HVDC晶闸管换流阀中晶闸管反向恢复期保护电路几个问题的探讨

三峡———常州高压直流输电的晶闸管换流阀中 ,每个晶闸管都有一块控制电子线路单元 (TCU) ,其功能为控制并检测该晶闸管。另外 ,还具备正向保护 (PF)和反向恢复期保护 (RP)性触发功能。笔者就反向恢复期保护电路中的几个问题进行探讨。

脉冲电压作用下晶闸管反向恢复期二次导通特性

为了更好地认识脉冲电压作用下晶闸管反向恢复期二次导通特性,搭建了对应的实验研究平台,在利用小信号模型对二次导通过程进行理论分析的基础上,研究了脉冲电压幅值及脉冲施加时刻对高压大功率晶闸管反向恢复期二次导通特性的影响.结果表明,高压大功率晶闸管在反向恢复期内,容易因脉冲电压作用而发生二次导通,正向电压临界上升率极大降低;当通态电流幅值相同时,随施加脉冲延时的增大,引起晶闸管二次导通的脉冲电压幅值呈S型增长.

反向恢复期脉冲作用下高压晶闸管失效分析

为提取高压晶闸管反向恢复期内脉冲过程中表征器件状态的特征参量,明确器件失效机理,文中搭建了高压晶闸管反向恢复期脉冲作用实验平台与特性参数测试平台,利用实验平台研究了高压晶闸管在反向恢复期内不同阶段遭受脉冲冲击过程中的特性参数变化规律,并对退化和失效晶闸管进行拆片分析。结果表明:反向恢复期内脉冲作用下,高压晶闸管退化或失效表现为阻断能力的退化或丧失,由此引起晶闸管漏电流剧增,漏电流可作为表征晶闸管状态变化的特征参量;在反向恢复期初期和中期遭受冲击而失效的器件芯片上可见明显击穿点;在反向恢复期中期遭受冲击且阻断能力退化的器件芯片上可见热应力作用形成的圆斑;在反向恢复期末期遭受冲击而失效的器件芯片边缘与绝缘橡胶相接处可见雪崩击穿闪痕。

特高压晶闸管反向恢复期失效机理及解决方案

晶闸管是特高压直流(HVDC)输电工程核心部件换流阀的重要基础元件,阀的设计需要考虑晶闸管元件的基本电特性,同时也要考虑器件的极限耐受能力,做到可靠、安全与经济的有效结合。针对特高压换流阀晶闸管反向恢复期失效机理的研宄,进一步结合器件的工艺及设计考量进行多款HVDC器件的极限能力研究,为高压晶闸管反向恢复期失效提供解决方案。

高压直流输电光触发晶闸管反向恢复期保护的研究

高压直流输电晶闸管换流阀，不管是光触发晶闸管换流阀还是电触发晶闸管换流阀．其反向恢复期的保护功能都是一项极为重要的保护。电触发晶闸管和光触发晶闸管在实现这一保护的做法上有较大不同。文中介绍了目前常用的电触发晶闸管的反向恢复期保护方式．并着重对光触发晶闸管的反向恢复期保护进行了研究。

高压晶闸管换流阀电控型和光控型晶闸管反向恢复期的不同保护策略

随着我国高压直流输电(HVDC)的发展,不管是电控型(ETT)还是光控型(LTT)晶闸管换流阀,在运行中其反向恢复期(reverse recovery period)保护功能均出现了一些缺陷和问题,导致换流阀强迫停运。为此,作者在对这两种不同技术换流阀反向恢复期的机理和不同的保护策略进行分析研究的基础上,针对在工程运行中该保护出现误判、误动、延时形成死区等缺陷的原因进行了分析,得出主要原因为ETT阀未能采用直接的正向电压变换率(du/dt)探测,而LTT阀则因该保护无双重化配置和监测功能。针对此,进而提出ETT阀改进为直接du/dt保护的策略;在LTT阀的RPU保护单元增加双重化配置和监测功能的优化方案,为这一关键保护更加精准有效提出了一种自主国产化的新思路。

±800kV特高压直流工程换流阀故障分析与优化设计方法

某国外技术路线换流阀在±800 k V特高压直流输电工程运行中暴露了一些技术缺陷,如逆变侧换流阀会出现换相失败、直流均压电阻运行温度(90~100℃)过高和阀基电子设备(VBE)冗余设计缺陷等。为了消除这些技术缺陷,根据理论分析和工程现场故障录波得到各技术缺陷机理,分别提出了对应的优化设计方案。提出了基于晶闸管电压幅值和电压变化率双重判据的反向恢复期保护电路,避免保护误动引起换相失败;提出了将直流均压电阻通过散热器转接板固定在原晶闸管散热器的设计方法,降低了直流均压电阻运行温度,换流阀运行试验表明各种运行工况下,直流均压电阻温度均<63℃;提出了双系统运行进程实时跟随技术的VBE设计方法,有效避免单系统误判换流阀故障导致跳闸,确保VBE在运行中可无缝切换。优化设计后的换流阀在哈密-郑州±800 k V特高压直流输电工程试点应用,通过了现场系统调试和试运行。结果表明原有问题都已经解决,已经正式投入运行超过18个月,运行情况良好,进一步提高了该工程的可靠性。该优化设计方案可以进一步推广应用到其他工程。