半柔性阀压电泵理论与实验

根据静脉瓣结构形式,设计了一种半柔性阀压电泵。首先,介绍了半柔性阀压电泵的结构及工作原理;其次,对阀体进行了理论分析;最后,加工了实验样机,对样机进行性能测试实验。实验结果表明:在驱动电压为220V、频率为7Hz时,半柔性阀压电泵的进出口压差可达到199mm;在驱动电压为220V、频率为11Hz时,半柔性阀压电泵的实验流量为44.5ml/min。随着驱动电压的升高,工作频率与流量出现单峰与双峰的现象。该研究证明了半柔性阀压电泵具有泵的功能并可以实现有阀和无阀状态,验证了其有效性和理论分析的正确性。

新型柔性阀瓣性能的数值模拟与试验研究

根据新型安全阀柔性阀瓣技术,对柔性阀瓣进行了数值模拟和试验研究,首次全面探讨了柔性阀瓣的性能,并与传统刚性阀瓣进行若干比较。通过对密封面接触压力进行数值分析发现,相同情况下,由于柔性阀瓣密封面最大接触压力总是大于刚性阀瓣,因此,柔性阀瓣具有更好的密封性能。试验测试表明,相同情况下,柔性阀瓣的整定压力一般低于刚性阀瓣;而且柔性阀瓣可以降低系统刚度,吸收冲击变形能,使系统抗冲击和抗疲劳能力提高,对保障系统稳定运行有利。

弹簧式柔性阀瓣安全阀在线整定技术分析与探讨

针对克罗斯比 (Crosby)阀门公司生产的弹簧式柔性阀瓣安全阀的结构特点 ,对影响其在线测量整定准确性的主要因素进行了分析与探讨 ,提出了在柔性阀瓣密封面积未知的情况下 。

柔性直流换流阀等效运行试验方法研究综述

柔性直流换流阀在出厂前,均需开展等效运行试验以保证其工程运行可靠性。而研制更高电压等级、更大容量的柔性直流换流阀,需要有合适的等效试验方法支撑。首先追溯了直流输电技术的发展进程,分析了开展柔性直流换流阀等效运行试验方法研究的重要意义。其次探讨了运行试验遵循的等效性原则,分析了柔直阀运行试验内容及方法在常规直流阀试验上的借鉴及发展。然后,在此基础上总结了国内外对柔直阀运行试验装置的研究成果,根据关键性指标的对比,对等效运行试验方法的优化方向及关键技术进行了展望。

柔性直流换流阀LRB隔震性能分析

以一柔性直换流阀为研究对象,进行了铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震设计,通过ANSYS有限元模拟得到隔震前后结构的动力响应,对比分析了LRB隔震性能,结果显示:该柔性直流换流阀LRB隔震方案隔震性能优异,可显著降低震中换流阀结构应力和加速度响应,提高柔性直流换流阀结构的安全性。

近场地震作用下柔性直流换流阀抗震性能分析

柔性直流换流阀具有重心高和柔度大的特点,其地震作用下的抗震性能关系到整个输电工程的安全。以某柔性直流换流站工程的柔性直换流阀作为研究对象,研究近场地震动作用下柔性直流换流阀的抗震性能。首先建立了换流阀有限元模型,模态分析后得到换流阀的自振特性。然后选取8条近场脉冲型地震动和远场地震动记录,并进行地震动作用下换流阀结构整体响应计算,对比分析近场脉冲型地震动和远场地震动作用下换流阀的加速度响应和应力响应。结果显示:与远场地震动相比,近场脉冲型地震动作用下换流阀上部结构的加速度放大效应更加显著,支柱绝缘子根部和框架的等效应力也明显增大,对换流阀结构抗震安全不利。

计及金属化薄膜电容器与IGBT模块退化过程相关性的柔直换流阀组件可靠性评估方法

基于模块化多电平拓扑的换流阀是柔性直流输电系统的核心装备,随着柔直换流阀运行电压、功率密度以及运行场景的不断拓展,其运行可靠性成为突出问题。现有的柔直换流阀可靠性评估方法忽略了金属化薄膜电容器与IGBT模块性能退化的耦合关系,致使评估结果不准确。为此,该文提出了计及金属化薄膜电容器与IGBT模块退化过程相关性的可靠性评估方法。IGBT模块寿命采用威布尔分布,考虑了换流阀运行过程中的任务剖面变化;基于Wiener过程对金属化薄膜电容器的可靠性进行了评估,利用Copula理论将容值退化程度与IGBT模块寿命之间的耦合关系进行了建模。所提可靠性评估方法修正了现有不考虑相关性方法对柔直换流阀可靠性评估结果,平均无故障时间从4.05年修正为5.20年,评估结果更加精确。

±500 kV柔性直流换流阀电场分布及绝缘特性研究

采用静电场有限元数值方法,对自主研发的±500 kV柔性直流换流阀的内绝缘和外绝缘特性进行了分析计算。按照子模块最大保护电压,校核换流阀的内绝缘特性;按照阀支架雷电冲击试验,校核换流阀的外绝缘特性。计算结果表明,自主化±500 kV柔性直流换流阀阀塔内部空气中最大电场强度为1.017 kV/mm,屏蔽系统最大电场强度为1.619 kV/mm,底部支撑绝缘子处最大电场强度为2.941 kV/mm。以3 kV/mm作为起晕场强判据,雷电冲击试验下,阀支架无起晕现象。试验结果表明,采用当前换流阀设计方案,换流阀顺利通过型式试验,无闪络、击穿放电现象,冷却系统无损坏。研究结果为±500 kV柔性直流输电系统换流阀绝缘设计提供了参考。

柔性直流换流阀光纤链路在线监测系统设计

柔性直流换流阀的核心控制系统由阀基控制设备和子模块控制器组成,它们之间通过光纤链路进行实时信息交互,实现柔性直流换流阀的控制与保护,一旦光纤链路发生通讯故障,对应的子模块必须旁路并退出运行,当冗余子模块数量不足时将导致系统跳闸,直接影响整个柔性直流系统运行的可靠性。在投运前或停电检修期间需要通过人工对光纤链路逐个检测、排查,不仅效率低,还容易因检测带来二次损坏。设计研发的光纤链路在线监测系统,可实时监测光纤链路的健康状态并提前预警,在检修时重点排查预警光纤链路,不仅提高检修效率更降低了因人工排查带来的二次损坏风险,同时避免了不健康的光纤链路继续恶化可能导致的子模块旁路或跳闸,从而保障柔性直流输电系统长期安全、稳定运行。

特高压柔性直流输电阀区接地故障保护策略

特高压柔性直流换流阀的全桥子模块数目足够多时,换流阀具有阻断故障电流的能力。在保护动作以后,只通过闭锁换流阀就能隔离交流连接线区域和上、下桥臂之间区域的接地故障。换流阀隔离刀闸与直流母线之间区域和高、低压换流阀隔离刀闸之间区域的接地故障,只能采取闭锁极的方法。而换流阀与换流阀隔离刀闸之间区域的接地故障,乌东德特高压混合直流工程采用了闭锁极的处理策略,另外提出了这一区域接地故障闭锁换流阀的处理策略。然后针对这两种处理策略分别给出了测量设备和保护配置,并提出了直流谐波差动保护和桥臂电抗器谐波差动保护解决在极中性母线侧的桥臂电抗和换流阀的引线上发生接地故障时差动保护灵敏性不足的问题。

基于k／n(G)模型的柔性直流输电系统换流阀可靠性建模与冗余性分析

采用电压源型换流器以及脉宽调制技术的柔性直流输电系统具有功率控制灵活、可向有源和无源网络输电、产生的谐波含量小等优点。文章主要对柔性直流输电换流器的换流阀进行可靠性建模与分析。首先介绍换流阀及其控制、冷却和保护系统的内部结构和功能。然后基于k/n(G)模型,以ABB公司StakPakIGBT换流阀为例,建立换流阀模块及其次级子模块的可靠性数学模型。通过计算,得到不同电压等级和不同冗余下的换流阀可靠性指标,最后选择合理的冗余方案。

柔性直流输电换流阀IGBT阀段压接工艺研究

柔性直流输电系统中,换流阀IGBT阀段因制造流程长、工序多、制造技术复杂、涉及难度太高,成为制约我国柔性直流输电事业发展的瓶颈。分析了目前换流阀IGBT阀段手动压接过程存在的问题,提出了IGBT阀段自动压接工装的工艺改进方案,阐述了阀段压接工装设计原理、阀段自动压接工艺要点、压接工艺流程以及手动及自动阀段压接各项指标的对比,分析了使用阀段压接工装后产生的经济效益、社会效益。通过长达一年的生产实践,充分证明了该工艺改进方案的有效性。

基于模型设计的柔性直流输电阀控装置软件开发方法

基于传统手写代码的柔性直流输电阀控装置软件开发方法存在产品可靠性低、调试周期长、不利于后续产品维护等问题,为解决这些问题,可采用以模型设计为核心的可视化编程方法开发柔性直流输电阀控装置软件。首先介绍基于模型设计方法的开发流程、阀控顺序控制模型和环流抑制整体控制策略模型搭建方法,然后对模型进行仿真验证和代码生成及部署,最后结合乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程进行现场运行试验,完成该软件成果的工程应用。基于模型设计的软件开发方法集控制策略验证及代码生成为一体,不仅提升了开发效率和产品可靠性,且具有可操作性强、可维护性高的特点。

刀闸拉合对柔性直流换流阀电磁干扰的仿真研究

为探究刀闸拉合对柔性直流换流阀的电磁干扰特性,针对刀闸拉合对柔直换流阀辐射电磁干扰试验,通过分析电磁干扰原理,在CST仿真软件中建立了仿真模型。基于TLM场路耦合计算方法开展了仿真计算,得出了电磁干扰试验中阀塔内各位置的辐射电磁干扰水平,探究了阀塔内不同高度位置的电磁干扰强度和屏蔽罩对电磁干扰水平的影响。结果表明:阀塔内各位置辐射电磁干扰频谱的峰值基本出现在0.7 MHz附近;一般情况下,高度对低频电磁干扰水平有一定影响,对高频电磁干扰水平影响很小,不同位置处随着高度的增大电场强度幅值变化情况不一致;在阀塔内靠近屏蔽罩的位置,屏蔽罩的电磁干扰屏蔽作用明显,在阀塔内离屏蔽罩较远的位置,屏蔽罩的电磁干扰屏蔽作用有限。

±800 kV柔性直流换流阀阀塔均压优化设计

柔性直流输电工程已迈入特高压时代,现有柔性直流换流阀(VSC阀)的均压屏蔽设计已无法满足特高压应用场合。为解决±800 kV VSC阀塔顶部均压管母表面电场强度过大的问题,文中首先利用PTC Creo与ANSYS联合建模技术完成复杂阀塔结构的三维建模与静电场有限元仿真,通过增加与顶部均压管母等电位连接的顶部屏蔽板,有效降低阀塔顶部均压管母及子模块的表面电场强度。然后,提取顶部屏蔽板增加前后的阀塔对地寄生电容参数,分析顶部屏蔽板对操作冲击下模块电压分布的影响。最后,研究阀塔不同均压部件间距对最大电场强度分布的影响,完成±800 kV VSC阀塔均压优化设计,并在阀塔样机上进行冲击电压试验。文中所提优化措施提升了VSC阀在特高压应用场景的安全运行能力,为VSC阀在特高压柔性直流输电工程的应用及设计提供借鉴。

高压大容量柔性直流换流阀可靠性提升关键技术研究与工程应用

柔性直流技术在国际范围内得到了广泛应用。我国柔性直流技术发展迅速,直流电压达到了500kV,容量达到了3000MW。换流阀是柔性直流系统的核心设备,工程实践表明,早期柔性直流换流阀运行可靠性与常规直流相比仍存在差距。全面调研了影响柔性直流换流阀运行可靠性的关键因素,提出了提高柔直工程可靠性的标准化设计方案和从严试验考核要求,并在渝鄂背靠背直流工程和张北柔性直流电网工程中进行推广应用,最终通过工程实践验证了可靠性提升设计方案的有效性。

柔性直流换流阀IGBT过流失效研究

IGBT过流失效极易导致模块爆炸、水冷系统漏水甚至换流阀停运,是危害柔性直流输电系统安全运行的重要因素之一。基于模块多电平柔性直流换流阀结构特点和运行工况,总结分析了柔性直流换流阀IGBT的短路过电流、脉冲式过电流和续流二极管过电流这3种过流失效类型及其特征;结合MMC换流阀的工作原理及特点,提出了IGBT 3种过流方式的保护方案及参数配置方法;通过±420 kV/1250 MW换流阀采用的3300 V/1500 A焊接型IGBT器件进行了失效分析与保护方案的试验验证,试验结果证明了过流失效分析的正确性和过电流保护方案的有效性。

基于Flowmaster的柔性直流换流阀水路仿真研究

冷却水路是柔性直流(柔直)换流阀的重要组成部分,各支路流量分布是否均匀将直接影响柔直换流阀的可靠运行。此处基于一维流体仿真软件Flowmaster对柔直换流阀塔主进出水管分布进行研究,并与试验结果进行对比,验证了仿真计算的准确性,并为柔直换流阀冷却水路设计提供一种设计验证依据。

柔性直流换流阀功率模块绝缘试验下的电场仿真分析

为提高柔性直流换流阀功率模块绝缘设计的可靠性,实现其优化设计,文中主要针对功率模块绝缘试验的实施方法进行研究,提出了一种柔性直流换流阀功率模块电场仿真分析方法。通过对功率模块的工作原理进行分析,建立了功率模块计算模型。进而根据柔性直流换流阀功率模块绝缘试验及电场仿真计算方法,设定相应的边界条件,采用ElecNet电场仿真软件分析了绝缘试验电压下功率模块内部电场的分布特性,最终得到其内部出现较大场强的位置以及对应的最大场强值。对比绝缘试验结果,验证了该电场仿真分析方法的有效性和正确性。文中证明了该方法可为功率模块安全可靠地通过绝缘试验提供保证,从而减小设计周期、节省研发成本。

特高压柔性直流阀厅空调气流组织设计模拟研究

为研究龙门换流站特高压柔性直流阀厅不同空调送回风方案下的温度场、风速场分布,明确特高压柔性直流阀厅的空调系统送回风方案,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟软件Fluent对比下送上回和侧送下回2种送回风方案,对阀厅内的气流组织进行模拟分析。通过对特征截面温度场和风速场的分析,发现采用下送上回式方案,阀厅温度场、风速场更为均匀,能最为有效地降低发热阀体表面温度;因此,对于特高压柔性直流阀厅空调系统,采用下送上回空调送回风方案更为合理。特高压柔性直流高端阀厅项目建筑体量大、内部设备发热量大,采用CFD软件进行数值模拟,有助于提前判断空调方案气流组织、降温程度的优劣,从而指导空调气流组织设计,为类似工程空调系统设计提供参考。