可控换相换流阀单阀关断试验方法研究

可控换相换流阀(controllable line-commutated converter,CLCC)既保持着常规直流换流阀容量大、损耗低、过负荷能力强的优势,又能实现桥臂可控关断,可根本解决换相失败问题,适用于多馈入直流系统。2023年6月,CLCC已成功在±500 kV/1 200 A葛南直流改造工程中示范应用,投运以来运行性能良好。CLCC关断大电流的能力决定了其是否能够在交流故障时成功抵御换相失败,因此,需开展单阀大电流关断试验,验证换流阀实际交流故障下内部百余支可控器件同步开通、关断一致性及暂态电气应力耐受水平。该文基于CLCC交流故障时的强迫换相原理,首先分析了主辅支路换流及桥臂换流过程中IGBT子阀关键应力,提取了故障工况各阶段的关键应力参数。其次,提出百kV补能交流电压源和LC谐振电流源百毫秒投退及隔离控制试验方法,建立了关键应力参数与试验电路参数的解析关系,完成了试验电路参数设计。搭建了±500 kV/1 200 ACLCC单阀大电流关断试验平台,考核了换流阀的工作能力,又通过试验和仿真对比分析验证了试验方法的等效性和正确性,为后续不同电压等级CLCC单阀关断试验的提供理论指导。

新型可控电网换相换流器拓扑及其控制方法

为保持传统电网换相换流器(line commutated converter,LCC)低损耗、高可靠性和经济性等优点的同时,又避免换相失败故障风险,提出一种新型具有可控关断能力的电网换相换流器(controllable line commutated converter,CLCC)拓扑结构。该拓扑基于全控和半控器件混联的设计思路,首先通过全控型器件转移电流,等待晶闸管关断能力恢复后,再利用全控器件关断电流以快速完成桥臂间换相。可控电网换相换流器主要包括常规换流和可控换流2种运行模式,研究不同运行模式下换流器的工作原理及换流器内部控制策略。通过搭建特高压直流输电系统仿真模型,分析可控电网换相换流器的暂、稳态和典型故障态运行特性。仿真结果表明,在发生交流故障时,可控电网换相换流器可以主动关断桥臂电流实现强迫换相,同时提供一定的无功支撑,解决多馈入直流系统换相失败问题,有利于提高电网安全稳定运行水平,提升多直流馈入受端电网电力接纳能力。

世界首套可控换相换流阀:彻底解决直流输电换相失败难题

2023年6月21日,国网智能电网研究院有限公司创新研发的世界首套可控换相换流阀在葛洲坝至上海南桥土500千伏直流改造工程中成功投运,标志着我国在国际上率先攻克了常规直流输电换相失败免疫技术,开辟了高压直流输电发展新方向。