專利名稱：一種直流輸電換流閥故障電流實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流輸電換流閥檢測(cè)裝置，具體涉及一種對(duì)換流閥適應(yīng)故障 能力的故障電流實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
隨著高壓直流輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的逐步推廣，電力傳輸中的核心部 件——高壓直流輸電換流閥，其工作的可靠性成為電力系統(tǒng)安全的關(guān)鍵。對(duì)換流閥進(jìn)行的 運(yùn)行試驗(yàn)，是驗(yàn)證高壓直流輸電換流閥設(shè)計(jì)和制造水平、提高其可靠性的重要手段。故障電 流試驗(yàn)作為運(yùn)行試驗(yàn)的重要組成部分，其主要目的是驗(yàn)證換流閥承受短路電流引起的最大 電流、電壓和溫度應(yīng)力作用的設(shè)計(jì)是否正確的，主要包括以下兩種試驗(yàn)a)后加正壓的單波次故障電流試驗(yàn)——抑制一個(gè)最大幅值的單波次故障電流，從 最高溫度開(kāi)始的，跟著閉鎖發(fā)生的反向和正向電壓，包括任何甩負(fù)荷造成的過(guò)電壓；b)無(wú)后加正壓的多波次故障電流試驗(yàn)——在與單波次試驗(yàn)相同的條件下，直到斷 路器跳間前，繼續(xù)存在多波次故障電流，但不再施加正向電壓，最后一個(gè)故障電流波后不再 施加電壓。目前國(guó)際上普遍采用合成試驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行直流輸電換流閥的故障電流試驗(yàn)，如申 請(qǐng)?zhí)枮?00810236505. 2中公開(kāi)了 “一種高壓直流輸電換流閥運(yùn)行試驗(yàn)的合成方法”，從電 力系統(tǒng)取能后，再投入電流源對(duì)試品閥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用了獨(dú)立的電壓源和電流源，減少了試 驗(yàn)設(shè)備的容量，降低了試驗(yàn)設(shè)備的費(fèi)用，但和ABB公司、西門子公司進(jìn)行同樣試驗(yàn)的方法一 樣利用大電流回路6脈沖整流橋通過(guò)模擬橋臂短路來(lái)提供所需的故障電流，諧振高壓回 路提供所需的試驗(yàn)電壓，采用這種試驗(yàn)方法，試驗(yàn)對(duì)供電系統(tǒng)的沖擊很大，同時(shí)要求供電系 統(tǒng)具有非常高的短路容量，不利于供電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定，容易影響該供電系統(tǒng)中其余負(fù)荷 的正常運(yùn)行，同時(shí)用于隔離高壓回路和大電流回路的隔離閥將經(jīng)受同試品閥相同的故障電 流強(qiáng)度，這極大的降低了試驗(yàn)裝置的安全行和可靠性，此外通過(guò)電力系統(tǒng)提供的故障電流 的電流峰值和持續(xù)時(shí)間可調(diào)性差，不靈活。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)中(1)換流閥實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的故障電流對(duì)電力系統(tǒng)的沖擊性問(wèn) 題，(2)電力系統(tǒng)為容納故障電流而需要高短路容量問(wèn)題，(3)電力系統(tǒng)提供的故障電流的 電流峰值和持續(xù)時(shí)間可調(diào)性差、不靈活的問(wèn)題。本實(shí)用新型提供一種可進(jìn)行單波次、多波次 試品換閥故障電流實(shí)驗(yàn)的裝置，本方案在故障電流產(chǎn)生時(shí)與電力系統(tǒng)斷開(kāi)連接，并且利用 調(diào)整補(bǔ)能回路的電壓和諧振回路參數(shù)，實(shí)現(xiàn)故障電流峰值和持續(xù)時(shí)間調(diào)整，具體方案如下 一種直流輸電換流閥故障電流實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置，包括高壓小電流回路和低壓大電流回路，其 特征在于，所述檢測(cè)裝置包括故障電流回路，所述高壓小電流回路、低壓大電流回路和故障 電流回路分別與試品換流閥Vt串接。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式所述故障電流回路連接在試品換流閥Vt與電力系統(tǒng)之間。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式所述高壓小電流回路包括高壓回路、電容C、電感 Li、隔離閥V21和隔離閥V22 ；所述高壓回路、電感Ll和試品換流閥Vt依次串接，所述電容 C 一端接在電感Ll與高壓回路之間，另一端接在試品換流閥Vt和高壓回路之間，所述隔離 閥V21、隔離閥V22并聯(lián)后串接在電感Ll和試品換流閥Vt之間；所述低壓大電流回路包括 隔離閥V41和6脈動(dòng)整流橋，所述隔離閥V41、6脈動(dòng)整流橋和試品換流閥Vt依次串接組成 回路。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式所述故障電流回路包括分別與試品隔離閥Vt串接 的相同諧振回路A、諧振回路B和諧振回路C。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式所述諧振回路A由補(bǔ)能回路、開(kāi)關(guān)Si、電感Lrl、隔離 閥V61、試品隔離閥Vt和電容C3依次串接構(gòu)成；所述諧振回路B由補(bǔ)能回路、開(kāi)關(guān)S2、電感 Lr2、隔離閥V62、試品隔離閥Vt和電容C4依次串接構(gòu)成；所述諧振回路C由補(bǔ)能回路、開(kāi) 關(guān)S3、電感Lr3、隔離閥V63、試品隔離閥Vt和電容C5依次串接構(gòu)成。本實(shí)用新型首先通過(guò)高壓回路和大電流回路的6脈沖整流橋利用電流加熱原理 對(duì)試品換流閥進(jìn)行加熱，以達(dá)到IEC標(biāo)準(zhǔn)60700-1的故障電流試驗(yàn)運(yùn)行前的試驗(yàn)要求，即， 使試品換流閥或者試品換流閥組件運(yùn)行達(dá)到最大持續(xù)運(yùn)行晶閘管結(jié)溫，而后由故障電流回 路提供所需的故障電流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，本方案避免了 ABB，西門子試驗(yàn)方案中，需要6脈沖整流 橋所接電力系統(tǒng)提供故障電流，而采用單獨(dú)的電路產(chǎn)生故障電流，防止了對(duì)電力系統(tǒng)的短 路沖擊。本方案由多個(gè)同樣的、獨(dú)立諧振電路組成，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制，對(duì)試品換流閥進(jìn)行多波 次故障試驗(yàn)，增大試驗(yàn)裝置的安全性，并且采用一組電抗器配置，降低了試驗(yàn)裝置的體積以 及造價(jià)，利用調(diào)整補(bǔ)能回路的電壓實(shí)現(xiàn)故障電流峰值和持續(xù)時(shí)間的靈活性、可調(diào)性。

圖1本實(shí)用新型電路連接原理圖圖2本實(shí)用新型單次諧振回路示意圖圖3本實(shí)用新型單波次故障電流試驗(yàn)觸發(fā)時(shí)序圖圖4本實(shí)用新型多波次故障電流試驗(yàn)觸發(fā)時(shí)序圖
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本方案主要包括高壓小電流回路，低壓大電流回路和故障電流回路 三部分，其中各回路中的高壓、低壓、大電流、小電流標(biāo)準(zhǔn)全部與IEC的60700-1中的標(biāo)準(zhǔn)一 致。故障電流回路包括多個(gè)諧振回路，各諧振回路與高壓小電流回路和低壓大電流回路與 試品換流閥Vt串接，由諧振回路單獨(dú)提供故障電流，可以降低試驗(yàn)裝置容量，試品換流閥 Vt需要的電壓、電流分別用高壓小電流回路，低壓大電流回路構(gòu)成，比一個(gè)試驗(yàn)裝置提供電 壓、電流總?cè)萘恳?，?dú)立的故障電流回路可降低對(duì)系統(tǒng)的沖擊。故障電流回路連接在試品換流閥與電力系統(tǒng)之間，包括諧振回路A、諧振回路B和 諧振回路C，其中補(bǔ)能回路、開(kāi)關(guān)Si、電感Lrl、隔離閥V61、試品換流閥Vt和電容C3依次串 接組成諧振電路A ；補(bǔ)能回路、開(kāi)關(guān)S2、電感Lr2、隔離閥V62、試品換流閥Vt和電容C4依次 串接組成諧振電路B ；補(bǔ)能回路、開(kāi)關(guān)S3、電感Lr3、隔離閥V63、試品換流閥Vt和電容C5依次串接組成諧振電路C。補(bǔ)能回路用于對(duì)電容C3、電容C4和電容C5充電，調(diào)整補(bǔ)能回路的 電壓可以改變電容C3、電容C4和電容C5的放電電壓，進(jìn)而改變實(shí)驗(yàn)所需的故障電流峰值， 通過(guò)改變諧振回路的參數(shù)可以改變故障電流的持續(xù)時(shí)間。低壓大電流回路包括隔離閥V41和6脈動(dòng)整流橋，其中隔離閥V41、6脈動(dòng)整流橋 和試品換流閥Vt依次串接組成回路。高壓小電流回路包括高壓回路、電容C、電感Li、隔離閥V21和隔離閥V22，其電路 連接為高壓回路、電感Li、試品換流閥Vt依次串接，電容C 一端連接在電感Ll與高壓回 路之間，另一端連接在試品換流閥Vt和高壓回路之間，隔離閥V21、隔離閥V22并聯(lián)后串接 在電感Ll和試品換流閥Vt之間。高壓回路對(duì)電容C進(jìn)行補(bǔ)能，高壓回路補(bǔ)能電壓大于故 障電流中補(bǔ)能回路的電壓，而且高壓回路的電壓可以視實(shí)驗(yàn)情況及試品換流閥Vt的情況 進(jìn)行調(diào)整。本方案具體工作過(guò)程如下 首先對(duì)試品換流閥Vt加熱進(jìn)行穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)，以達(dá)到IEC標(biāo)準(zhǔn)60700-1的故障電流試 驗(yàn)運(yùn)行前的試驗(yàn)要求(使換流閥或者換流閥組件運(yùn)行達(dá)到最大持續(xù)運(yùn)行晶閘管結(jié)溫)。首 先觸發(fā)低壓大電流回路中的隔離閥V41啟動(dòng)大電流回路，使試品換流閥Vt上通過(guò)電流，然 后觸發(fā)隔離閥V21/V22接通高壓小電流回路，使試品換流閥Vt承受正反向跳變電壓，直至 穩(wěn)定，使試品換流閥Vt上電流值達(dá)到5000A，電壓值在試品換流閥Vt為5個(gè)晶閘管級(jí)時(shí)達(dá) 到14kV，試品換流閥Vt為6個(gè)晶閘管級(jí)時(shí)達(dá)到16kV，運(yùn)行至穩(wěn)態(tài)最大結(jié)溫后，開(kāi)始進(jìn)行故 障電流試驗(yàn)。進(jìn)行故障電流試驗(yàn)之前用補(bǔ)能回路將C3、電容C4和C5均沖壓至合適電壓，根 據(jù)試驗(yàn)要求的故障電流持續(xù)時(shí)間和峰值的不同，電容C上電壓不同(電容C充電電壓范圍 為0-4kV)，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)Si、開(kāi)關(guān)S2和開(kāi)關(guān)S3，從而避免對(duì)系統(tǒng)的沖擊，并保證充電時(shí)間。如圖1、2所示，觸發(fā)隔離閥V61，電感Lr 1與電容C3構(gòu)成諧振回路，電容C3通過(guò)電 感Lrl、隔離閥V61、試品換流閥Vt放電，產(chǎn)生一個(gè)故障正弦半波電流，這個(gè)正弦半波電流即 為單波次故障電流，也就是試驗(yàn)試品換流閥Vt所需的故障電流，以上完成一次單波次的故 障電流實(shí)驗(yàn)。如圖3所示，單波次故障電流的換流閥觸發(fā)時(shí)序，首先觸發(fā)隔離閥V61，故障電流 回路電感Lrl和電容C3諧振形成一個(gè)正弦半波電流通過(guò)試品換流閥Vt ；然后觸發(fā)隔離閥 V21，使電容C和電感Ll構(gòu)成一個(gè)諧振回路，從而使電容C上的電壓反向；然后觸發(fā)隔離閥 V22，使電容C上電壓加在試品換流閥Vt上，之后控制高壓補(bǔ)能回路將電容C上電壓從負(fù)變 為正向電壓，同時(shí)觸發(fā)隔離閥V21使正向電壓可以加在試品換流閥Vt上，與實(shí)際工程中換 流閥承受的正向電壓峰值相同。由于實(shí)際工況中在單次波故障后換流閥上承受的電壓波形 為從反向電壓上升為正向電壓，觸發(fā)隔離閥V21和隔離閥V22是為了使試品換流閥Vt上的 電壓與實(shí)際一致。根據(jù)試驗(yàn)要求的故障電流持續(xù)時(shí)間和峰值的不同，故障電流部分的補(bǔ)能回路電壓 具有連續(xù)可調(diào)性，通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)能回路加在電容C3上的充電電壓來(lái)調(diào)節(jié)正弦半波電流幅值， 通過(guò)調(diào)節(jié)諧振回路參數(shù)，調(diào)節(jié)諧振回路的半波振蕩周期，在試品換流閥Vt上通過(guò)的電流過(guò) 零時(shí)刻，觸發(fā)隔離閥V22，將高壓回路的負(fù)向高電壓施加在試品換流閥Vt上，在高壓補(bǔ)能回 路將電容C上電壓從負(fù)變?yōu)檎螂妷?，同時(shí)觸發(fā)隔離閥V21，將正向高壓加與試品換流閥Vt 上。[0025]如圖4所示，多波次故障電流試驗(yàn)第一波次同單次波故障電流試驗(yàn)一樣，電容C3 充電，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)Si，觸發(fā)隔離閥V61對(duì)試品換流閥Vt通過(guò)第一個(gè)故障電流波形，在C3充電 的同時(shí)，電容C4、電容C5均一同充電至4KV電壓，開(kāi)關(guān)S2、開(kāi)關(guān)S3同開(kāi)關(guān)Sl —同斷開(kāi)，依 次觸發(fā)隔離閥V62、隔離閥V63對(duì)試品換流閥Vt上通過(guò)第二個(gè)、第三個(gè)故障電流，在第一個(gè) 故障電流波次和第二個(gè)故障電流波次后的注入高壓回路半波正弦電流，在電流過(guò)零后，觸 發(fā)隔離閥V22，使電容反向電壓完全加于試品換流閥Vt上，然后通過(guò)高壓回路補(bǔ)能電路將 電容C電壓反向，可完成三周波故障電流試驗(yàn)。因?yàn)樵跍y(cè)試過(guò)程中電容C3、電容C4和電容 C5充電完成后，就斷開(kāi)開(kāi)關(guān)Si、開(kāi)關(guān)S2和開(kāi)關(guān)S3與電力系統(tǒng)隔離，因此試驗(yàn)產(chǎn)生的故障電 流不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響，解決了電力系統(tǒng)需要高容量，易沖擊的問(wèn)題。多波次故障電流的各隔離閥觸發(fā)時(shí)序如下，首先觸發(fā)隔離閥V61，故障電流回路電 感Lrl和電容C3諧振形成一個(gè)正弦半波電流通過(guò)試品換流閥Vt，然后觸發(fā)隔離閥V21，使 電容C和電感Ll構(gòu)成一個(gè)諧振回路，從而使電容C上的電壓反向；然后觸發(fā)隔離閥V22，使 電容C上的電壓加在試品換流閥上，與實(shí)際工程中換流閥上承受的反向電壓波形相同(實(shí) 際工程多次波故障電流在每個(gè)波次后試品換流閥上均承受負(fù)向電壓，第三個(gè)波次后換流閥 上不再承受電壓)，然后通過(guò)高壓回路補(bǔ)能電路將電容C電壓變?yōu)檎蚋邏?。然后重?fù)第 一個(gè)波次過(guò)程，依次觸發(fā)隔離閥V62、隔離閥V63，使電感Lr2和電容C4以及電容Lr3和電 容C5構(gòu)成的諧振回路形成的故障電流波形依次加在試品換流閥Vt上，但第三個(gè)波次高壓 回路不再注入電流，即電容C電流不再反向不觸發(fā)隔離閥V21。
權(quán)利要求一種直流輸電換流閥故障電流實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置，包括高壓小電流回路和低壓大電流回路，其特征在于，所述檢測(cè)裝置包括故障電流回路，所述高壓小電流回路、低壓大電流回路和故障電流回路分別與試品換流閥Vt串接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種直流輸電換流閥故障電流實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置，其特征在于所 述故障電流回路連接在試品換流閥Vt與電力系統(tǒng)之間。
3.如權(quán)利要求2所述的一種直流輸電換流閥故障電流實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置，其特征在于所 述高壓小電流回路包括高壓回路、電容C、電感Li、隔離閥V21和隔離閥V22 ；所述高壓回 路、電感Ll和試品換流閥Vt依次串接，所述電容C 一端接在電感Ll與高壓回路之間，另一 端接在試品換流閥Vt和高壓回路之間，所述隔離閥V21、隔離閥V22并聯(lián)后串接在電感Ll 和試品換流閥Vt之間；所述低壓大電流回路包括隔離閥V41和6脈動(dòng)整流橋，所述隔離閥V41、6脈動(dòng)整流橋 和試品換流閥Vt依次串接組成回路。
4.如權(quán)利要求3所述的一種直流輸電換流閥故障電流實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置，其特征在于，所 述故障電流回路包括分別與試品隔離閥Vt串接的相同諧振回路A、諧振回路B和諧振回路 C0
5.如權(quán)利要求4所述的一種直流輸電換流閥故障電流實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置，其特征在于，所 述諧振回路A由補(bǔ)能回路、開(kāi)關(guān)Si、電感Lrl、隔離閥V61、試品隔離閥Vt和電容C3依次串 接構(gòu)成；所述諧振回路B由補(bǔ)能回路、開(kāi)關(guān)S2、電感Lr2、隔離閥V62、試品隔離閥Vt和電容C4 依次串接構(gòu)成；所述諧振回路C由補(bǔ)能回路、開(kāi)關(guān)S3、電感Lr3、隔離閥V63、試品隔離閥Vt和電容C5 依次串接構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種直流輸電換流閥故障電流實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置，具體涉及一種對(duì)換流閥適應(yīng)故障能力的故障電流實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裝置。包括高壓小電流回路和低壓大電流回路，檢測(cè)裝置包括故障電流回路，高壓小電流回路、低壓大電流回路和故障電流回路分別與試品換流閥Vt串接。本實(shí)用新型首先通過(guò)高壓回路和大電流回路對(duì)試品換流閥進(jìn)行加熱，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而后由故障電流回路提供所需的故障電流，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，防止了對(duì)電力系統(tǒng)的短路沖擊，利用調(diào)整補(bǔ)能回路的電壓實(shí)現(xiàn)故障電流峰值和持續(xù)時(shí)間的靈活性、可調(diào)性。
文檔編號(hào)G01R31/00GK201724990SQ200920277489
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者張新剛, 查鯤鵬, 溫家良, 賀之淵, 高沖 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院