冷却之后的介质再次进入到晶闸管阀散热器，从而将热量带出，回流到主循环泵的入口处，从而能够形成密闭式的循环冷却系统。 阀冷控制系统通过变频器控制室外换热设备冷却风扇的转速从而能够对冷却风量进行控制，更好的实现精密控制冷却系统的循环冷却水温度等方面的要求。在阀冷却水系统室内管路以及室外管路之间设置一个电动三通阀，在室外温度比较低以及换流阀低负荷或者零负荷运行的时候，通过电动三通阀实现冷却水温度的调节。阀冷却水系统设置电加热器对冷却水的温度进行强制补偿，从而能够更好的防止进入换流阀的循环水温度过低，导致换流阀出现凝露的现象。 2.2关于水处理的回路中 为了能够更好的适应大功率电力电子设备在高电压条件下的使用要求，防止在高电压的环境下出现漏电流，冷却介质必须要具有着较低的电导率，所以在主循环冷却的水路上设置去离子水处理回路，并和主循环回路冷却介质在高压循环泵之前进行合流。从而使一定流量的部分冷却介质流经离子交换器，不断的净化管路之中可能析出的离子，同时也能使与离子交换器连接的补液装置可以自动把原水补充到封闭式的系统当中，更好的去保持冷却介质能够充满。 2.3关于缓冲密封的回路分析 因为所使用的密封方式不同，可以采用膨胀罐加氮气恒压系统去保持系统管路之中的冷却介质充满以及隔绝空气，也可以采用高位膨胀水箱的缓冲密封系统从而保持管路之中的冷却介质可以充满。 2.4关于二次回路的分析 阀冷控制系统主要采用PLC作为控制器，PLC是阀冷系统控制以及保护的核心元件，主要选择西门子S7-400H系列的PLC。 阀冷控制系统CPU以及IO模块全部采用冗余配置。两个CPU通过同步光缆模块进行连接，从而更好的实现了CPU硬件冗余。S7-400H 采用热备用模式的主动冗余原理，没有故障的时候两个子单元都处于运行的状态下，在故障出现的时候，故障的CPU将无扰动的自动切换到无故障的CPU，正常工作的子单元可以独立的完成整个过程的控制。 冗余系统由A、B两个PLC控制系统组成。在开始的时候，A系统为主，B系统为备用，当主系统A当中的任何一个组件出现错误，那么控制任务将会自动的切换到备用系统B之中进行执行，此时B系统变为主，A系统则为备用，其切换的时间小于100ms，切换期间输出信号持续保持，因而并不会出现信息丢失或报警中断。 3.关于换流阀冷却系统的维护检修分析 3.1关于主循环泵的维护分析 第一是主循环泵检修以及维护可以在线进行，也可以在系统停机的时候进行。第二是主循环泵为卧式结构，电机额定转速为1450rpm。第三是每周检测电机电源的三相电流平衡，三相电流的相差应该要小于十度。第四是水泵正常的噪音需要低于八十五分贝，在噪音增加或者是异常的时候，需要立即手动切换到备用泵，同时也需要通知厂家到现场对故障进行排除。第五是电机主轴以及泵体主轴的同心度对于水泵的长期稳定运行有着较大的影响，所以建议更换电机等维护操作应由水泵厂家进行，同时在维护之后使用专业的测量工具（如：百分表等）对电机和泵的同轴度进行测量。第六是检测水泵轴承室润滑油的高度，油杯需要见到润滑油的高度，一般油位达到杯子容量的2/3即可。 3.2关于补水泵以及原水泵的维护分析 第一是补水泵以及原水泵允许在线进行检修。第二是补水泵以及原水泵主要是为立式水泵，机械密封的冷却完全依赖于泵体内的液体介质浸泡，但是机械密封处于泵体的最高位，所以在第一次运行后必须要松开泵体上部的排气阀对其进行排气。第三是补水泵和原水泵允许的噪音需要低于七十二分贝，在噪音增大的时候需要停止运行。第四是每二年需要清洗水泵的电机风叶一次。 3.3关于三通阀执行机构的维护分析 第一是每个月巡检的过程中需要对三通阀执行机构的连杆销轴进行检测，同时每三个月加注适当的润滑油。第二是每年停机检修的过程中，手动对三通阀执行机构进行开关的动作。 3.4关于电磁阀线圈的更换分析 第一是利用螺丝刀去拧开电磁阀线圈侧边的接头螺丝，从而对其电缆接头进行拆开。第二是利用扳手拧开电磁阀线圈顶端的螺母和垫片，从而拔出线圈露出底座阀杆。第三是把新的线圈安装到底座阀杆。第四是使用扳手进行拧紧。第五是使用螺丝刀进行拧紧。 4、某公司水冷系统与ABB水冷系统的分析比较 4.1主水过滤器
第34卷第5期电网技术V ol. 34 No. 5 2010年5月Power System Technology May 2010 文章编号：1000-3673（2010）05-0025-05 中图分类号：TM 83；TM 41 文献标志码：A 学科代码：470·4054 电压源换流器高压直流输电换流阀的试验方法 罗湘，汤广福，查鲲鹏，贺之渊，吴亚楠 (中国电力科学研究院，北京市海淀区 100192) Test Methods of Converter Valves in VSC-HVDC Power Transmission LUO Xiang, TANG Guang-fu, ZHA Kun-peng, HE Zhi-yuan, WU Ya-nan (China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China) ABSTRACT: To ensure its secure and reliable operation, the type test of flexible voltage source converter based high voltage direct current (VSC-HVDC) converter valves is necessary, and the substitute equivalence methods are usually applied to the type test of converter valves. In this paper, the structures of two kinds of flexible VSC-HVDC converter valves, i.e., series-connected valves and modular multi-level converter (MMC) valves, are presented, and it is pointed out that the research on test methods for converter valves should consist of analysis of tested valves, valve stress analysis, establishment of stress mathematical model, test requirements, analysis of testing contents, research on equivalence test methods and so on. The testing methods for above-mentioned two kinds of VSC-HVDC converter valves are researched in the hope of laying the foundation for the theoretical research on equivalent test of self-turn-off devices. KEY WORDS: voltage source converter based high voltage direct current (VSC-HVDC) power transmission; series- connected valves; modular multi-level converter (MMC) valves; equivalence test method 摘要：对柔性直流换流阀进行型式试验可保证其安全可靠运行，型式试验通常采用等效试验的方法。介绍了串联阀和模块化多电平换流器阀2种柔性直流换流阀的结构，指出阀试验方法研究应包括试验对象分析、应力分析、应力数学模型的建立、试验要求及试验内容分析、等效试验方法研究等，并针对上述2种柔性直流换流阀试验方法的各项内容进行了研究，以期为可关断器件阀等效试验的理论研究奠定基础。 关键词：电压源换流器高压直流输电；串联阀；模块化多电平换流器阀；等效试验方法 0 引言 随着我国风能、太阳能等可再生能源利用规模的扩大，如何实现大规模风力发电及其他可再生能源发电的并网运行是关键问题。电压源换流器高压直流(voltage source converter based high voltage direct current，VSC-HVDC)输电技术是一种以电压源换流器(voltage source converter，VSC)、可控关断器件和脉宽调制(pulse width modulation，PWM)技术为基础的新型直流输电技术，是解决上述问题的有效途径之一[1-11]。 根据拓扑结构的不同，柔性直流输电装置的换流器分为2种：一种是由可关断器件串联组成的多电平换流器；另一种是由可关断器件首先构成子模块，再由子模块串联组成的模块化多电平换流器[12-14]。可关断器件阀是VSC的核心，对于温度、电压、电流及其变化率非常敏感，因此必须在投入使用前对阀进行相关的型式试验，以保证其安全可靠运行。同时由于装置容量较大，须采取等效试验的方法[15]来进行阀的型式试验。对于不同的换流器拓扑结构，虽然阀试验的试验对象不同，但等效试验方法类似。 本文将分析VSC 2种拓扑下VSC-HVDC换流阀的电气结构，并对2种不同结构阀的等效试验方法进行研究。 1 VSC-HVDC中阀的结构 1.1 串联阀 由串联阀组成的VSC-HVDC主电路如图1所示。图中：可关断器件为绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)；U DC为直流侧电压。 工程中根据需要将若干子模块阀串联起来的电气和机械联合体称为阀组件。一个单阀是一个半桥臂上的所有IGBT及其辅件构成的电气和机械联合体。图1中虚线框内的IGBT单阀是由多个IGBT 基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973项目) (2004CB217907)；电力青年科技创新项目。 The National Basic Research Program (973 Program) (2004CB217907).