柔性直流换流站阀控系统故障分析

近年来,柔性直流输电技术已成为支撑大规模新能源消纳、能源互联网构建的主要方式之一,而阀控系统是柔性直流输电技术的关键组成部分,对电力系统安全稳定运行至关重要。以±420kV柔性直流背靠背开路试验(openlinetest,OLT)闭锁事故为研究对象,提供了一种基于顺序查找法的换流站阀控系统故障分析思路。首先介绍了柔性直流控保策略、阀控系统及其结构。随后,针对OLT过程中引起的故障闭锁事件进行介绍,并阐释了阀控系统暂时性闭锁原理。最后,根据故障录波和阀控系统架构,按顺序排查可能发生故障的位置并进行综合分析,进而确定故障原因,故障分析思路为实际工程中故障排查提供了参考。

换流站开路试验分析及建议

本文介绍直流输电开路试验的作用和原理,研究了触发延迟角和阻容参数对开路电压的影响。由于直流系统配置的开路试验电压保护基于理想模型计算,与实测电压相差较大,实际未投入。本文提出一种替代原有电压保护的策略,根据实测电压计算阻容参数值,可预判试验能否成功,避免进一步减小触发延迟角造成击穿而损坏设备。

滨海相软土地基沉井承载性能试验研究

以连云港地区滨海相软土地基中的复合沉井基础为研究对象,分别开展了上拔、下压、水平3种荷载工况下的真型基础现场承载性能试验,对比分析了不同荷载工况下复合式沉井基础的荷载位移曲线、极限承载力及影响因素、地基破坏模式.结果表明:3种荷载工况下复合式沉井基础的荷载位移曲线整体呈“直线-曲线-直线”的缓变型特征,由于沉井侧面及基底以下原状土体固结作用的影响,水平、下压荷载工况下试验基础的弹塑性变形性状较上拔荷载工况更为明显;3种荷载工况下复合式沉井基础的极限承载力由大到小依次为下压、上拔、水平;由于下部沉井的影响,复合式沉井基础柱侧及基底处的土体压力进行了重新分配,更加符合水平荷载作用下刚性短桩的受力模式;上拔荷载作用下的复合式沉井基础,其周围土体经历了“土体受拉破坏-局部剪切破坏-整体剪切破坏”的破坏过程,破坏面形状可等效为自底板上表面起裂,以57°的上拔角一直延伸至地表面的倒锥体.

直流融冰装置理论与应用的若干问题探讨

直流融冰装置是架空导线覆冰最有效的除冰设备,能有效提高电网抵御冰冻灾害的能力。对直流融冰装置理论和应用的若干问题进行了探讨,包括其控制功能、保护功能、带线路融冰模式、开路试验模式、零功率试验模式、有功与无功消耗特性、交直流侧谐波特性、线路谐振过电压等,为直流融冰装置在实际电网的推广应用提供参考。

±800kV天中特高压直流输电工程开路试验分析

介绍了天中特高压直流输电线路开路试验的意义及其保护控制原理,分析了带直流线路进行开路试验时,换流器的触发角变化对开路电压的影响,在直流线路绝缘性能未发生损坏的情况下,当触发角小于60°时,能够将直流电压升到额定值。在新疆天山换流站进行的开路试验中,将换流器触发角降为45.1°时,开路电压达到了额定值800 kV,该观点得到验证。同时,在工程实际调试中,得到在带线路进行开路试验时可以仅采用直流电流或差动电流超过0.025pu的电流原理保护做为主要判据的结论。

高压直流输电系统开路电压的研究

针对现有高压直流输电系统开路电压公式不适用于计算带直流线路开路试验开路电压的问题,分别对带/不带直流线路开路试验的试验原理及开路电压建立过程进行分析,解释了带直流线路开路试验中开路电压较小的原因,并通过对现有开路电压计算公式进行修正,给出了适用于带直流线路开路试验的开路电压计算公式。所提公式可用以修正直流开路试验电压差值保护整定值,避免了带线路开路试验中电压差值保护的误动。利用PSCAD仿真软件搭建±500 k V高压直流输电系统仿真模型,对所提公式进行了仿真验证。仿真结果证明所提公式具有较高的准确性。

换流阀开路电压的计算和应用

针对高压直流输电(HVDC)和融冰装置等阀组进行开路电压试验(OLT)的特殊工况,按照理想和非理想负荷情况推导出额定输入电压下,输出直流电压的近似计算公式。介绍了现场如何利用公式或者经公式绘制出的曲线对OLT参数和结果进行有效预测,并据此事先调整过电压保护定值,确保OLT正常有序进行。部分现场的实测数据和试验结果证实了所推导公式的正确性和实用性。

云广特高压OLT过程的几起故障分析及改进建议

介绍了云广特高压空载加压试验(OLT)的电压控制原理,以及OLT过程中发生的几起故障。在分析每起故障的背景、现象及其电压控制策略的基础上,对空载加压试验提出如下建议:修改换流变压器分解头控制逻辑;改进直流保护系统内的阀组过压保护逻辑;最好在降低直流系统电压至200 kV后才停止OLT试验。

基于改进设计的平衡阀开孔型线优化及试验

针对国内外动态流量平衡阀产品流量控制精度无法满足±5%误差范围要求的问题,从同心环状缝隙流理论出发,推导阀芯开孔型线改进设计计算公式.运用计算流体力学(CFD)技术模拟计算初步设计开孔型线下的流量大小,并通过试验加以验证.在此基础上考虑开孔型线改进设计公式中流量系数以及阀芯开孔的结构形式对流量大小的影响,提出2种改善流量控制精度的阀芯开孔型线优化设计方法,并结合仿真模拟及试验对优化结果进行分析.结果表明,初步设计开孔型线的流量控制精度为±16.7%,流量系数优化后整体流量控制精度提高至±9.1%,阀芯开孔结构形式优化后流量控制精度得到了进一步改善且最终达到±4.2%的误差范围.优化结果验证了该优化设计方法的有效性,为今后阀芯开孔型线的设计提供了参考.

直流融冰装置开路试验原理与实践

为更好地指导开展南方电网直流融冰装置开路试验,研究了开路试验直流电压形成机理、交直流侧电压谐波特性、阀导通瞬间冲击电流、阀电压特性及阀关断状态电压上升率、开路电压控制功能和开路试验保护功能等,并推导出开路试验阀关断状态电压上升率计算公式。此外,介绍了桂林直流融冰装置、独山直流融冰装置和黎平直流融冰装置的开路试验功能和现场开路试验情况。

试验线段无线电干扰试测量方法仿真分析

试验线段可直接用于研究输电线路无线电干扰特性,在国内外得到了较为广泛的应用。与实际输电线路不同,试验线段电晕产生的无线电干扰电流在端部会产生反射,需要研究短线与长线无线电干扰频谱间存在的关系,以保证测试结果和数据分析方法的有效性。为此,基于无线电干扰电流传播机理建立计算模型,验证了短线测量无线电干扰的有效性,研究了试验线段无线电干扰的测量方法和数据分析方法,分析了不同终端特性(开路、短路、接电容)等效以及测量点对无线电干扰测量的影响。分析表明,这些方法都可以用于测量无线电干扰电流和空间无线电干扰。短线频谱上极大值和极小值的包络线取平均值就可以得到同样电晕电流情况下实际输电线路无线电干扰频谱。

地裂缝对地铁明挖整体式衬砌隧道影响机制的模型试验研究

以西安地铁2号线穿越地裂缝带为研究背景,采用几何缩比1∶5的大比例尺地裂缝与地铁隧道结构模型试验,研究了地裂缝活动对地铁明挖隧道整体式衬砌结构的影响机制。试验结果表明:随地裂缝位错量的增加,隧道顶部土与结构接触压力上盘明显增大,下盘减小,底部接触压力上盘减小直至为0,下盘则明显增大;当地裂缝位错量达到20 cm时,位于地裂缝上盘的隧道结构底部出现脱空现象,下盘2.5 m处衬砌出现开裂,对隧道底部脱空区应及时进行注浆等地基处理;隧道底板基本处于受压状态,而顶板受力较复杂,下盘受拉,上盘则先受拉后受压。地裂缝作用下隧道变形破坏模式为拉张破坏,且隧道衬砌开裂主要出现在下盘距地裂缝14.0 m范围内,而位于上盘的隧道衬砌基本完好,这与地裂缝活动引起土体和地表建(构)筑物的变形破坏主要发生在上盘刚好相反。研究结果可为西安地铁穿越地裂缝的隧道结构设计与防治措施制定提供一定参考。

高压直流线路开路试验的控制原理及保护分析

高压直流线路开路试验是一种检测手段,主要是对换流站直流侧进行加压,其控制理念和相关保护全然不同。若控制保护异常,直流电压会异常升高或者不变,最终导致试验失败。结合常规直流系统线路开路试验,介绍了线路开路试验的控制原理,比较了理论计算与实际工程中的母线电压最大值,得出直流线路电压参考值和实际电压测量值可以同步变化,差值不超过10kV。为了在试验不成功时闭锁换流器,采用了ABB公司Mach2系统中的电压差值保护、过流保护、过流后备保护和保护性触发等保护技术。通过保护分析得出:在原理上、工程上、保护上,直流系统的正常运行和开路试验有所不同。

±500kV贵广直流输电系统空载加压试验分析

超高压直流输电系统由于其输送容量大、距离长、损耗小,输电线路只需正负两极线路,杆塔结构简单,占地面积小等优点,目前在中国已经得到越来越广泛的应用。笔者从空载加压试验的一般规定及接线方式开始,阐述了直流输电的换流原理及开路电压计算公式的推导。针对±500 kV贵广直流输电系统双极空载加压试验,比较分析极1和极2的试验数据后,得出结论,极1与极2的直流输电线路在长时间运行后存在一定的不对称性,极1与极2的控制方式影响触发角。

500kV常规直流换流站运行方式分析及对策

分析500 kV常规直流换流站不同的运行工况和特点,结合运行操作事例,分析并总结500 kV常规直流换流站倒闸操作的隐患、注意事项及其相应对策。

直流融冰装置线路开路试验中电压阶跃现象分析

在直流融冰装置OLT试验时出现了直流电压阶跃现象。基于直流融冰装置OLT控制与保护基本原理,以6脉动和12脉动直流融冰装置为例,对此现象进行分析,发现在如下两种情况下会使直流电压产生阶跃:一是在6脉动直流融冰装置交流进线相序接错的情况下;二是在12脉动直流融冰装置的D桥和Y桥触发脉冲电缆互相接反的情况下;从而根据这种直流电压阶跃现象可以定位这些故障。

CTOD试验方法与转子材料的延性断裂性能

对国标GB/T 21143—2007和美标ASTM E1820-08a中的CTOD(crack tip opening displacement)计算公式和阻力曲线评定方法进行对比研究,采用柔度法完成汽轮机转子材料Cr2Ni2MoV钢的CTOD试验,并分别根据两个标准对试验结果进行分析。结果表明,GB/T 21143—2007中的CTOD计算公式和钝化线方程存在不合理的表达,对其进行相应修正;根据ASTM E1820-08a得到的CTOD值通常稍低于由GB/T 21143—2007得到的结果;钝化线方程的选取对启裂CTOD临界值的确定影响显著。

铁素体与奥氏体异种钢焊接接头表面开口裂纹的电磁检测

为了研究电磁检测技术检测铁素体与奥氏体异种钢焊接接头表面开口裂纹的能力,制作了Q235R与S30408异种钢横向刻槽对比试样和纵向刻槽对比试样,开展了涡流阵列检测和交流电磁场检测试验。结果表明:涡流阵列检测技术能够检测异种钢焊接接头的横向裂纹和远离铁素体与奥氏体熔合线处的纵向裂纹,但无法检出熔合线处的纵向裂纹;交流电磁场检测技术能够检测熔合线处的纵向裂纹,但无法检测出远离铁素体材料的纵向刻槽;涡流阵列检测技术与交流电磁场检测技术的组合,可以解决铁素体与奥氏体焊接接头的表面开口裂纹的检测问题。

高压直流输电系统开路电压的解析计算

高压直流开路试验是高压直流工程的一项重要试验,准确的原理分析及开路电压的计算是十分必要的。从换流阀的基本模型入手,详细分析了不带直流线路和带直流线路的开路试验中换流阀的导通情况,建立了开路电压可定量计算的等效电路。通过列写换流阀开通时等效电路的微分方程,建立换流阀关断时的拉氏变换电路,对不带直流线路和带直流线路工况下的开路电压进行解析计算,并阐述开路电压建立的基本过程和物理本质。最后,在PSCAD/EMTDC软件中利用CIGRE高压直流标准测试模型验证了所提公式的准确性。

龙政直流开路试验分析

分析了龙政直流带直流线路开路试验时,开路试验保护(电压原理)动作的原因。根据龙泉换流站的一次OLT试验数据,指出保护动作的主要原因是龙政直流输电工程采用的开路电压计算公式仅适用于触发角大于60°、没有直流线路的理想状况。在保证开路实验成功的情况下,根据实际直流工程系统绝缘要求和参数,计算出能够进行OLT试验的临界时间常数,在满足灵敏度要求条件下,整定开路试验电压原理保护的门槛值,这可以提高高压直流系统的可靠性。