H400换流阀触发试验装置设计研究
发表时间：2018-04-28T15:21:22.503Z 来源：《电力设备》2017年第35期作者：高炜1 马龙1 杨晓滨1 陈大庆1 [导读] 摘要：在介绍 H400 换流阀晶闸管单元工作原理的基础上，描述了其运维检修技术和测试设备的实现方法。
（国网山东省电力公司检修公司山东青岛 266300）摘要：在介绍 H400 换流阀晶闸管单元工作原理的基础上，描述了其运维检修技术和测试设备的实现方法。尤其是针对触发试验，介绍了其测试原理、设计思路、以及部分参考电路。在宁东—山东直流输电工程中应用实践证明了该触发试验装置的有效性与可靠性。
关键词：晶闸管单元；运维检修；触发试验；GU触发；VBE触发 Research on parameter analysis method of damping circuit of H400 converter valve Gao Wei1，Ma Long1，Yan Xiaobin1，Chen Daqing1 （1.State Grid Shandong electric power company maintenance branch，Shandong Qingdao 266300，China） Abstract： Based on the introduction of H400 thyristor valve working principle of thyristor unit，describes the realization method of the operation and maintenance technology and test equipment.Especially for the trigger test，the test principle，design idea and some reference circuits are introduced.Practical application in Ningdong Shandong HVDC project shows the validity and reliability of maintenance technology and test equipment of thyristor valve. Key words：HVDC valves thyristor unit：Operation maintenance：Trigger test：GU Trigger mode：VBE Trigger mode： 0引言
高压直流输电用于远距离或超远距离输电，因为它相对传统的交流输电更经济，已经在国内外超高压输电系统中获得了较为广泛的应用。换流阀是换流站的重要组件之一，它的安全运行是电网安全的重要一环，其例行检修工作是唯一的有效保障手段[1].。
换流阀由多个晶闸管单元构成，每个单元包含触发、均压、阻尼以及晶闸管等多个功能组件。从实用角度出发，以宁东—山东±660 kV直流输电示范工程中使用的换流阀（由中国电力科学研究院与AREVA公司合作开发，以下简称H400换流阀）为研究对象[2]，由于技术条件的限制，早期的维护产品有些是随国外技术同步引进的，在长期的维护工作中，存在设备笨重、功能单一、超年限易损坏、维修周期长、采购维修费用高的问题。而且设备本身测试原理不详，是个黑盒子。研究换流阀的运维检修技术，可以指导我们进行相关运维设备的
设计，利于运维设备的百花齐放。
1 H400换流阀阀控系统工作原理
文献[1]中对H400换流阀及其二次控制保护部分结构原理进行了介绍，并对日常运行维护工作进行了详细讲解。文献[2]阐述了H400换流阀设计所遵循的设计依据，并综述换流阀电气设计成果。文献[3]中介绍了换流阀阀控系统的总体结构、VBE触发信号特征与比特位意义、以及GU触发的信号特征与比特位意义。文献[4][5][6]为换流站通用维护原则与规范。本文不再对换流阀组成与工作原理作详细论述，为讨论方便，图1中列出了H400晶闸管单元电气原理图。
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，
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。
换流阀本体安装（工艺编号：010*******） 1、工艺标准： （1）检查阀厅土建及其辅助设施安装调试已结束，阀厅内环境符合设计及产品技术要求。1）屋面施工完毕，不得渗漏； 2）室内地面施工完毕；门窗安装完毕，封闭良好；电缆沟入口和墙体上的预留孔应临时封闭良好； 3）悬吊阀塔的承重架的开孔尺寸、定位轴线等符合设计要求，接地可靠； 4）预埋件及预留孔符合设计要求，预埋件牢固； 5）高层廊道的走道板、防护网、栏杆、平台及梯子等齐全牢固；室内电缆桥、支架安装完毕，接地可靠。 6）阀厅内工业电视安装完毕，投入使用； 7）阀厅内的地面、墙面、屋面清洁完毕； 8）阀厅的通风及空调系统复合设计要求和产品的技术规定； 9）阀控室的防静电地板安装完毕 10）室内装饰装修工程全部结束。 （2）阀塔悬吊瓷瓶或悬挂绝缘子安装垂直度、水平度符合国网企标及产品技术要求。（3）按图纸尺寸调整检修平台距顶部框架之间的距离，并用水平尺校对检修平台水平度小于2mm。 （4）阀层组件的安装次序和力矩值等符合国网企标及产品技术要求力矩要求： 尺寸 M8 M10 M12 M16力矩（Nm） 22.5 45 79 191 （5）光缆、光纤的安装符合图纸要求，敷设时牵引力、弯曲半径、固定方式皆须按照要求进行，光纤槽需无任何毛刺，里面应有固定光纤的安装孔。最小允许弯曲半径为50mm。每个晶闸管阀的顶部和底部各有两个密封袋。电阻至少25GΩ。 （6）所有的钻孔和光纤槽的切割必须在安装光缆之前完成，边缘要去毛倒刺。 2、施工要点： （1）安装环境检查，检查阀厅内消防、闭路电视、照明、动力、通风空调系统安装调试结束，并已投入使用。 （2）顶部PVDF 水管组件安装，用电动葫芦吊装阀塔顶部PVDF 主水管组件，在吊装过程中注意控制吊装速度，将其固定于阀厅钢梁上。调整花篮丝扣长度，使绝缘子距钢梁距离满足图纸尺寸。 （3）阀塔顶部框架及屏蔽罩吊装，将顶部框架在地面先组装后测量框架对角距离满足尺寸要求。将顶部屏蔽罩固定于顶部框架上，按力矩要求紧固牢靠。吊装前框架内部采用方木将其顶紧，防止吊装过程中框架变形，通过电动葫芦整体起吊顶部框架，并将其固定于悬吊绝缘子上。用扳手调节在支柱上的有丝扣接头的轴套，直至水平误差小于2mm，用锁紧螺帽锁紧。 （4）阀组件及电抗器吊装。将阀组件起吊至与顶层组件铝支架同等高度，随后将组件推入铝支架内，并固定在铝支架内；装好一层两个半层阀并调整找平后，再装下一层。连接铝排安装时，应对连接铝排接触面用酒精、百洁布和毛刷进行清洁处理，均匀的涂抹导热膏在接触表面，将连接铝排固定于阀组件与电抗器之间。 （5）阀塔金属主水管安装时应注意将金属主水管清洁干净，避免水管内部有杂质、碎屑现象。将金属主水管固定于阀塔避雷器侧及非避雷器侧。阀组件与电抗器间PVDF 水管安装时应将均压电极固定于PVDF 主水管上，在安装时须安装O 型密封圈，将PVDF 小水管固定于阀
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。
290 换流阀运行试验合成回路设计 赵中原1，方太勋1，董云龙1，叶 周1，周会高 2 (1．南京南瑞继保电气有限公司，南京 211100；2．西安高压电器研究所，西安 10077) 摘要：随着晶闸管高压大容量化，使用传统的背靠背试验回路很难进行相关运行试验项目。借鉴高压大容量断路器电流引入法合成试验回路和以往研究成果，本文设计了合成试验回路参数和脉冲时序。通过分析各晶闸管电压、电流应力，以及电抗器电流和电容器电压波形，正确再现了运行中施加在HVDC 晶闸管阀上的电压和电流负荷。 关键词：HVDC ；晶闸管阀；合成试验回路；运行试验 中图分类号：TM721.1; 文献标识码：A 0 引言 传统上，晶闸管阀的运行试验由一对背靠背试验装置（直接试验回路）提供电流和电压负荷，但现代晶闸管容量大幅度增加，使得直接试验回路的试验容量也成比例增加。如果使用直流试验额定值为8kV 、2kA 的晶闸管，则背靠背试验回路就需要100MV A 的容量。 CIGRE 研究指出：试验中，一个阀组件至少有5个串连的晶闸管才被认为有充分的试验代表性，此 规程已写入IEC700和IEEE857[1-2] 。若按此规程进行试验，直接试验回路的容量是相当惊人的。 ABB 的大容量合成回路基于电流引入方式，该回路在满足IEC 标准要求的同时，也能满足客户的特殊规范要求。合成试验回路中电压和电流是由两个电源供给，为产生需要的电应力电压和电流，辅助阀将试验阀在不同的时间间隔交替地与两个电源相连接，为减小从一个电源切换到另一个电源的影响，尤其是从电流源到电压源的转变，这两个电源在换向期间同时向试验阀提供试验电流，要获得这样的试验条件，电压源必须类似于断路器的合成试验（电流引入法）在电流源的电流零点之前引入。电流引入法合成试验必须遵循两点：被试品在电流零点时处在单电源回路；电流趋零前的变化率必须与运行条件下一致。 本文在合成试验回路原理基础上，介绍了该合成试验回路的设计、运行原理。以周期性触发和熄灭试验为例，分析了相关试验过程和现象，显示了该试验方法的实用性。 1 合成试验回路原理 换流阀合成试验回路如图1所示。合成试验回路包括两个部分：电压回路（高电压小电流）提供正反向闭锁电压、触发关断时的d i /d t /、触发时杂散电容的放电电流和关断时的反向恢复电流；电流回路（大电流低电压）提供导通时的正向电流和故障电流试验时的电涌电流。 利用6脉冲的背靠背桥式回路，实施故障电流试验的两个反向并联联接阀，两个辅助组件以及两个试验组件被安装在一吊装结构上。两个试验组件作为背靠背6脉冲阀整流阀的其中一臂触发后，导通一运行条件下的电流。在换流电流零点前，电压源通过辅助阀 D a3的触发接入 回
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
可控硅元件的更换 1、需要器材 1、1成套工具，由ABB供货 工具用于：工具: 货号： 可控硅*伸展工具 1JNL100 064-437 “*拆卸工具 2003 488-A “抛光工具 9775 834-A “扳手70mm “扁嘴钳 6881 1111-92 电阻螺丝起子TX20 M4 “螺丝起子TX25 M5 “螺丝起子TX30 M6 “扳手8mm TCU 扳手 10mm 6883 1304-3 PVDF水管专用扳手 30mm 6884 0008-FL “力矩扳手 6883 706-3 “管套转接 “专用管套 30mm 6883 707-5 电容套筒1/2” 13mm 6883 5111-115 “套筒1/2” 19mm 6883 5111-121 光纤拔取器 6896 725-1 “镊子 6897 722-A 屏蔽罩棘轮扳手 13mm 9776 722-A 螺丝起子 T*40 M8 以上属于成套工具 * 数字万用表 钳型电容表 5697 888-4 屏蔽层检修工具 6883 712-B *测量表计必须每年校核 1、2工作材料，起先由ABB供货 材料：货号： 砂纸P600 6846 703-1 软棉布 6861 003-2 酒精 硅酮油 4857 087-C 紧固螺丝油 1171 2020-1 紧固液体 1269 0014-409 热传导化合物HTC35SL 2、更换可控硅 2、1拆卸可控硅 ·拆卸可控硅组件外的屏蔽罩。 ·如果必要拆卸屏蔽罩支架。 ·在TCU上断开与可控硅门极的连线。 ·将拆卸工具放置组件中故障可控硅下方支架上。
·给拆卸工具连接液压泵，加压至30-35KN。 ·检查拆卸工具是否在冷凝器之间坚挺支撑。 ·在模件右端卡箍放置伸展工具。 ·给伸展工具连接液压泵，加压到135KN。 ·从压力计上读刻度。 注意！当加压时，排气阀必须关闭。 ·用扳手向内侧转动紧固螺帽1 3/4。 ·慢慢打开伸展工具液压泵上的排气阀。 ·检查冷凝器间的距离，当距离为38-40mm时，可控硅能够取出。 注意！这个距离不能超过40mm。 ·确认其它位置的可控硅被坚挺支撑。 ·检查拆卸工具的压力不能低于40Mpa。 ·取出可控硅。 2、2冷凝器表面准备 ·在抛光工具上缠软棉布（6861 003-2）蘸酒精后清洗冷凝器的接触面。 ·用几块新布和酒精重复上一步，直到接触面清洗干净。 ·检查接触面没有损坏。 ·用抛光工具和喷了的酒精No.600砂纸轻轻磨擦接触面。 ·在抛光工具上缠软棉布擦拭冷凝器的接触面。 ·用几块新布和酒精重复上一步，直到接触面清洗干净。 ·滴大约0.5ml硅酮油在每个接触面，用一块干净的软棉布均匀的涂抹。 注意！清洗接触面和给接触面涂油都不能用手触摸，小心不要污染硅酮油。2、3新可控硅准备 ·连接新可控硅的门极连线。 ·放置新可控硅，必须使它的两面都在空气中（可用装可控硅的纸盒做一个小工作台）。在可控硅的上接触面喷适量酒精，用No.600砂纸轻轻磨擦。 ·在可控硅的另一接触面进行上一步程序。 ·在可控硅的上接触面喷适量酒精，用软棉布仔细擦拭。 ·用新软棉布重复擦拭，直到接触面清洗干净。对另一接触面重复这个步骤。·滴大约0.5ml硅酮油在每个接触面，用一块干净的软棉布均匀的涂抹。 2、4安装新的可控硅 ·对应门极的正确位置将可控硅放置好。 ·确认可控硅的极性正确。 ·给伸展工具加压，直到压力为135KN±10%。（排气阀必须关闭） ·用扳手向外侧转动紧固螺帽，使它紧靠卡箍。 ·打开拆卸工具泵上的排气阀，去走工具。 ·连接TCU上的门极。 ·回装模件外侧屏蔽罩。 ·检查所有的工器具已从模件处取走。 ·检查模件上所有的电缆连接。 3、更换TCU ·拆卸TCU上的屏蔽层。 ·解除TCU上的光纤。 ·解除TCU上与可控硅与电压分压器上的连线。
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
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).