柔性直流輸電換流閥全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于柔性直流輸電試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性直流輸電換流閥全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著可關(guān)斷大功率高壓絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)閥技術(shù)器件開始應(yīng)用于直流輸電，標(biāo)志著第三代直流輸電技術(shù)的誕生。
[0003]這種技術(shù)適合于小容量輸電，也適合于大容量輸電。隨著世界范圍內(nèi)柔性直流輸電工程的增加，柔性直流輸電技術(shù)飛速發(fā)展，并且在實(shí)際工程應(yīng)用中電壓越來越高，電流也越來越大，如何在試驗(yàn)環(huán)境中模擬與實(shí)際運(yùn)行工況相同的等效試驗(yàn)回路，建立與實(shí)際工況相符的試驗(yàn)回路，成為對柔性直流設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)的關(guān)鍵問題，也是能否保證工程安全穩(wěn)定運(yùn)行的瓶頸所在。
[0004]在柔性直流輸電工程實(shí)際運(yùn)行中會發(fā)生由于系統(tǒng)故障，直流側(cè)接地等故障造成的模塊中全控型器件并聯(lián)二極管過電流，由于二極管無法關(guān)斷過電流，且系統(tǒng)保護(hù)動作時(shí)間長，二極管過電流會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過器件本身的耐受值而造成損壞。因此功率模塊采用與下管全控型器件反并聯(lián)的保護(hù)晶閘管在全控型器件過電流關(guān)斷時(shí)動作，分擔(dān)大部分過電流，以達(dá)到保護(hù)器件本身及裝置的目的。
[0005]柔性直流輸電運(yùn)行試驗(yàn)中換流閥的全控型器件過流關(guān)斷目的就是考驗(yàn)在故障電流、過電流運(yùn)行工況下，其在最大電流、電壓、溫度等應(yīng)力作用下的設(shè)計(jì)是否正確，從而保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能夠在接近實(shí)地工況條件下對柔性直流輸電運(yùn)行中換流閥全控型器件過流關(guān)斷進(jìn)行考驗(yàn)的試驗(yàn)系統(tǒng)及方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明柔性直流輸電換流閥全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)系統(tǒng)采用的技術(shù)方案為:包括經(jīng)換流站進(jìn)線斷路器與高壓電網(wǎng)相接的整流站與逆變站，整流站與逆變站之間通過直流母線連接；
[0008]所述的整流站與逆變站均包括多個具有全控型器件的換流閥支路，全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)?zāi)軌蛟谌我庖粭l換流閥支路上進(jìn)行，進(jìn)行試驗(yàn)的換流閥支路上并聯(lián)有短路回路；所述的短路回路包括與換流站進(jìn)線斷路器連鎖的真空斷路器，以及用于形成全控型器件過流關(guān)斷回路的電子開關(guān)；所述的整流站與逆變站分別通過光纜連接控制器，換流站進(jìn)線斷路器分?jǐn)嗪筮B鎖閉合真空斷路器，真空斷路器啟動控制器，控制器接通電子開關(guān)并發(fā)送控制脈沖，形成全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)回路，當(dāng)控制器檢測到換流閥支路電流大于設(shè)定值時(shí)控制全控型器件關(guān)斷。
[0009]所述的整流站與逆變站均包括六個換流閥支路，每個換流閥支路包括兩個換流閥組件，一臺電流傳感器及一臺空心電抗器。
[0010]所述的換流閥組件包括七個功率模塊，每個功率模塊包括串聯(lián)的兩只全控型器件，每只全控型器件帶有反并聯(lián)的晶閘管，全控型器件兩端并聯(lián)快速開關(guān)。
[0011]所述的換流閥支路外接用于記錄支路兩端電壓波形，晶閘管通過電流波形及短路電流持續(xù)時(shí)間的錄波儀。
[0012]所述的短路回路還包括用于限制短路電流的電感以及限流電阻。
[0013]本發(fā)明柔性直流輸電換流閥全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)方法，采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0014]步驟1、將整流站與逆變站經(jīng)換流站進(jìn)線斷路器與高壓電網(wǎng)相接，整流站與逆變站之間通過直流母線連接，整流站與逆變站均包括多個具有全控型器件的換流閥支路，選擇任意一條換流閥支路進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)行試驗(yàn)的換流閥支路上并聯(lián)短路回路，短路回路包括與換流站進(jìn)線斷路器連鎖的真空斷路器，及用于形成全控型器件過流關(guān)斷回路的電子開關(guān)，整流站與逆變站分別通過光纜連接控制器；
[0015]步驟2、向整流站與逆變站通入加熱去離子水，使全控型器件的結(jié)溫達(dá)到試驗(yàn)要求；
[0016]步驟3、將換流站進(jìn)線斷路器閉合，啟動整流站與逆變站，使整流站與逆變站運(yùn)行電流達(dá)到試驗(yàn)要求值并持續(xù)運(yùn)行，進(jìn)而使試驗(yàn)換流閥支路全控型器件的工況達(dá)到熱平衡；
[0017]步驟4、分?jǐn)鄵Q流站進(jìn)線斷路器，停止整流站與逆變站，換流站進(jìn)線斷路器連鎖閉合真空斷路器，真空斷路器啟動控制器，控制器接通電子開關(guān)，形成全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)回路；
[0018]步驟5、控制器接通電子開關(guān)的同時(shí)，延時(shí)發(fā)出換流閥支路控制脈沖，使進(jìn)行試驗(yàn)的換流閥支路在短路狀態(tài)下工作，測試全控型器件過流情況下參數(shù)。
[0019]所述的步驟I中短路回路還包括用于限制短路電流的電感以及限流電阻，通過調(diào)整電感以及限流電阻的大小來調(diào)整過流關(guān)斷電流值，以達(dá)到試驗(yàn)要求。
[0020]所述的步驟3中整流站與逆變站運(yùn)行電流達(dá)到試驗(yàn)要求值時(shí)持續(xù)運(yùn)行30min。
[0021]所述的步驟5中控制器檢測到換流閥支路電流大于設(shè)定值時(shí)控制全控型器件關(guān)斷，并發(fā)出全控型器件保護(hù)脈沖使設(shè)置在該支路旁路的晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通。
[0022]所述的步驟5中換流閥支路外接錄波儀，通過錄波儀記錄支路兩端以及全控型器件過流情況下的波形及各項(xiàng)參數(shù)。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明試驗(yàn)系統(tǒng)將整流站與逆變站直接與高壓電網(wǎng)相接，系統(tǒng)啟動后，整流站直接從高壓電網(wǎng)采集交流電并轉(zhuǎn)換成直流，然后通過直流母線將電流傳遞至逆變站，通過逆變站再將直流電轉(zhuǎn)換成交流電回饋到高壓電網(wǎng)。其中，整流站與逆變站包括多個具有全控型器件的換流閥支路，電流傳遞過程中能夠?qū)崿F(xiàn)全控型器件的試驗(yàn)。利用這種柔性直流輸電背靠背回路，能夠使試驗(yàn)條件最接近實(shí)際工況，取得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)最接近實(shí)地工況值，完全考核了換流閥的特性，是實(shí)現(xiàn)柔性直流輸電換流閥關(guān)斷電流的最佳試驗(yàn)方案。本發(fā)明全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)?zāi)軌蛟谌我庖粭l換流閥支路上進(jìn)行，進(jìn)行試驗(yàn)的換流閥支路并聯(lián)短路回路，換流站進(jìn)線斷路器分?jǐn)嗪筮B鎖閉合真空斷路器，真空斷路器啟動控制器，控制器接通電子開關(guān)并發(fā)送控制脈沖，形成全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)回路。通過這種方式，本發(fā)明試驗(yàn)系統(tǒng)解決了柔性直流輸電換流閥全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)中，被試品換流閥的電壓等級高、電流大、容量大以及供電回路復(fù)雜等在傳統(tǒng)的合成回路上條件難以實(shí)現(xiàn)的問題，穩(wěn)定可靠的滿足了柔性直流輸電運(yùn)行中換流閥全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)技術(shù)要求。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明試驗(yàn)方法首先連接好試驗(yàn)系統(tǒng)并使全控型器件的結(jié)溫達(dá)到試驗(yàn)要求，當(dāng)試驗(yàn)換流閥支路全控型器件的工況達(dá)到熱平衡后，使整流站與逆變站停止運(yùn)行，通過控制器接通電子開關(guān)，形成全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)回路，控制器延時(shí)發(fā)出換流閥支路控制脈沖，使進(jìn)行試驗(yàn)的換流閥支路在短路狀態(tài)下工作，進(jìn)行全控型器件過流情況下參數(shù)測試。本發(fā)明試驗(yàn)方法利用整流站與逆變站組成的柔性直流輸電背靠背回路，能夠使試驗(yàn)條件最接近實(shí)際工況，取得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)最接近實(shí)地工況值，并且背靠背回路在脫離電網(wǎng)的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，使得換流閥支路中全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，試驗(yàn)過程安全可靠。本發(fā)明的試驗(yàn)方法能夠在柔性直流輸電背靠背系統(tǒng)的送端和受端進(jìn)行等效工況試驗(yàn)，對試驗(yàn)的考核更加全面。
【附圖說明】
[0025]圖1本發(fā)明試驗(yàn)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)電路原理圖；
[0026]圖2本發(fā)明試驗(yàn)換流閥支路的電路原理圖；
[0027]附圖中:A-整流站；B_逆變站；Q0_換流站進(jìn)線斷路器；Κ_真空斷路器；L_電子開關(guān);L1-電感；R-限流電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0029]參見圖1，2，本發(fā)明的柔性直流輸電運(yùn)行中換流閥全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)系統(tǒng)由兩個換流器站組成，分別為整流站A與逆變站B，兩換流站經(jīng)換流站進(jìn)線斷路器QO與1KV高壓電網(wǎng)相接，兩換流站之間連接直流母線；整流站A與逆變站B分別通過光纜對應(yīng)連接到各自的控制器VGC、VCM,通過各自的VGC、VCM,對其進(jìn)行控制。用試驗(yàn)工程閥來替代背靠背回路試驗(yàn)系統(tǒng)整流站A或逆變站B的六支橋臂作為被試換流器。全控型器件過流關(guān)斷試驗(yàn)可在兩個換流器站中的任意一換流閥支路進(jìn)行。短路回路與被試品換流閥支路并聯(lián)，亦即短路支路一端接到被試品換流閥支路的高電位端，另一端連接真空斷路器K，再接大容量電子開關(guān)M，再連接限制短路電流的電感LI，再連接限流電阻R，另一端連接到被試品支路的低電位端；真空斷路器K與換流站進(jìn)線斷路器QO連鎖，VCM與真空斷路器K連鎖，由VCM通過光纜控制大容量電子開關(guān)L。使用錄波儀分別記錄被試品換流閥支路兩端電壓波形，與全控型器件并聯(lián)晶閘管KP通過的電流及波形，及被試品換流閥支路的短路電流持續(xù)時(shí)間等參數(shù)等。