[发明专利]柔性直流输电换流阀全控型器件过流关断试验系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于柔性直流输电试验领域，具体涉及一种柔性直流输电换流阀全控型器件过流关断试验系统及方法。

背景技术

随着可关断大功率高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)阀技术器件开始应用于直流输电，标志着第三代直流输电技术的诞生。

这种技术适合于小容量输电，也适合于大容量输电。随着世界范围内柔性直流输电工程的增加，柔性直流输电技术飞速发展，并且在实际工程应用中电压越来越高，电流也越来越大，如何在试验环境中模拟与实际运行工况相同的等效试验回路，建立与实际工况相符的试验回路，成为对柔性直流设备进行试验的关键问题，也是能否保证工程安全稳定运行的瓶颈所在。

在柔性直流输电工程实际运行中会发生由于系统故障，直流侧接地等故障造成的模块中全控型器件并联二极管过电流，由于二极管无法关断过电流，且系统保护动作时间长，二极管过电流会远远超过器件本身的耐受值而造成损坏。因此功率模块采用与下管全控型器件反并联的保护晶闸管在全控型器件过电流关断时动作，分担大部分过电流，以达到保护器件本身及装置的目的。

柔性直流输电运行试验中换流阀的全控型器件过流关断目的就是考验在故障电流、过电流运行工况下，其在最大电流、电压、温度等应力作用下的设计是否正确，从而保证系统安全运行。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种运行稳定可靠，能够在接近实地工况条件下对柔性直流输电运行中换流阀全控型器件过流关断进行考验的试验系统及方法。

为了实现上述目的，本发明柔性直流输电换流阀全控型器件过流关断试验系统采用的技术方案为：包括经换流站进线断路器与高压电网相接的整流站与逆变站，整流站与逆变站之间通过直流母线连接；

所述的整流站与逆变站均包括多个具有全控型器件的换流阀支路，全控型器件过流关断试验能够在任意一条换流阀支路上进行，进行试验的换流阀支路上并联有短路回路；所述的短路回路包括与换流站进线断路器连锁的真空断路器，以及用于形成全控型器件过流关断回路的电子开关；所述的整流站与逆变站分别通过光缆连接控制器，换流站进线断路器分断后连锁闭合真空断路器，真空断路器启动控制器，控制器接通电子开关并发送控制脉冲，形成全控型器件过流关断试验回路，当控制器检测到换流阀支路电流大于设定值时控制全控型器件关断。

所述的整流站与逆变站均包括六个换流阀支路，每个换流阀支路包括两个换流阀组件，一台电流传感器及一台空心电抗器。

所述的换流阀组件包括七个功率模块，每个功率模块包括串联的两只全控型器件，每只全控型器件带有反并联的晶闸管，全控型器件两端并联快速开关。

所述的换流阀支路外接用于记录支路两端电压波形，晶闸管通过电流波形及短路电流持续时间的录波仪。

所述的短路回路还包括用于限制短路电流的电感以及限流电阻。

本发明柔性直流输电换流阀全控型器件过流关断试验方法，采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1、将整流站与逆变站经换流站进线断路器与高压电网相接，整流站与逆变站之间通过直流母线连接，整流站与逆变站均包括多个具有全控型器件的换流阀支路，选择任意一条换流阀支路进行试验，进行试验的换流阀支路上并联短路回路，短路回路包括与换流站进线断路器连锁的真空断路器，及用于形成全控型器件过流关断回路的电子开关，整流站与逆变站分别通过光缆连接控制器；

步骤2、向整流站与逆变站通入加热去离子水，使全控型器件的结温达到试验要求；

步骤3、将换流站进线断路器闭合，启动整流站与逆变站，使整流站与逆变站运行电流达到试验要求值并持续运行，进而使试验换流阀支路全控型器件的工况达到热平衡；

步骤4、分断换流站进线断路器，停止整流站与逆变站，换流站进线断路器连锁闭合真空断路器，真空断路器启动控制器，控制器接通电子开关，形成全控型器件过流关断试验回路；

步骤5、控制器接通电子开关的同时，延时发出换流阀支路控制脉冲，使进行试验的换流阀支路在短路状态下工作，测试全控型器件过流情况下参数。

所述的步骤1中短路回路还包括用于限制短路电流的电感以及限流电阻，通过调整电感以及限流电阻的大小来调整过流关断电流值，以达到试验要求。

所述的步骤3中整流站与逆变站运行电流达到试验要求值时持续运行30min。

所述的步骤5中控制器检测到换流阀支路电流大于设定值时控制全控型器件关断，并发出全控型器件保护脉冲使设置在该支路旁路的晶闸管触发导通。