An Operational Test Method for VSC-HVDC Valves Based on Modular Multi-level Converters

为给基于模块化多电平换流器（modular multi-levelconverter,MMC）的电压源换流器高压直流输电（voltagesourced converter HVDC,VSC-HVDC）换流阀提供有效的检验手段,以验证其设计的正确性及其运行可靠性,对换流阀的运行特性和关键应力进行分析,提出基于原理等效的MMC阀运行试验方法,设计试验电路并阐明其运行机理。搭建的PSCAD电磁暂态仿真模型和实际的试验验证证明了试验方法的正确性和有效性。

用于HVDC控制保护系统闭环测试的RTDS建模

以西北—华中直流联网工程(灵宝工程)为例,给出了基于实时数字仿真器RTDS(RealTimeDigitalSimulator)的高压直流输电(HVDC)控制保护设备闭环测试方法、系统构成。针对RTDS中缺乏工程设计的滤波器,采用等调谐锐度法建立了等效滤波器的模型。为使闭环系统有所参照及RTDS可脱离控制保护设备单独运行,设计了一内部控制系统。所建模型已用于灵宝工程控制保护设备的实验室测试中,设计规范、内部控制和外部装置控制间的结果对照表明所建系统模型正确。所使用方法及经验可推广到今后HVDC控制保护设备的测试中。

柔性直流输电舟洋换流站无源HVDC启动试验中典型故障分析

介绍了舟山多端柔性直流输电工程舟洋换流站无源HVDC启动时的两起典型故障,分别为无源HVDC方式下直流控制保护系统手动切换试验失败、模拟阀控系统故障冗余切换试验失败。对故障原因进行了深入分析,并提出了解决方案。解决方案经试验验证有效,可作为后续柔性直流输电工程控制保护系统设计的参考。

HVDC换流阀合成试验控制及保护系统设计与开发

随着高压直流输电技术的发展,换流阀的额定容量大幅增长。传统的背靠背装置受装机容量限制,已很难适应试验需求。合成试验回路有独立的电压源和电流源,通过控制辅助阀的通断,为试验提供所需的电压和电流,是目前较好的替代方法。文中介绍了合成试验控制及保护系统的硬件结构、工作原理及软件配置。动态模拟试验结果证明该系统能很好地实现各项试验要求。

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。

HVDC和FACTS控制与保护系统的实时测试技术

阐述了HVDC和FACTS控制与保护系统实时测试技术的发展和应用情况。分析了实时测试的步骤和内容,实时测试对仿真步长、等值系统及仿真模型的要求。论述了模拟仿真器与数字实时仿真系统各自的特点及数模混合实时仿真系统的结构和应用情况。提出了先进的集成混合实时仿真系统和实时数字混合接口的原理、数据交互方式和电压预测技术,对经济有效地扩大实时测试系统的规模具有重要意义。

直流断路器全工况串联型合成等效试验方法

混合式高压直流断路器作为直流电网的关键设备之一,完备的型式试验是保证其挂网运行时快速、可靠清除故障电流和故障恢复的重要手段。为了更好地等效混合式直流断路器分断及故障恢复过程中的高电压与大电流工况,研究了混合式直流断路器开断大电流和故障清除失败情况下的重合闸全过程等效性评价指标,提出了一种新型串联式的全压全流合成等效试验方法,通过适当的控制方式,方案可以在不过多增加控制复杂度,实现试验全工况等效,并通过对电容器组的高效复用,降低了试验的成本。在该方案中,试验回路由大电流回路和高电压回路串联,通过大电流回路单独提供开断电流,在断路器开断结束后投入高压试验回路,两个回路共同作用提供开断后稳态电压和重合闸的二次电流。通过对4 kV/8 kA断路器进行开断及重合闸实验,验证了该试验回路的可行性,并针对500 kV/25 kA工况下的断路器对比了该试验回路与现有并联合成试验回路,结果表明串联式的全压全流合成试验方法在等效性、二次控制简易性和经济性方面存在优势,为直流断路器全工况等效试验提供另一种可选择方案。

±800kV换流变阀侧套管温度场仿真与大电流温升试验分析

随着我国高压直流输电工程的发展,输送功率不断提升,胶浸纸(resin impregnated paper,RIP)套管的发热问题越发突出。面对±800k V特高压直流输电工程进一步提升输送容量的挑战,为避免RIP套管发热严重、温度过高带来的安全问题,提出了一种RIP换流变阀侧套管的设计方案,并通过仿真模拟与温升试验进行验证。首先,在套管设计方案中,通过引入衬管结构、增加导体直径等手段来降低热点温度;然后,提出了一种针对RIP套管温度场的改进计算方法,对套管热设计进行了仿真校核;最后,对基于该设计方案制造的套管进行了温升试验考核。仿真与温升试验结果表明:该文提出的RIP换流变阀侧套管可以满足工程要求,其载流量(等效工频电流)可达6736 A。

±500kV HVDC换流阀冲击试验技术

±500kV高压直流输电(HVDC)换流阀绝缘型式试验是目前国际上最高电压等级的换流阀绝缘试验。冲击试验是换流阀绝缘型式试验中的难点,对试验回路及设备的要求很高,试验难度很大。文章以三峡—上海直流输电工程用±500kVHVDC换流阀的完整四重阀试验为例,介绍了其结构、负荷特性,以及换流冲击试验和单阀冲击试验技术,并给出了部分试验结果。试验结果表明,该阀的内部参数设计满足技术要求。

模块化多电平HVDC换流阀运行试验主回路数学模型及参数设计

研究了模块化多电平HVDC换流阀运行试验主回路参数的计算方法和选取原则,通过分析主回路关键设备的能量交换过程,建立了相关电气量基于开关函数的时域解析数学模型,说明了主设备参数选取对电气量特性的影响,提出了综合考虑电路试验能力和试验波形质量等因素的主回路参数设计方法。最后用PSCAD/EMTDC仿真软件对设计实例进行分析。仿真结果表明所建立的数学模型能够准确反映电气量的物理特征和影响因素,基于该方法进行运行试验主回路参数的选取能够达到预期的设计效果。

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。

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。

柔性直流输电用干式直流电容器工况验证试验回路研制

干式直流电容器作为柔性直流输电换流阀的核心组件,尚未开展阀组级工况试验验证。通过对目前实验室条件下换流阀组件运行情况的调研,确定采用被试阀段与陪试阀段对拖运行的拓扑,以满足验证试验回路构建的要求。通过仿真分析和系统试验,证明在满足经济性和实用性要求下,正常工作时回路各阀段至少需要5个子模块串联。考虑到该试验回路需要针对不同型号规格的电容器开展运行试验,叠层母排采用了特殊的设计,方便参数测量和电容器更换。

用于HVDC晶闸管模块运行试验的新合成试验回路

现代晶闸管阀的高额定容量使其难以在试验室用背靠背试验回路进行试验,用合成试验回路对晶闸管阀的设计进行验证是一种替代方法。设计合成试验回路的核心在于,如何正确地再现作用在晶闸管阀上的负荷。为此,重点描述了换流阀在4种运行状态下的电压和电流负荷。ABBPowerSystems开发了一种新的合成试验回路,正确地再现了运行中施加在HVDC晶闸管阀上的电压和电流负荷。验证试验表明,该回路的设计是成功的。

Whqs-500型HVDC换流站带电清扫装置性能试验

对HVDC换流站使用的Whqs-500型直流污秽带电清扫装置的绝缘杆、绝缘软管(含清洗液)、绝缘绳等三大部件进行电气和机械性能试验,验证了各部件的安全性。对装置整机进行耐压和泄漏电流试验,验证了装置的整机安全性。现场实际运行试验表明,该带电清扫装置操作灵活方便,清扫效果良好,可以实现对带电HVDC换流站内污秽支柱绝缘子的清扫。

含串补输电和VSC-HVDC输电的风电场并网系统次同步振荡机理研究

针对交—直互联系统的次同步振荡问题,利用复转矩系数法研究含串联电容线路的风电场经VSC-HVDC系统并网的次同步振荡机理。首先,利用小信号模型推导了转速变化对发电机电磁转矩的变化量;然后基于直流输电的控制参数、控制策略、直流线路长度等方面来研究系统次同步振荡影响因素,利用测试信号法得到系统阻尼特性;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件进行时域仿真验证。研究表明,比例系数越大,时间常数越小,系统越容易发生次同步振荡;在抵御系统次同步振荡能力方面,直流输电送端采用定交流电压控制方式要强于定无功功率控制方式;直流线路越长,为系统提供正阻尼越大,直流电压波动越小。

HVDC换流变压器技术及现场维修情况

介绍了高压直流输电(HVDC)变压器及平波电抗器的磁芯设计、高压直流绕组设计、导线引出端(换流阀绕组)、直流套管设计方案,举例说明了高压换流变压器的制造过程与传统变压器制造过程的不同.并通过高压换流变压器试验,说明如材料、环境等条件对直流工作的影响.最后介绍了一些高压换流变压器的现场维修经验.

舟山HVDC系统的现场调试

介绍了我国第一个直流输电工程现场调试情况。讨论了系统起动时投入旁路对(BPP)产生的反极性高电压和由此引起的误触发而造成起动失败的原因。

HVDC换流阀非周期触发试验方法

高压直流输电(HVDC)换流阀单阀非周期触发试验是换流阀绝缘型式试验中的难点。按照IEC 60700-1标准要求,通过对实际应力的分析及试验电路拓扑的设计,给出了满足工频补能型换流阀要求并可兼容换流阀抗电磁干扰试验的试验电路。在上述研究的基础上,顺利完成了宁东-山东直流输电工程±660kV HVDC换流阀的非周期试验,复现了工程中的非周期触发电压、电流应力。试验电压峰值达685kV,电流峰值为8.1kA,最大电流变化率达到1.4kA/μs,均满足实际工程中非周期触发试验应力的要求,并考验了换流阀的电流和电压耐受能力。试验结果表明宁东工程换流阀能够耐受规定的非周期触发应力。该试验电路设计合理,准确反映了晶闸管导通后前10μs的电压、电流应力,并实现了各强应力源μs级的时序配合。

HVDC输电用直流滤波电容器交流热稳定性试验电压的计算

本文按照国标GB/T 20993—2012《高压直流输电系统用直流滤波电容器及中性母线冲击电容器》关于热稳定性试验的基本要求,提出了直流滤波电容器交流热稳定性试验电压的计算方法,并结合工程实际给出了具体的算例,供有关技术人员参考。