專利名稱：高壓直流輸電換流閥故障電流試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于測量測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓直流換流閥試驗裝置。
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，其核心部件——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。而故障電流試驗是關(guān)系到高壓串聯(lián)晶閘管閥設(shè)計和 制造水平，提高其可靠性的重要試驗手段。其主要目的是驗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)計是正確的。目前國際上普遍采用合成的試驗理念來進行直流 輸電換流閥的故障電流試驗，例如ABB公司和西門子公司生產(chǎn)的直流輸電換流閥的故障電流 試驗裝置都采用6脈沖整流橋模擬橋臂短路的方法實現(xiàn)故障電流試驗，其加熱電流源與故障 電流源用同一電源提供，采用這種試驗裝置，試驗對供電系統(tǒng)的沖擊很大，同時要求供電系 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)中其余負荷的 正常運行。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種對供電系統(tǒng)沒有沖擊、同時對電源系統(tǒng)的短路 容量無要求、利于系統(tǒng)穩(wěn)定的高壓直流輸電換流閥故障電流試驗裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型高壓直流輸電換流閥故障電流試驗裝置由一個加熱電 流提供單元、 一個高電壓強度提供單元和一個故障電流提供單元組成，該三個單元進行時序 配合，依次向試品閥施加加熱電流強度、高電壓強度和故障電流強度。所述故障電流提供單 元由一個單相交流電源， 一個全波整流橋， 一個儲能電容器、 一個故障電流電抗器和一個故 障電流輔助閥組成，該單相交流電源輸出給全波整流橋，全波整流橋給儲能電容器補能充電， 儲能電容器與諧振電抗器串聯(lián)后通過故障電流輔助閥與試品閥串聯(lián)在一起。
所述加熱電流提供單元由一個三相交流電源， 一個6脈沖整流橋， 一個負載電抗器、一 個正向加熱輔助閥和一個反向加熱輔助閥組成，其中三相交流電源輸出給6脈沖整流橋，6 脈沖整流橋的一個橋臂由反并聯(lián)的正向加熱輔助閥和反向加熱輔助閥串接試品閥組成，6脈 沖整流橋的輸出接負載電抗器。
所述高電壓強度提供單元高電壓強度提供單元由一個直流電壓源，四個輔助閱，兩個電 容器，三個電抗器組成，其中四個輔助閥分別為電源輔助閥、升壓輔助閥、正向諧振輔助閥和反向諧振輔助閥，兩個電容器分別為直流電容器和諧振電容器，三個電抗器分別為保護電 抗器、升壓電抗器和諧振電抗器；所述直流電壓源正極接電源輔助閥，電源輔助閥后端并聯(lián) 連接直流電容器和保護電抗器，保護電抗器串聯(lián)連接升壓輔助閥后再串聯(lián)連接升壓電抗器， 升壓電抗器后并聯(lián)連接諧振電容器和諧振電抗器，諧振電抗器串聯(lián)連接反并聯(lián)的正向諧振輔 助閥和反向諧振輔助閥后再連接試品閥；直流電壓源、直流電容器、諧振電容器和試品閥的 另一端連接在一起。所述三個單元時序配合的方式為首先是通過正向加熱輔助閥的導(dǎo)通將6脈沖整流橋B6 的橋臂電流強度施加到試品岡上，利用此試驗電流來加熱試品閥，在工作溫度上升到試驗要 求后，通過正向諧振輔助閥的導(dǎo)通將諧振電容器的高壓施加到試品閥上，使試品閥耐受同實 際工況同樣惡劣的高電壓強度，此后迅速導(dǎo)通故障電流輔助閥，使儲能電容器與故障電流電 抗器諧振，通過故障電流輔助閱的導(dǎo)通將此故障大電流引入試品閥，使其耐受同實際工況相 同的故障電流強度。本實用新型采用多套電源系統(tǒng)分別為換流閥提供加熱電流、故障電流和高電壓強度，其 故障電流強度通過儲能電容器提供，相當于在高強度的試驗裝置與供電系統(tǒng)之間加了一級緩 沖，對供電系統(tǒng)沒有沖擊，不會引起電壓跌落，不會影響供電質(zhì)量；同時也沒有短路容量的 要求，更易于供電系統(tǒng)的選擇與實現(xiàn)；對同一系統(tǒng)中的其它并聯(lián)負荷不會產(chǎn)生電壓沖擊影響， 有利于電壓穩(wěn)定的實現(xiàn)；可以大大降低試驗電源容量，節(jié)省大量投資。


圖1是本實用新型高壓直流輸電換流閥故障電流試驗裝置拓撲結(jié)構(gòu)圖； 圖2是后加正壓的單波次故障電流試驗原理波形；圖中粗實線代表試驗電壓波形，細實 線代表試驗電流波形。圖3是無后加正壓的多波次故障電流試驗原理波形；圖中粗實線代表試驗電壓波形，細 實線代表試驗電流波形。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明圖1為本實用新型高壓直流輸電換流閥故障電流試驗裝置拓撲結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，Tl為 直流電壓源，T2為三相交流電源，T3為單相交流電源；Vs為電源輔助閥、VI為升壓輔助閥、 V21為正向諧振輔助閥、V22為反向諧振輔助閥、V41為正向加熱輔助閥、V42為反向加熱輔 助閥、Vosi為故障電流輔助閥；B4為全波整流橋，用于對儲能電容器Cr補能充電，間接地 為試品閥提供故障試驗電流；B6為6脈沖整流橋，用于提供試品閥加熱電流；Vt為試品閥； C0為直流電容器、C為諧振電容器、Cr為儲能電容器，其中直流電容器C0和諧振電容器C用于提供試驗所需的高電壓，儲能電容器Cr用于提供故障電流所需能量；Ll為諧振電抗器、 L2為升壓電抗器、L3為保護電抗器、U為加熱電抗器、Lr為故障電流電抗器，其中諧振電抗 器L1、升壓電抗器L2、保護電抗器L3用于與直流電容器C0和諧振電容器C配合產(chǎn)生諧振高 壓，加熱電抗器U作為直流負載電抗器與6脈沖整流橋B6配合提供試品閥加熱電流，故障電 流電抗器Lr與儲能電容器Cr配合產(chǎn)生故障試驗電流。其中直流電壓源Tl通過電源輔助閥 Vs、升壓輔助閥VI、反并聯(lián)的正向諧振輔助閥V21和反向諧振輔助閥V22的觸發(fā)邏輯時序配 合，在直流電容器CO、諧振電容器C、諧振電抗器L1、升壓電抗器L2、保護電抗器L3組成 的不同振蕩回路的振蕩配合下，產(chǎn)生高電壓施加于試品閥Vt上，也即直流電壓源T1，電源 輔助閥Vs、升壓輔助閥V1、反并聯(lián)的正向諧振輔助閥V21和反向諧振輔助閥V22，直流電容 器CO、諧振電容器C，諧振電抗器L1、升壓電抗器L2、保護電抗器L3共同組成了試品閥Vt 的高電壓強度提供單元；其中三相交流電源T2通過6脈沖橋和反并聯(lián)的正向加熱輔助闊V41 和反向加熱輔助閥V42的配合可施加恒流加熱電流于試品閥Vt上，也即三相交流電源T2, 6 脈沖整流橋橋B6，加熱電抗器LH、反并聯(lián)的正向加熱輔助閥V41和反向加熱輔助閥V42共同 組成了試品閥Vt的加熱電流提供單元其中單相交流電源T3通過整流控制給儲能電容器Cr 充電，儲能電容器Cr和故障電流電抗器Lr通過故障電流輔助閥Vosi的觸發(fā)工作施加故障大 電流于試品閥Vt,也即單相交流電源T3，全波整流橋B4，儲能電容器Cr、故障電流電抗器 Lr和故障電流輔助閥Vosi共同組成了試品閥Vt的故障電流提供單元。本實用新型高壓直流輸電換流閥故障電流試驗裝置即由所述加熱電流提供單元、高電壓 強度提供單元和故障電流提供單元組成，該三個單元進行時序配合，依次向試品閥施加同實 際正常工況相當?shù)募訜犭娏鲝姸?、高電壓強度和故障電流強度；其中高電壓強度提供單元?電路連接關(guān)系為直流電壓源T1接電源輔助閥Vs，電源輔助閥Vs后端并聯(lián)連接直流電容器 CO和保護電抗器L3，保護電抗器L3串聯(lián)連接升壓輔助閥VI后再串聯(lián)連接升壓電抗器L2， 升壓電抗器L2后并聯(lián)連接諧振電容器C和諧振電抗器L1，諧振電抗器L1串聯(lián)連接反并聯(lián)的 正向諧振輔助閥V21和反向諧振輔助閥V22后再連接試品閥Vt，直流電壓源T1、直流電容器 CO、諧振電容器C和試品閥Vt的另一端連接在一起；加熱電流提供單元的電路連接關(guān)系為 三相交流電源T2輸出給6脈沖整流橋B6， 6脈沖整流橋B6的一個橋臂由反并聯(lián)的正向加熱 輔助閥V41和反向加熱輔助閥V42串接試品閥Vt組成，6脈沖整流橋B6的輸出接加熱電抗 器L,;故障電流提供單元的電路連接關(guān)系為單相交流電源T3輸出給全波整流橋B4，全波 整流橋B4的輸出給儲能電容Cr，儲能電容Cr與故障電流電抗器Lr串聯(lián)后通過故障電流輔 助閥Vosi與試品閥Vt串聯(lián)在一起。所述三個單元時序配合的方式為首先是通過正向加熱輔助閥V41的導(dǎo)通將6脈沖整流橋B6的橋臂電流強度施加到試品閥Vt上，使試品閥耐受同實際工況相當?shù)脑囼炿娏鳎?此試驗電流來加熱試品閥，使其工作溫度上升，在工作溫度上升到試驗要求后，通過正向諧 振輔助閥V21的導(dǎo)通將諧振電容器C的高壓施加到試品閥上，使被試閥耐受同實際工況同樣 惡劣的高電壓強度，此后迅速導(dǎo)通故障電流輔助閥Vosi，使儲能電容器Cr與故障電流電抗 器Lr諧振，試驗前調(diào)整儲能電容器Cr、故障電流電抗器Lr的諧振參數(shù)，并控制儲能電容器 Cr的儲能電壓從而達到控制故障電流幅值和頻率的目的，通過故障電流輔助閥Vosi的導(dǎo)通 將此故障大電流引入試品閥Vt，使其耐受同實際工況相同的故障電流強度。在故障電流過零 后通過反向諧振輔助閥V22的導(dǎo)通將諧振電容器C的反向高壓施加于試品閥Vt上，完成后加 正壓的單波次故障電流試驗。通過故障電流輔助閥Vosi的控制可連續(xù)的將儲能電容器Cr、 故障電流電抗器Lr諧振的故障電流強度加于試品閥Vt上，3 5個周波后完成無后加正壓的 多波次故障電流試驗。這兩種試驗方式的目的分別是驗證閥的以下能力
a) 后加正壓的單波次故障電流試驗——抑制一個最大幅值的單波次故障電流，從最高溫 度開始的，跟著閉鎖發(fā)生的反向和正向電壓，包括任何甩負荷造成的過電壓；其原理試驗波 形如圖2。
b) 無后加正壓的多波次故障電流試驗——在與單波次試驗相同的條件下，直到斷路器跳 閘前，繼續(xù)存在多波次故障電流，但不再施加正向電壓；其原理試驗波形如圖3。
本實用新型高壓直流輸電換流閥故障電流試驗裝置，通過一系列輔助閥的觸發(fā)配合，將 恒流加熱源、故障大電流源和高壓源順序施加于被試直流輸電換流閥，使被試換流閱耐受同 實際故障工況相當?shù)臅簯B(tài)電壓、暫態(tài)電流、暫態(tài)的熱與損耗強度，從而實現(xiàn)對被試閥故障運 行丁況的試驗考核，而且本拓撲結(jié)構(gòu)對于不同試驗方式的實現(xiàn)較為方便、簡單，對于試驗裝 置的安全性十分有利。同時本實用新型高壓直流輸電換流閥故障電流試驗裝置將實際工況中 耐受的大容量強度分別由3個獨立電源提供，大大降低了裝置成本。
權(quán)利要求1、一種高壓直流輸電換流閥故障電流試驗裝置，其特征在于包括一個加熱電流提供單元、一個高電壓強度提供單元和一個故障電流提供單元，該三個單元進行時序配合，依次向試品閥施加加熱電流強度、高電壓強度和故障電流強度；所述故障電流提供單元由一個單相交流電源T3，一個全波整流橋B4，一個儲能電容器Cr、一個故障電流電抗器Lr和一個故障電流輔助閥Vosi組成，該單相交流電源T3輸出給全波整流橋B4，全波整流橋B4的輸出給儲能電容器Cr，儲能電容器Cr與故障電流電抗器Lr串聯(lián)后通過故障電流輔助閥Vosi與試品閥Vt串聯(lián)在一起。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高壓直流輸電換流閥故障電流試驗裝置，其特征在于所述加 熱電流提供單元由一個三相交流電源T2， 一個6脈沖整流橋B6， 一個加熱電抗器LH、 一個正 向加熱輔助閥V41和一個反向加熱輔助闊V42組成，其中三相交流電源T2輸出給6脈沖整流 橋B6， 6脈沖整流橋B6的一個橋臂由反并聯(lián)的正向加熱輔助閥V41和反向加熱輔助閥V42串 接試品閥Vt組成，6脈沖整流橋B6的輸出接加熱電抗器LH。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓直流輸電換流閥故障電流試驗裝置，其特征在于所述 高電壓強度提供單元由一個直流電壓源T1，四個輔助閥，兩個電容器，三個電抗器組成，其 中四個輔助閥分別為電源輔助閥Vs、升壓輔助閥n、正向諧振輔助閥V21和反向諧振輔助閾 V22，兩個電容器分別為直流電容器CO和諧振電容器C，三個電抗器分別為保護電抗器L3、 升壓電抗器L2和諧振電抗器L1;所述直流電壓源H正極接電源輔助阓Vs，電源輔助閥Vs后端并聯(lián)連接直流電容器C0 和保護電抗器L3，保護電抗器L3串聯(lián)連接升壓輔助閾V1后再串聯(lián)連接升壓電抗器L2，升壓 電抗器L2后并聯(lián)連接諧振電容器C和諧振電抗器L1，諧振電抗器L1串聯(lián)連接反并聯(lián)的正向 諧振輔助閥V21和反向諧振輔助閥V22后再連接試品閥Vt;直流電壓源T1、直流電容器C0、 諧振電容器C和試品閥Vt的另一端連接在一起。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓直流輸電換流閥故障電流試驗裝置，包括一個加熱電流提供單元、一個高電壓強度提供單元和一個故障電流提供單元，該三個單元進行時序配合，依次向試品閥施加同實際工況相當?shù)募訜犭娏鲝姸取⒏唠妷簭姸群凸收想娏鲝姸?；其中故障電流提供單元由單相交流電?T3)，全波整流橋(B4)，儲能電容器(Cr)、故障電流電抗器(Lr)和故障電流輔助閥(Vosi)組成。本實用新型故障電流強度通過儲能電容器(Cr)提供，相當于在高強度的試驗裝置與供電系統(tǒng)之間加了一級緩沖，對供電系統(tǒng)沒有沖擊，同時也沒有短路容量的要求；對同一系統(tǒng)中的其它并聯(lián)負荷不會產(chǎn)生電壓沖擊影響，有利于電壓穩(wěn)定的實現(xiàn)。
文檔編號G01R31/00GK201138362SQ200720172990
公開日2008年10月22日 申請日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者查鯤鵬, 湯廣福, 溫家良, 賀之淵 申請人:中國電力科學(xué)研究院