專利名稱：一種換流閥組件均壓電容設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)計方法，具體涉及一種換流閥組件均壓電容設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
換流閥是實現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換的電力設(shè)備，其核心部件的晶閘管。由于單只晶閘管電壓耐受能力有一定限制，因此在實際工程中往往需要多只晶閘 串聯(lián)使用，以提高其電壓耐受能力。在具體的應(yīng)用中，換流閥拓撲單位保護晶閘管級，閥組件，閥模塊，閥塔等，如附圖
I所示，分別表示了換流閥各級結(jié)構(gòu)單元及其連接關(guān)系。換流閥包括若干個閥模塊和沖擊發(fā)生器，若干個閥模塊按一條龍方式依次串聯(lián)形成換流閥閥層；沖擊發(fā)生器兩端分別與首端的閥模塊及地連接；尾端的閥模塊接地。閥模塊由閥組件和晶閘管壓裝單元TCA組成。其中，閥組件是換流閥設(shè)計和生產(chǎn)的基本單元，如圖2所示，換流閥系統(tǒng)中閥組件的結(jié)構(gòu)示意圖，閥組件裝配在閥塔之中，各個閥組件在沖擊激勵下，承受的電壓不均勻，部分閥組件由于承受電壓過高大于其耐受極限可能造成設(shè)備損壞。究其原因，主要是在沖擊電壓作用下，換流閥系統(tǒng)呈現(xiàn)電容特性，由于空間位置的不同，各個閥層間的分布電容可能不同，從而引起電壓分布不均勻。如果在每個閥組件兩端并聯(lián)一個集中參數(shù)的大電容，可以弱化分散電容的影響，間接促使各個閥層承受的電壓相同或相近。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種換流閥組件均壓電容設(shè)計方法，該方法建立了換流閥在沖擊電壓工況下，計及換流閥雜散參數(shù)時的精確的換流閥沖擊電路模型，作為組件均壓電容分析和設(shè)計工具；以實際運行工況和試驗工況，換流閥系統(tǒng)承受的不同形式?jīng)_擊電壓作為設(shè)計輸入條件，分析了不同容值組件均壓電容作用下?lián)Q流閥系統(tǒng)各個位置的電氣應(yīng)力；從換流閥各閥層電壓均勻分布和抑制晶閘管開通電流應(yīng)力兩個角度，分別建立了組件均壓電容的上下邊界條件，構(gòu)建夾逼準則，從而使電容值準確確定，精確nF級，滿足工程設(shè)計要求。本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種換流閥組件均壓電容設(shè)計方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟A、確定沖擊電壓激勵源類型；B、設(shè)定組件均壓電容初值；C、建立換流閥沖擊電路模型；D、分析換流閥承受的電壓峰值；E、判斷均壓系數(shù)是否達到要求；F、確定組件均壓電容值；G、確定所述組件均壓電容的沖擊電流。優(yōu)選的，所述步驟A中，所述沖擊電壓激勵源類型包括操作沖擊電壓、雷電沖擊電壓和陸波沖擊電壓。
優(yōu)選的，所述步驟B中，組件均壓電容初值為InF或2nF。優(yōu)選的，所述步驟C中，在沖擊電壓作用下，換流閥不同閥層間，以及各個閥層與大地之間的耦合關(guān)系用等值電容來表征；所述等值電容包括鄰閥層間不同屏蔽罩的電容、閥層屏蔽罩對地電容、頂部屏蔽罩對地電容和同一閥層兩個屏蔽罩之間的電容；將所述等值電容根據(jù)電氣關(guān)系串并聯(lián)連接，得到換流閥沖擊電路模型。較優(yōu)選的，所述換流閥沖擊電路模型包括至少一個的閥層；每個閥層之間按一條龍形狀串聯(lián)；每個閥層包括兩個飽和電抗器SR、兩個晶閘管壓裝單元TCA、兩個組件均壓電容Ct,五個各屏蔽罩對地雜散電容Ce和五個閥層屏蔽罩之間雜散電容Clj ；
在閥層的頂端連接有四個閥層屏蔽罩與頂屏蔽罩雜散電容Cuj;四個閥層屏蔽罩與頂屏蔽罩雜散電容Cuj兩兩之間并聯(lián)；在閥層的最底端連接有四個閥層屏蔽罩與底屏蔽罩雜散電容Cuj ;四個閥層屏蔽罩與底屏蔽罩雜散電容Cuj兩兩之間并聯(lián)。較優(yōu)選的，所述兩個晶閘管壓裝單元串聯(lián)，所述兩個飽和電抗器分別串聯(lián)在兩個晶閘管壓裝單元的兩端；所述兩個組件均壓電容串聯(lián)后與串聯(lián)的飽和電抗器以及晶閘管壓裝單元并聯(lián)；在其中一個飽和電抗器的輸入端分別連接有閥層屏蔽罩之間雜散電容Cu和各屏蔽罩對地雜散電容Cm ；在其中一個飽和電抗器SR的輸出端和其中一個晶閘管壓裝單兀TCA的輸入端分別連接有閥層屏蔽罩之間雜散電容Q2和各屏蔽罩對地雜散電容Q2 ；在其中一個晶閘管壓裝單元TCA的輸出端和另一個晶閘管壓裝單元TCA輸入端分別連接有閥層屏蔽罩之間雜散電容Cu和各屏蔽罩對地雜散電容Cro ；在另一個晶閘管壓裝單元TCA的輸出端和另一個飽和電抗器SR的輸入端分別連接有閥層屏蔽罩之間雜散電容Cm和各屏蔽罩對地雜散電容Ce4 ；在另一個飽和電抗器SR的輸出端分別連接有閥層屏蔽罩之間雜散電容Cw和各屏蔽罩對地雜散電容Cm;所述閥層屏蔽罩之間雜散電容Q兩兩之間并聯(lián)；所述各屏蔽罩對地雜散電容0；兩兩之間并聯(lián)。優(yōu)選的，所述步驟D中，所述換流閥不同閥層間組件均壓電容增大，則換流閥承受的電壓峰值降低。優(yōu)選的，所述步驟E中，不同閥層間組件均壓電容的均壓系數(shù)k不超過I. 2 ；若符合均壓系數(shù)k不超過I. 2，則進行步驟F ;否則，修正所述換流閥組件均壓電容并返回步驟C。優(yōu)選的，所述步驟F中，根據(jù)均壓系數(shù)k不超過I. 2來確定組件均壓電容值；所述均壓系數(shù)k用下述①式表示
權(quán)利要求
1.一種換流閥組件均壓電容設(shè)計方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 A、確定沖擊電壓激勵源類型； B、設(shè)定組件均壓電容初值； C、建立換流閥沖擊電路模型； D、分析換流閥承受的電壓峰值； E、判斷均壓系數(shù)是否達到要求； F、確定組件均壓電容值； G、確定所述組件均壓電容的沖擊電流。
2.如權(quán)利要求I所述的換流閥組件均壓電容設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟A中，所述沖擊電壓激勵源類型包括操作沖擊電壓、雷電沖擊電壓和陡波沖擊電壓。
3.如權(quán)利要求I所述的換流閥組件均壓電容設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟B中，組件均壓電容初值為InF或2nF。
4.如權(quán)利要求I所述的換流閥組件均壓電容設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟C中，在沖擊電壓作用下，換流閥不同閥層間，以及各個閥層與大地之間的耦合關(guān)系用等值電容來表征；所述等值電容包括鄰閥層間不同屏蔽罩的電容、閥層屏蔽罩對地電容、頂部屏蔽罩對地電容和同一閥層兩個屏蔽罩之間的電容；將所述等值電容根據(jù)電氣關(guān)系串并聯(lián)連接，得到換流閥沖擊電路模型。
5.如權(quán)利要求4所述的換流閥組件均壓電容設(shè)計方法，其特征在于，所述換流閥沖擊電路模型包括至少一個的閥層；每個閥層之間按一條龍形狀串聯(lián)； 每個閥層包括兩個飽和電抗器SR、兩個晶閘管壓裝單元TCA、兩個組件均壓電容Ct，五個各屏蔽罩對地雜散電容Q；和五個閥層屏蔽罩之間雜散電容Q ； 在閥層的頂端連接有四個閥層屏蔽罩與頂屏蔽罩雜散電容Cuj ;四個閥層屏蔽罩與頂屏蔽罩雜散電容Cuj兩兩之間并聯(lián)；在閥層的最底端連接有四個閥層屏蔽罩與底屏蔽罩雜散電容Cuj;四個閥層屏蔽罩與底屏蔽罩雜散電容Cuj兩兩之間并聯(lián)。
6.如權(quán)利要求5所述的換流閥組件均壓電容設(shè)計方法，其特征在于，所述兩個晶閘管壓裝單元串聯(lián)，所述兩個飽和電抗器分別串聯(lián)在兩個晶閘管壓裝單元的兩端；所述兩個組件均壓電容串聯(lián)后與串聯(lián)的飽和電抗器以及晶閘管壓裝單元并聯(lián)； 在其中一個飽和電抗器的輸入端分別連接有閥層屏蔽罩之間雜散電容Cu和各屏蔽罩對地雜散電容Cm ； 在其中一個飽和電抗器SR的輸出端和其中一個晶閘管壓裝單兀TCA的輸入端分別連接有閥層屏蔽罩之間雜散電容Q2和各屏蔽罩對地雜散電容Ce2 ； 在其中一個晶閘管壓裝單元TCA的輸出端和另一個晶閘管壓裝單元TCA輸入端分別連接有閥層屏蔽罩之間雜散電容Cu和各屏蔽罩對地雜散電容Ce3 ； 在另一個晶閘管壓裝單元TCA的輸出端和另一個飽和電抗器SR的輸入端分別連接有閥層屏蔽罩之間雜散電容Cm和各屏蔽罩對地雜散電容Cw ； 在另一個飽和電抗器SR的輸出端分別連接有閥層屏蔽罩之間雜散電容Cw和各屏蔽罩對地雜散電容Cg5 ； 所述閥層屏蔽罩之間雜散電容Q兩兩之間并聯(lián)；所述各屏蔽罩對地雜散電容Q兩兩之間并聯(lián)。
7.如權(quán)利要求I所述的換流閥組件均壓電容設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟D中，所述換流閥不同閥層間組件均壓電容增大，則換流閥承受的電壓峰值降低。
8.如權(quán)利要求I所述的換流閥組件均壓電容設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟E中，不同閥層間組件均壓電容的均壓系數(shù)k不超過I. 2 ； 若符合均壓系數(shù)k不超過I. 2，則進行步驟F ;否則，修正所述換流閥組件均壓電容并返回步驟C。
9.如權(quán)利要求I所述的換流閥組件均壓電容設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟F中，根據(jù)均壓系數(shù)k不超過I. 2來確定組件均壓電容值；所述均壓系數(shù)k用下述①式表示
10.如權(quán)利要求I所述的換流閥組件均壓電容設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟G中，確定所述組件均壓電容的沖擊電流k，所述匕,用下述②式表示
全文摘要
本發(fā)明涉及一種換流閥組件均壓電容設(shè)計方法。該方法包括下述步驟確定沖擊電壓激勵源類型；設(shè)定組件均壓電容初值；建立換流閥沖擊電路模型；分析換流閥承受的電壓峰值；判斷均壓系數(shù)是否達到要求；確定組件均壓電容值；確定所述組件均壓電容的沖擊電流。該方法建立換流閥沖擊電路模型，作為組件均壓電容分析和設(shè)計工具；以實際運行工況和試驗工況，換流閥系統(tǒng)承受的不同形式?jīng)_擊電壓作為設(shè)計輸入條件，分析了不同容值組件均壓電容作用下?lián)Q流閥系統(tǒng)各個位置的電氣應(yīng)力；從換流閥各閥層電壓均勻分布和抑制晶閘管開通電流應(yīng)力兩個角度，分別建立了組件均壓電容的上下邊界條件，構(gòu)建夾逼準則，從而使電容值準確確定，精確nF級，滿足工程設(shè)計要求。
文檔編號H02M7/00GK102723879SQ20121020266
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者劉杰, 郭煥, 魏曉光 申請人:中電普瑞電力工程有限公司