高压直流换流阀晶闸管结温计算研究

针对串联水路的换流阀组件中各级晶闸管结温的差异,建立了阀组件晶闸管结温计算等效模型,利用PSCAD/EMTDC仿真软件对各级晶闸管结温进行仿真求解,找出一个阀组件中结温最高的晶闸管;对结温最高的晶闸管两侧散热器中心区域开槽,埋置测温光纤,在合成试验平台上进行最大连续运行负荷试验,并从所测得的散热器台面最高温度对晶闸管结温进行校核,结温校核结果表明,阀组件晶闸管结温计算等效模型具有较高的准确性。

多维因素综合作用下换流阀晶闸管载流子迁移恢复特性解析及关断机理研究

明确换流阀晶闸管在逆变侧交流故障期间的关断特性及关断机理对抑制换相失败十分必要。影响晶闸管关断的主要因素有正向电流、电流过零点下降率和结温等,为明确上述因素综合作用对晶闸管关断特性的影响机理,该文首先基于考虑器件物理特性的晶闸管详细关断模型研究其换相关断过程,搭建晶闸管换相关断等效电路;研究上述因素间的作用关系及综合作用下的晶闸管关断特性,并通过对载流子迁移恢复特性的解析,获得晶闸管换相关断过程中的恢复电荷迁移特征。最后,得到使晶闸管可靠关断的阻断能力恢复时间及换相结束时剩余电荷值,以阻断能力恢复时间、临界关断角等指标定量评价各因素综合作用对晶闸管关断特性的影响程度。结果表明,在相同的换相起始条件下,当故障导致正向电流增大时,不考虑多因素综合作用的晶闸管阻断能力恢复时间偏长,会对系统提出更高的关断要求;仅考虑正向电流和电流过零点下降率二者综合作用时阻断能力恢复时间偏短,会增加换相失败误判风险;考虑三种因素综合作用后所得到的晶闸管阻断能力恢复时间更加准确。

特高压直流换流阀温升试验方法

为了验证晶闸管可否承受设计要求的最高结温及高低温循环应力,在出厂试验阶段需要开展换流阀温升试验。首先介绍了温升试验参数的计算方法,其次设计了采用直流电流加热原理的温升试验回路,最后结合某换流阀实例计算了温升试验参数,在试验室中开展了温升试验。试验结果显示温升试验参数的试验值和计算值基本一致,试验前后晶闸管性能未有下降。试验结果表明,结合给出的温升试验参数计算方法和温升试验回路可以完成温升试验,验证晶闸管的温升性能。

基于晶闸管的直流可控避雷器关键技术

电网换相换流器(LCC)与模块化多电平换流器(MMC)级联系统具备诸多独特优势,但其低压端模块化多电平换流器(MMC)由多个电压源换流器(VSC)换流器并联组成,当发生交流侧故障时会引起低压端直流母线过电压。为抑制MMC过电压问题,提出在直流母线侧安装直流可控避雷器。对交流侧故障时MMC过电压机理进行了理论分析,提出了直流可控避雷器拓扑结构。在深入分析直流可控避雷器不同运行方式的基础上,给出了直流可控避雷器的直流混合可控开关所需的极限电流耐受能力。为实现开关触发的快速性,提出在直流混合可控开关中采用串联晶闸管阀组方案。通过晶闸管Cauer计算模型仿真研究了极限电流下晶闸管阀组瞬态结温,验证了设计方案的合理性。基于某规划直流工程进行直流可控避雷器设计,并给出了主设备布置方案。基于PSCAD/EMTDC平台搭建了系统的仿真模型,验证了所提出的直流可控避雷器拓扑抑制系统MMC过电压的有效性。

高压直流输电换流阀过负荷能力计算方法

作为高压直流输电系统的核心设备之一,换流阀的安全与否直接关系到整个系统的可靠性。由于某种原因需直流输电系统过负荷运行时,应保证各设备的安全可靠运行,由换流阀的安全极限所决定的过负荷限值即为换流阀的过负荷能力。文中先讨论了影响换流阀过负荷能力的主要因素,再根据晶闸管结温和阀冷却系统冷却容量两个方面对阀的过负荷能力计算方法进行了研究,并对南方电网所辖的高肇直流输电工程中阀的过负荷能力进行了计算。

不同系统频率下的换流阀运行试验等效研究

换流阀运行试验是确保换流阀长期稳定可靠运行的关键试验之一。在损耗补偿的基础上,基于晶闸管结温等效原则,理论推导出了不同系统频率下的运行试验等效参数的具体计算研究方法。以应用于60 Hz系统的巴西美丽山二期换流阀为例,对其在国内50 Hz的合成试验系统中进行运行试验的试验参数进行了计算,并在合成回路上进行散热器台面测温试验,对晶闸管结温进行校核,验证了运行试验等效研究方法的正确性,为后续国产换流阀走向海外提供了试验指导。

串联水路换流阀组件散热分析

为提高超/特高压直流输电换流站运维能力和技术服务水平,国内直流输电主设备厂家开展超/特高压换流站设备关键组件可替代性研究。换流阀的阀组件散热回路替代性研究需对原有阀组件散热结构进行分析,分析了ABB技术的串联水路阀组件散热特性,建立串联水路阀组件散热计算数学模型、热路仿真模型和有限元Fluent仿真模型,对串联水路阀组件热流量和晶闸管结温进行计算和仿真研究,最后以一实际工程作为算例,计算了串联水路阀组件结温和热流量。