±1100kV特高压直流输电晶闸管阀运行试验系统设计.docVIP

　　±1100kV特高压直流输电晶闸管阀运行试验系统设计 　　为满足我国特高压直流输电发展和建设的需要，提出了满足±1100kV特高压工程换流阀运行试验系统的设计。根据±1100kV特高压工程规范，提出了预期运行试验参数，从运行试验系统的一次电气原理设计、二次控制保护设计和测量监测设计3个方面进行讨论和研究，最终通过仿真手段对电气原理和控制系统原理进行了验证。 　　0 引言 　　我国的资源和经济逆向分布，为了满足降低能源输送损耗、提升输送容量、提高特高压直流输电距离，新疆等地能源外送等的需求，我国已经规划±1100kV特高压直流输电线路，该线路输送容量比±500kV线路提高近250%，预计将在2015年开始投运。届时直流输电工程将是全世界容量最大、电压等级最高的直流输电工程。特高压直流换流阀是关键设备之一，±1100kV换流阀将会采用6英寸晶闸管，阀组件尺寸将会更大，串联数量更多，电流电压能力进一步提高，输送容量增加，短路容量大幅提高，这些都引起特高压换流阀的重新设计。 　　特高压直流输电的迅速发展离不开试验技术的发展，试验技术是工程开展研究的基础。作为直流输电核心设备之一的换流阀，它同时集成了一次设备和二次设备，涉及了机械、电气、能源、通信等多项学科内容，是一个复杂的综合性设备，所以对其试验和检测就显得非常重要。如何检验设计的正确性，设备制造的可靠性，试验是最有效的手段，运行试验可以模拟工程实际运行的各类工况，对换流阀的各种参数和各种性能在真实的电流和电压应力作用下进行检验，考核换流阀运行的稳定性和可靠性。特高压直流的研究和发展需要试验平台的支撑，运行试验能力的建设对我国直流输电自主创新的健康发展有着重大的意义，建立运行试验回路可以为特高压换流阀型式试验标准制定提供数据，为换流阀设备的研发建立平台。 　　本文介绍±1100kV特高压直流输电晶闸管阀运行试验系统的设计。 　　1 ±1100kV运行试验标准概述及试验参数 　　直流输电换流站是由基本换流单元组成，基本单元是6脉动换流单元，它的性能好坏严重影响直流输电的可靠和发展。换流阀的结构设计通常有2种，一是小组件设计，二是大组件设计。小组件中每个组件由6～8级晶闸管级串联而成，大组件结构设计每个组件分为2个阀段，每个阀段串联的晶闸管数量一般情况下不低于11级，最多15级串联。换流阀的性能优劣与晶闸管元件特性直接相关，换流阀的优化是综合考虑技术和经济的复杂问题，串联晶闸管元件数量和优选晶闸管元件参数设计的一个重要目标。换流阀应降低串联回路的电压分布不均匀系数，更好利用晶闸管元件的电流能力，减少多个元件的分散性。使每级开通时间和恢复电荷尽可能一致，尽可能小，就可以大大减少过电压，提高关断速度。换流阀应该能够承受电流变化率di/dt、浪涌电流、电压、温度等的能力。 　　换流阀运行试验模拟换流阀在系统中的运行，换流阀将承受可能会遇到的所有情况，运行试验对换流阀的考核是非常严格的，通过运行试验的换流阀产品也将会使得系统运行安全可靠。通过运行试验验证阀在规定的各种试验条件下，各项功能完善，具有正确的电压和电流波形承受能力;阀应该保持其过电压保护性能，所有的阀内部电路运行功能正常，具有足够的热效应和短路大电流承受能力，故障抑制能力，元部件不会产生过热现象;阀具有正确的保护，能避免阀关断期间暂态冲击电压的损坏以及开通期间暂态冲击电流的损坏。运行试验必须在完整的单阀上进行，即在6脉动桥的一个桥臂上的所有晶闸管级组件。运行试验对包含5个或更多的串联连接的晶闸管级的阀段有效。参考高压直流输电换流阀电气试验标准IEC 60700-1和GB/T 20990.1运行试验项目如下： 　　1)最大连续运行方式试验 　　(1)最大连续触发电压试验; 　　(2)最大连续恢复电压试验; 　　(3)温升试验。 　　2)最大临时运行方式试验 　　3)最小交流电压试验 　　(1)最小延迟相角试验; 　　(2)最小熄灭相角试验。 　　4)暂时欠电压试验 　　5)断续直流电流试验 　　6)恢复期间的瞬态正向电压 　　7)单波次故障电流再加正向电压试验 　　8)多波次故障电流不再加正向电压试验 　　工程阀运行试验参数就是运行试验系统的设计目标的基础，±1100kV特高压直流工程电压的提升到1100kV，为达到高的传输容量，工程的电流也将达到5000A。根据特高压工程的特点，以6英寸晶闸管元件参数为基础，见表1，进行分析和推算，换流阀组件按照最大组件考虑，即每个阀段最多由15级晶闸管串联而成，预估±1100kV工程的运行试验参数，见表2。 　　 　　表1 6英寸晶闸管主要参数 　　 　　表2 ±1100kV阀运行试验参数表 　　注：Id为直流电流;Uf为触发电压;Ur为反向恢复电压;toff为电流零点到电压零点的反向时间;