±1100kV/5455A特高压直流换流阀饱和电抗器散热设计与研究

饱和电抗器是换流阀中保护晶闸管的关键部件,运行时饱和电抗器铁心产生的损耗导致铁心温度升高,严重情况下会导致饱和电抗器失效,从而威胁换流阀的安全运行。为降低饱和电抗器铁心温度,确保特高压直流工程可靠性,必须研究铁心散热性能并优化饱和电抗器结构。首先,研究了壳式饱和电抗器内部结构,分析了铁心散热的机理;然后,通过对饱和电抗器内外部结构的优化,为±1100 kV/5455 A特高压直流工程设计开发了一款螺旋结构的饱和电抗器,运行时外壳周围形成多重散热风道,优化了散热效果;最后,基于光纤测温原理,在饱和电抗器样机内部铁心表面预埋测温光纤,并在合成试验平台上对饱和电抗器进行长期连续额定负荷运行工况下的铁心测温试验。结果表明:螺旋式饱和电抗器相比于普通壳式饱和电抗器铁心温度大大降低,满足特高压直流工程对饱和电抗器运行可靠性的要求。

用于光控阀改造的壳式电抗器的设计及验证

常规直流换流阀中每个阀模块都包含有至少一台饱和电抗器,其作用是保护晶闸管不被过大的电流电压变化率损坏。目前工程中应用的饱和电抗器主要有芯式和壳式两种结构,分别应用于光控型和电控型换流阀中,但芯式电抗器由于设计问题在工程中曾出现铁心下沉、接口漏水等故障,而壳式电抗器则表现为稳定可靠,因此研制完全可替代的壳式电抗器用于光控阀改造十分关键。首先对新壳式电抗器的结构安装、电气及水路连接进行了设计,使其完全兼容光控阀,随后基于芯式和壳式两种饱和电抗器的等效电气模型进行仿真对比,并分析模型及参数对于输出特性的影响规律,从而得出新壳式电抗器的主参数设计原则,最后对新壳式电抗器进行了铁心测温及可替代性验证,试验结果表明,新壳式电抗器发热合理,对晶闸管保护作用较芯式电抗器更优,满足光控阀改造需求。