直流输电换流阀EPDM密封垫可靠性研究

文章以EPDM橡胶为基体,制备了不同配方和硫化工艺的EPDM密封垫产品,并对其电性能、力学性能进行了测试。同时,开展了EPDM密封垫可靠性的研究,设计出一种电腐蚀加速老化试验系统,等效模拟直流输电换流阀EPDM密封垫真实的老化环境,并探讨了橡胶腐蚀老化的机理。试验结果表明:直流输电换流阀去离子冷却水中的漏电流会腐蚀密封垫基材表面,使分子链中硫元素被电离;在长时间作用下,橡胶逐渐老化;在高速水流的持续冲刷作用下造成橡胶进一步腐蚀与降解,最终老化失效。然而,具有低导电性、高密度的硫-硫键维持网络以及漏电流释放电极都能有效提高EPDM密封垫耐电腐蚀水平,减缓老化并且延长使用年限。

高压直流输电换流阀阻尼电容器故障机理分析和防范对策研究

详细论述了高压直流输电换流阀阻尼电容器的电气工作原理以及不同类型阻尼电容器的工艺结构和电气特性,对该电容器运行中出现故障的机理进行了分析,通过仿真及大量冲击放电试验结果的对比,说明大电流冲击下不同类型阻尼电容器元件结构及材料对其电气参数的影响,得出金属铝箔式电容器耐电流冲击特性更优,更适合作为高压直流输电换流阀阻尼电容器的结论。

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。

高压直流输电换流阀TCU单元故障测试方法研究

在科技的牵引下,高压直流输电换流阀应用领域逐渐广泛,高压直流输电换流阀的使用,大大提升安全性。但是关于其TCU单元的检测技术尚不成熟,针对TCU控制单元较为完整、有效的测试系统还不具备,在这样的前提下,设计并实现较为完整的换流阀性能检测和核心单元的测试,具有重大研究意义。在实际工作中,将科学TCU测试方法高质量、巧妙融合到检测TCU故障方式中,可以精准实现测试数据分析,成功定位故障部件,体现测试方法设计合理的同时,也满足工程应用需求,对今后的高压直流输电工程的优化投建和长效运行意义较大。

高压直流输电换流阀水冷系统泄漏检测方法研究

文章以±800 k V穗东换流站双极阀冷系统为例,对高压直流输电换流阀冷却系统泄露保护的检测方法进行了研究包括对于换流阀冷却系统的原理的介绍、换流阀冷却系统泄露常见的故障进行了分析,并提出了相应的解决方法,最后建立了相对完整的换流阀冷却系统泄露检测以及处理的方法为高压直流输电换流阀冷却系统泄露保护提供了现实的技术基础。

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。

直流输电换流阀阻尼系统特性分析

较好的设计阻尼系统,才能使直流输电换流阀在得到保护的同时,有效提高自身性能。基于这种认识,在分析直流输电换流阀阻尼系统结构的基础上,对换流阀阻尼系统的电抗器阻尼特性、限制震荡电流特性、限压特性和损耗特性展开了分析,从而为关注这一话题的人们提供参考。

合成试验方法在VSC-HVDC换流阀短路电流试验中的应用

合成试验方法是用多套电源分别提供试品在试验中所需应力的试验方法。为检验由模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)构成的电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)换流阀设计的正确性及其对暂态工况应力的耐受性,研究了MMC阀暂态运行试验的试验方法,分析了与过电流关断试验和短路电流试验相关工况的应力,提出了2种等效试验方法,并将合成试验方法应用于试验电路的设计中,给出了试验电路与实际工况下阀的应力波形,结合关键应力等效性分析,验证了上述试验方法和试验电路的正确性和有效性。

VSC-HVDC换流阀过电流关断试验方法

过电流关断试验是柔性直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)换流阀暂态试验之一,是为了检验换流阀设计的正确性及对桥臂直通工况应力耐受性进行的试验。研究阀过电流关断试验的试验方法,分析桥臂直通工况下的应力,提出等效试验方法并设计试验电路,最后给出试验电路中阀的应力波形与实际工况下应力波形的对比,结合关键应力等效性分析,验证试验方法和试验电路的等效性。

特高压直流换流阀分布电容分析与测试

分布电容是影响特高压直流换流阀冲击电压特性的重要因素,在换流阀设计过程中需要进行优化控制。提出特高压换流阀系统多导体分布电容复杂电路网络的等效简化方法,研究分布电容影响冲击电压特性的机理,分析通过改善分布电容实现多级串联单元均压设计的方法。在此基础上,提出特高压工程双12脉动换流阀多阀塔分布电容简化分析模型和理论计算方法。研究大尺寸、多分立导体装备的分布电容测试方法,提出实验室条件下阀厅边界条件等效方法,测量引线误差控制方法和测量导体排列组合方法,在特高压直流换流阀真型阀塔上开展分布电容测试,验证了理论分析方法的准确性,获得了分布电容特性。

换流阀杂散电容计算及其对MMC电压应力水平的影响

换流阀为柔性直流输电系统的核心设备,由于设备结构等因素,换流阀存在杂散电容可能会影响换流阀的电压应力水平。首先建立换流阀的三维有限元电场分析模型,通过电场分析的方法得到换流阀的杂散电容;然后在其基础上建立包含换流阀杂散电容的MMC-HVDC系统宽频带模型;并分别计算MMC-HVDC系统在正常运行和故障工况下换流阀的电压应力水平;并以此指导换流阀的设计与优化。研究表明:MMC杂散电容会导致故障工况下MMC换流阀电压应力水平的增加。

混合气体保护脉冲TIG工艺在UHVDC阀冷管道预制的应用

在构建全球能源互联电网的过程中,UHVDC主要用于高电压、大容量、远距离的直流输工程。换流阀冷却设备是UHVDC中重要核心设备,使用电导率<0.1μS/cm的超纯水冷却介质,介质流体管道采用304L或316L奥氏体不锈钢材质,针对设备特殊工况要求和母材材质特点,经过深入调研及试验,优化并推广应用了一种零间隙混合气体保护脉冲TIG。该工艺采用零间隙组对装配,焊件装配效率同比提升150%,采用3%H 2+97%Ar低比例混合气体保护,在焊接热输入下降10%的条件下,焊接效率同比提升50%,采用低频异步脉冲控制焊缝成形,一次焊接质量合格率达到98.6%以上。该工艺极大的缩短了焊接准备时间,提高了焊接加工效率,经实际推广验证,取得了良好的经济效益和社会效益。

基于有限元的模块化多电平换流器绝缘结构分析

模块化多电平柔性直流输电换流阀中分别采用了固体绝缘和空气绝缘结构,其中空气绝缘结构是比较薄弱的一个环节,实际运行或者试验中容易发生局部放电等绝缘故障。采用三维有限元电场计算方法,通过电场分布来分析模块化多电平柔性直流输电换流阀中空气绝缘结构。在换流阀空气绝缘结构分析中,分别对换流阀层间空气间隙中、换流阀外表面空气介质中以及阀厅中阀塔之间空气间隙中的电场进行计算。通过空气间隙中电场强度和电场分布情况来分析空气绝缘介质的绝缘强度,并指导换流阀绝缘结构的设计。

浮子型漏水检测装置电场分布优化研究

为了改善换流阀底屏蔽电场分布,保证换流阀的绝缘性能和安全运行,利用有限元分析软件对浮子型漏水检测装置对换流阀底屏蔽电场分布的影响进行了仿真计算分析,并对其结构进行优化设计,研究结果表明:采用优化后的浮子型漏水检测装置,电场强度大小由原来的1890kV/m减小到1670kV/m,场强减小11.6%,电场分布效果更好,同时该装置已通过绝缘型式试验验证并应用于工程,提高了漏水检测装置的可靠性,优化了电场分布,确保了工程设备的安全运行。