特高压直流输电柔直阀旁路晶闸管分流能力研究

通过优化晶闸管结构参数,研制出低通态压降的柔直阀专用晶闸管。在实验室中等效出柔直阀闭锁状态下的暂态电流波形,测试并分析RZTB60系列旁路晶闸管在通过该电流时的结温变化情况,验证其工作的可靠性和安全性。

VSC-HVDC用集成转折击穿功能旁路晶闸管的研制

电压源型换流器柔性直流输电(VSC-HVDC)旁路晶闸管伴随使用需求的不断提升,不仅需要满足较低的主电压开通功能,还需要集成转折击穿功能。从VSC-HVDC用集成转折击穿功能旁路晶闸管的需求出发,结合器件工艺和仿真技术解决电压控制、器件击穿和防爆等问题,并通过实验数据比较研制器件与张北工程用旁路晶闸管其他性能差异。

晶闸管旁路开关在UPFC中的应用

在统一潮流控制器(UPFC)系统中为了防止串联变压器以及换流器在系统发生故障时因过电压损坏,要在串联变压器的一次侧或二次侧并联快速旁路设备,文中研究的晶闸管旁路开关是一种利用晶闸管快速导通性能的旁路开关设备。首先介绍了UPFC的过电压保护原理,快速旁路设备的组成及技术性能要求,然后以南京UPFC工程为例设计了快速旁路设备中晶闸管旁路开关(TBS)的结构、参数并进行器件的选型,校核晶闸管旁路开关的BOD保护和MOV之间的过电压配合,通过温升试验以及在合成回路中进行的最大短时电流耐受试验验证了晶闸管旁路开关的性能,最后介绍了TBS的状态检测系统构成及其检测流程。

500kV苏南UPFC晶闸管旁路开关分析及工程应用

晶闸管旁路开关在发生故障时可以迅速导通以保护换流器。基于500 kV苏南UPFC工程,分析了晶闸管旁路开关的单阀级数、均压回路等相关参数设计,介绍了晶闸管单体试验、绝缘强度试验及运行试验等电气试验的主要项目,并利用跳闸试验考核了晶闸管旁路开关的可靠动作,验证了设计和试验的合理性。

高压DVR晶闸管旁路阀研制

晶闸管旁路阀是高压DVR的核心设备,介绍了将应用于某高压配电网电压暂降治理工程的20 kV/360 A旁路阀的主要参数、电气设计方案、结构设计方案及阀控系统设计方案等,该阀体性能优良、可靠性高,满足工程应用需求。

特高压柔性直流MMC故障子模块的高可靠旁路方法

模块化多电平换流器(MMC)运行过程中需将故障功率模块迅速从桥臂中旁路出去,以减少对MMC的不利影响。为提高MMC功率模块发生故障后被旁路的可靠性,提出了一种基于辅助旁路晶闸管技术的功率模块高可靠旁路方法。在功率模块交流端口并联辅助旁路晶闸管,仅作为无源过压保护元件,利用其过压击穿实现对功率模块的旁路保护。分析了辅助旁路晶闸管的过压失效模式和击穿稳定性,并基于乌东德特高压多端混合直流示范工程仿真分析了所提方法的可行性和有效性。通过增加散热器可使辅助旁路晶闸管短路失效后的温度稳定在70℃左右,满足长期旁路通流要求。

南京UPFC工程母联开关接地故障分析

统一潮流控制器(UPFC)作为一种经济、有效的潮流调节手段,在交流电网中的应用日益增多,未来将发挥不可或缺的重要作用。在电网发生故障时,UPFC系统快速、可靠的自身切除能力将直接影响到电网的安全运行。文章介绍了南京UPFC工程的接线结构及接入方式,详细阐述UPFC设备的故障处理策略,针对一次实际母联开关接地故障后UPFC的动作情况进行详细分析,验证了设备故障处理策略的合理性和正确性。

基于分裂电感的限流式MMC-UPFC

为了降低交流系统短路故障给基于模块化多电平换流器的统一潮流控制器(MMC-UPFC)带来的大电流冲击风险,保障电力电子设备的安全运行,提出了一种基于分裂电感的限流式MMC-UPFC。通过对桥臂电感的分裂设计和串联变压器阀侧晶闸管旁路开关空间配置的调整,实现换流器的快速保护和故障电流的有效限制。详细地阐述了该拓扑结构的限流原理,并进行了关键参数的优化设计。通过PSCAD/EMTDC软件对所提限流式MMC-UPFC拓扑结构进行建模仿真与分析,仿真结果证明了该拓扑结构具有灵活的潮流调节特性和显著的故障限流能力。

基于故障时域电流波形相似度的UPFC线路纵联保护

当统一潮流控制器(UPFC)检测到线路发生故障时,为避免其内部电力电子设备损坏,有必要快速导通晶闸管旁路开关(TBS)以旁路串联侧换流器,由于UPFC的结构发生改变,此时线路中的电气量也随之改变,从而导致原有保护难以适应当前状态。通过对比分析UPFC线路区内、外发生故障时,线路两端短路电流波形特征的变化规律,提出一种基于故障时域电流波形相似度的UPFC线路纵联保护方案。经仿真验证,所提保护方案可以迅速、精准地识别在不同故障位置、故障类型、潮流水平下的故障,且不受TBS导通影响,具有一定的抗过渡电阻能力。

LCC-FHMMC混合直流输电系统阀侧故障特性及保护策略

送端采用电网换相换流器(LCC)、受端采用半桥与全桥混合型模块化多电平换流器(FHMMC)的LCCFHMMC混合直流输电系统,在受端发生阀侧单相接地故障时,具有与半桥或全桥型MMC不同的故障特性。分别从交流电源贡献、直流电源贡献以及高低端阀组差异3个角度对阀侧单相接地故障下子模块过电压机理进行了分析。随后,针对FHMMC混合直流输电系统直流侧无直流断路器的特点,提出了一种基于选相型单向晶闸管旁路支路的故障隔离策略,以及适用于LCC-FHMMC混合直流输电系统阀侧单相接地故障的保护策略。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了相关模型,通过仿真验证了理论分析的正确性以及所提保护策略的有效性。

统一潮流控制器串联变压器启动调试方法

由于统一潮流控制器(UPFC)串联变压器特殊的结构及接入系统方式,传统的变压器(并联接入电网)充电启动调试方法不再适用。结合实际的UPFC工程,提出了一种工程现场可行的UPFC串联变压器充电启动试验方法,并设计了试验操作步骤,能够完成UPFC工程系统启动调试时,串联变压器的充电投切、晶闸管旁路开关(TBS)的充电检查,同时完成串变的相序检查及控制保护系统相关电流互感器回路的带负荷校验。针对串联变压器充电试验,给出了临时保护的配置策略。通过对上述试验过程进行电磁暂态仿真,验证该方法不会产生危害设备的暂态过程,具有现场的可实施性。

新型动态电压凹陷校正器研究

提出一种基于串并联的动态电压凹陷校正器(DVSC)补偿三相电力系统电压凹陷或隆起新方法,该方法较现有动态电压调节器(DVR)及配电静态补偿器(D-STATCOM)能在大幅降低成本的同时有效地提供保护。该方案基于电压升压变换电路,能够通过升压或降压快速校正电压,其主要特点是具有最小能量储存的单阶功率变换电路。介绍了新型电压控制拓扑、晶闸管旁路开关的交换逻辑。仿真和实验结果证明了该方法的有效性。

城市轨道交通牵引供电系统双向变流器直流侧短路保护方案

采用双向变流器进行城市轨道交通牵引供电时,传统PWM整流器无法满足提供27 kA、持续120 ms的短路电流的直流馈线保护要求。为此,文章提出了一种直流侧短路保护方法,其可在接触网侧短路工况下实现故障点的有效隔离,同时不影响双向变流器供电。文章构建了基于晶闸管旁路的双向变流器拓扑,设计了短路旁路参数和短路电流分布参数,提出了短路电流快速转移控制方案;并基于双向变流器建立牵引供电系统仿真模型,进行了系统仿真和试验验证。试验结果表明,系统可耐受27 kA短路电流且持续时间达146 ms;在直流侧短路时,系统可在53μs内快速将短路电流转移至晶闸管桥旁路,保护了IGBT功率器件安全,确保直流馈线断路器可靠断开。

UPFC用TBS阀在线状态检测方法研究

在分析统一潮流控制器(UPFC)中晶闸管旁路开关(TBS)阀基本工作原理和结构组成的基础上,对TBS控制原理进行分析,提出了一种UPFC用TBS阀组晶闸管级在线状态检测方法。研究了现有TBS控制系统,对检测方法中的关键检测原理进行了详细分析。建立了TBS阀组晶闸管级仿真模型,研究了TBS晶闸管级临界触发条件下的回路响应和正向回检信号响应,最后通过仿真和试验对在线检测方法的可行性和合理性进行验证。研究结果可为TBS阀组的在线状态检测方法提供参考。