±800kV楚雄换流站光流触发晶闸管故障分析及措施

换流阀是高压直流系统的核心部分,而晶闸管则是换流阀的核心元件,是实现整流和逆变的关键。±800 kV楚雄换流站换流阀采用的是T2563 N80T-S34型光触发晶闸管(light-triggered thyristor,LTT)。LTT具有集成过压保护功能,失效率低。但自2012年4月22日云广直流系统第4阶段孤岛调试结束至5月10日,累计有8只换流阀晶闸管失效。文中针对短时间内多个晶闸管失效这一情况,介绍了±800 kV楚雄换流站换流阀的基本结构和组成元件;阐明了LTT的导通原理和失效机理;结合晶闸管故障情况、晶闸管失效时的系统暂态工况分析、换流阀相关参数对比分析以及避雷器动作分析,总结了造成LTT失效的原因;并提出了解决办法和预防措施。

光控晶闸管的集成BOD转折电压

介绍了新型光控晶闸管,其集成了一个非常重要的电气功能,即正向过压保护功能。通过在光控晶闸管光敏区内集成转折二极管(BOD),实现光控晶闸管正向保护功能。如果集成BOD转折电压太高,不能有效保护晶闸管;若转折电压太低,则达不到光控晶闸管设计的阻断电压要求。通过计算机仿真技术和工艺实验方法,成功地揭示了光控晶闸管集成BOD转折电压与硅材料电阻率、pn结结构尺寸和温度的关系,从而精确设计了光控晶闸管集成BOD转折电压,研制了5英寸(1英寸=2.54 cm)3 125 A/7 600 V特高压光控晶闸管,并成功应用于"云南-广东±800 kV/5 000 MW"特高压直流输电工程中。

直流输电系统换流阀转折二极管动作原因分析

对LTT阀BOD动作的原因进行了分析,并结合直流系统调试、运行过程中出现BOD动作后所采取的处理措施案例,给出了在后续运维中的预控建议。

直接光控晶闸管在脉冲电源上的应用

具有集成保护功能的直接光控晶闸管 (LTT)已得到了广泛应用。这种晶闸管是为高压直流输电(HVDC)而开发的。通过改进门极结构 ,光控晶闸管也可用于大功率脉冲电源上。由于采用了直接光触发 ,LTT特别适用于串联应用。

SiC光触发晶闸管的发展与挑战

SiC光触发晶闸管不仅具备传统SiC晶闸管超高耐压、超大通流能力的特点,还在简化驱动电路、提高系统抗电磁干扰能力方面具备独有优势。概述了SiC光触发晶闸管的发展历程,介绍了SiC LTT紫外发光二极管(UV LED)触发、SiC LTT放大门极以及全光控SiC LTT等重要技术,讨论了SiC LTT仍面临的低触发光强与快开通速度难以兼顾的技术挑战,分析了放大门极结构在低光强触发模式下改善SiC LTT性能的局限性。最后,探讨了低光强触发模式下SiC LTT难以快速开通这一瓶颈问题的物理机制与改善方向。

6.5 kV SiC光控晶闸管的研制

基于Sentaurus TCAD软件,研制了一款6.5 kV SiC光控晶闸管。通过优化雪崩击穿模型,对多层外延材料的规格及渐变终端技术进行研究,有效抑制了芯片表面峰值电场,实现了6.5 kV的耐压设计;此外结合实际应用需求,对器件的开通特性进行了仿真模拟。在4英寸(1英寸=2.54 cm)SiC工艺平台制备了6.5 kV SiC光控晶闸管,并对器件性能进行了测试。测试结果显示,芯片击穿电压超过6.5 kV,在4 kV电源电压以及365 nm波长紫外光触发的条件下,器件导通延迟约为200 ns,脉冲峰值电流约为2.1 kA,最大导通电流变化率(di/dt)达到6.3 kA/μs,测试结果与仿真模拟结果基本一致。

SVC用直接光触发晶闸管阀及控制系统

介绍了一种新型半导体器件——直接光触发晶闸管的特点和实现原理,并在实际应用方面重点介绍了SVC用光触发晶闸管阀及控制系统的特点、功能、组成和控制原理等。

带有触发箱的66kV光控水冷阀组的设计与应用

为了实现66kV及以上高压无功补偿,设计开发了带有触发箱的66kV光控水冷阀组。带有触发箱的66kV光控水冷阀组主要应用在电力、冶金领域,可用于66kV及以上电压等级的静止无功补偿(Static Var Compensation,SVC)装置中,应用前景广阔。以辽宁省抚顺市66kV变电站为例,对阀组中触发箱、晶闸管单元、RC阻容单元、回报单元及水冷单元的设计做了详细的分析和介绍,论证了采用带触发箱的66kV光控水冷阀组的必要性和优点。

直接光触发晶闸管(LTT)在SVC的应用

与普通的电触发晶闸管ETT对比,直接光触发晶闸管LTT具有直接光触发和内置BOD保护两大优点,使得LTT阀塔的可靠性大大提高、维护量明显降低、成本显著节省。随着LTT应用量的不断扩大和成本的进一步降低,LTT技术在高压直流输配电换流阀和静态无功功率补偿装置(SVC)等方面的应用前景广阔。