直流換流閥故障電流試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子設(shè)備試驗(yàn)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流換流閥故障電流試驗(yàn)裝置 及其試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著高壓直流輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與推廣，其核心部件一一大功率高壓 串聯(lián)晶閘管閥的可靠性成為系統(tǒng)安全的關(guān)鍵。故障電流試驗(yàn)是驗(yàn)證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)是正確的。故障電流試驗(yàn)主要包括閥預(yù)熱和故障電 流試驗(yàn)兩個(gè)階段，目前故障電流試驗(yàn)的試驗(yàn)方法主要有以下幾種：
[0003] 國(guó)外公司主流的技術(shù)方案為直流換流閥故障電流試驗(yàn)采用6脈沖整流橋模擬橋 臂短路方法實(shí)現(xiàn)，其預(yù)熱電流源與故障電流源采用同一電源提供，采用這種試驗(yàn)裝置對(duì)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。這種試驗(yàn)方式不利于供電系統(tǒng) 的電壓穩(wěn)定。
[0004] 國(guó)內(nèi)公司目前使用一種技術(shù)方案為故障電流試驗(yàn)采用分別帶6脈動(dòng)整流橋的獨(dú) 立電流源和獨(dú)立電壓源對(duì)直流閥預(yù)熱，然后由外加的電容、電感振蕩裝置放電產(chǎn)生閥上的 故障電流。
[0005] 國(guó)內(nèi)公司使用的另一種技術(shù)方案為采用分別帶6脈動(dòng)整流橋的獨(dú)立電流源和獨(dú) 立電壓源對(duì)直流閥預(yù)熱，然后由短路發(fā)電機(jī)回路產(chǎn)生閥上的故障電流。
[0006] 兩種技術(shù)方案的預(yù)熱方法一致，都需要使用復(fù)雜、龐大的電壓、電流合成回路，而 國(guó)內(nèi)具備合成試驗(yàn)回路的僅有幾家公司，此方法容易受試驗(yàn)設(shè)備限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種直流換流閥故障電流試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，本直流換 流閥故障電流試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法能夠滿足直流換流閥故障電流試驗(yàn)需求，可確保在一 套試驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)試品閥預(yù)熱和故障電流試驗(yàn)，且兩個(gè)試驗(yàn)步驟之間僅需要毫秒級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí) 間。主要采用發(fā)電機(jī)回路對(duì)試品閥進(jìn)行預(yù)熱和故障電流試驗(yàn)，通過調(diào)整發(fā)電機(jī)、變壓器及回 路電抗器參數(shù)，試品閥、輔助閥的觸發(fā)角度和時(shí)序，可確保在一套試驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)試品閥預(yù)熱 和故障電流試驗(yàn)，且兩個(gè)試驗(yàn)步驟之間僅需要毫秒級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)間。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：直流換流閥故障電流試 驗(yàn)裝置，其特征在于：包括發(fā)電機(jī)G、變壓器T、電抗器組、開關(guān)K1、試品閥VT1和輔助閥VT2 ; 發(fā)電機(jī)G高壓出線端通過開關(guān)K1連接變壓器T原邊高壓端，發(fā)電機(jī)G低壓出線端連接變壓 器T原邊低壓端后接地；變壓器T副邊高壓端連接電抗器組首端，變壓器T低壓端接地；電 抗器組末端與試品閥VT1的陽極連接，試品閥VT1的陰極接地；輔助閥VT2與試品閥VT1反 向并聯(lián)；所述電抗器組包括電抗器L1和電抗器L2和開關(guān)K2 ;所述電抗器組的連接方式為 連接方式一或者連接方式二；
[0009] 連接方式一：所述電抗器L1和電抗器二L2并聯(lián)，所述開關(guān)K2與電抗器L1串聯(lián)或 者與電抗器L2串聯(lián)；
[0010] 連接方式二：電抗器L1和電抗器L2串聯(lián)，開關(guān)K2與電抗器L1并聯(lián)或者與電抗器 L2并聯(lián)；
[0011] 當(dāng)開關(guān)二K2分閘時(shí)，對(duì)試品閥VT1進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)開關(guān)二K2合閘時(shí)，對(duì)試品閥VT1 進(jìn)行故障電流試驗(yàn)。
[0012] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，述開關(guān)K2是隔離開關(guān)、斷路器或者晶閘管 閥。
[0013] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，當(dāng)開關(guān)K2是晶閘管閥時(shí)，預(yù)熱到故障電流的 轉(zhuǎn)換時(shí)間為5ms內(nèi)。
[0014] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的另一種技術(shù)方案為：直流換流閥故障電流試 驗(yàn)裝置，其特征在于：包括短路發(fā)電機(jī)G1、短路發(fā)電機(jī)G2、調(diào)波電抗器L1、調(diào)波電抗器L2、開 關(guān)K1、開關(guān)K2、變壓器T、試品閥VT1、輔助閥VT2;發(fā)電機(jī)G1高壓出線端通過開關(guān)K1連接變 壓器T原邊高壓端，發(fā)電機(jī)G1低壓出線端連接變壓器T原邊低壓端后接地；變壓器T副邊 高壓端連接電抗器L1，電抗器L1另一端連接試品閥VT1的陽極，輔助閥VT2與試品閥VT1 反向并聯(lián)；變壓器T副邊低壓端連接試品閥VT1的陰極后接地；發(fā)電機(jī)G2高壓出線端通過 開關(guān)K2連接電抗器L2,電抗器L2另一端連接由試品閥VT1的陽極，發(fā)電機(jī)組G2低壓出線 端連接試品閥VT1的負(fù)級(jí)后接地。
[0015] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述開關(guān)K2是隔離開關(guān)、斷路器或者晶閘管 閥。
[0016] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，當(dāng)開關(guān)K2是晶閘管閥時(shí)，預(yù)熱到故障電流的 轉(zhuǎn)換時(shí)間為5ms內(nèi)。
[0017] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的第三種技術(shù)方案為：采用權(quán)上述的直流換流 閥故障電流試驗(yàn)裝置的直流換流閥故障電流試驗(yàn)方法，其特征在于包括下述步驟：
[0018] 1)調(diào)整電抗器L1和電抗器L2的參數(shù)；
[0019] 2)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)G，開關(guān)K1合位，開關(guān)K2分位，整定發(fā)電機(jī)G和變壓器T的參數(shù)；
[0020] 3)發(fā)電機(jī)（G)勵(lì)磁升壓；
[0021] 4)閥控保護(hù)觸發(fā)試品閥VT1和隔離閥VT2,觸發(fā)角度為a，以對(duì)試品進(jìn)行預(yù)熱；
[0022] 5)試品預(yù)熱完成后，控制保護(hù)閉鎖觸發(fā)脈沖，使試品閥VT1和隔離閥VT2閉鎖；
[0023] 6)合開關(guān)K2,當(dāng)開關(guān)K2合位送到控制保護(hù)后，控制保護(hù)裝置檢測(cè)變壓器T副邊電 壓過零點(diǎn)觸發(fā)試品閥VT1，以產(chǎn)生短路電流。
[0024] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，在步驟6)中，對(duì)于單波故障電流試驗(yàn)，控制 保護(hù)僅發(fā)一次觸發(fā)VT1的脈沖；對(duì)于多波故障電流試驗(yàn)，控制保護(hù)連續(xù)發(fā)多次觸發(fā)VT1的脈 沖。
[0025] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，步驟5)中試品預(yù)熱的時(shí)間為10-20分鐘。
[0026] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，步驟2)中整定發(fā)電機(jī)G合變壓器T的參數(shù)方 法為：根據(jù)試品閥故障電流試驗(yàn)時(shí)的電壓要求整定變壓器T副邊產(chǎn)生的電壓。
[0027] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，當(dāng)試品閥故障電流試驗(yàn)時(shí)的電壓要求為 800kV時(shí)，變壓器T副邊產(chǎn)生的電壓峰值為37. 7kV。
[0028]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，試品閥預(yù)熱采用下述兩種方案中的任一種： A、通過電加熱：試品閥預(yù)熱時(shí)的電壓電流產(chǎn)生的晶閘管損耗和直流換流閥最大連續(xù)運(yùn)行狀 態(tài)下的晶閘管損耗一致；B、外置電加熱器持續(xù)加熱冷卻水：試品閥上的電壓和電流產(chǎn)生的 晶閘管損耗加上加熱器的加熱功率和直流換流閥最大連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下的晶閘管損耗一致。
[0029] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，步驟1)中，整定電抗器L1和電抗器L2的參 數(shù)的方法為下述兩種方法中任一種：
[0030] 整定方法一：
[0031] 電抗器L1和電抗器L2串聯(lián)；故障電流時(shí)，僅電抗器L1接入；
[0034] 其中，U為變壓器副邊電壓有效值，a為預(yù)熱時(shí)的觸發(fā)角，&為變壓器漏抗，f?為 工頻周期；
[0035] 整定方法二：
[0036] 電抗器L1、電抗器L2并聯(lián)，預(yù)熱時(shí)，僅電抗器L1接入；故障電流時(shí)，電抗器L1和 電抗器L2并聯(lián)接入；
[0039] 其中，U為變壓器副邊電壓有效值，a為預(yù)熱時(shí)的觸發(fā)角，&為變壓器漏抗，f?為 工頻周期。
[0040] 作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，預(yù)熱時(shí)試品閥上的電流通過下述兩種方式中 的任一種調(diào)整：調(diào)整電抗器L1和電抗器L2的值；或者調(diào)整試品閥VT1和輔助閥VT2的觸發(fā) 角。
[0041] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的第三種技術(shù)方案為：采用上述的直流換流閥 故障電流試驗(yàn)裝置的直流換流閥故障電流試驗(yàn)方法，其特征在于包括下述步驟：
[0042] 1)根據(jù)預(yù)熱時(shí)的電流有效值L和故障電流時(shí)的電流峰值I2，整定