專利名稱：一種直流輸電換流閥故障電流實驗檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流輸電換流閥檢測裝置，具體涉及一種對換流閥適應故障 能力的故障電流實驗檢測裝置。
背景技術：
隨著高壓直流輸電技術在電力系統(tǒng)中應用的逐步推廣，電力傳輸中的核心部 件——高壓直流輸電換流閥，其工作的可靠性成為電力系統(tǒng)安全的關鍵。對換流閥進行的 運行試驗，是驗證高壓直流輸電換流閥設計和制造水平、提高其可靠性的重要手段。故障電 流試驗作為運行試驗的重要組成部分，其主要目的是驗證換流閥承受短路電流引起的最大 電流、電壓和溫度應力作用的設計是否正確的，主要包括以下兩種試驗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；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 路器跳間前，繼續(xù)存在多波次故障電流，但不再施加正向電壓，最后一個故障電流波后不再 施加電壓。目前國際上普遍采用合成試驗方法來進行直流輸電換流閥的故障電流試驗，如申 請?zhí)枮?00810236505. 2中公開了 “一種高壓直流輸電換流閥運行試驗的合成方法”，從電 力系統(tǒng)取能后，再投入電流源對試品閥進行實驗，利用了獨立的電壓源和電流源，減少了試 驗設備的容量，降低了試驗設備的費用，但和ABB公司、西門子公司進行同樣試驗的方法一 樣利用大電流回路6脈沖整流橋通過模擬橋臂短路來提供所需的故障電流，諧振高壓回 路提供所需的試驗電壓，采用這種試驗方法，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，同時用于隔離高壓回路和大電流回路的隔離閥將經(jīng)受同試品閥相同的故障電 流強度，這極大的降低了試驗裝置的安全行和可靠性，此外通過電力系統(tǒng)提供的故障電流 的電流峰值和持續(xù)時間可調(diào)性差，不靈活。

實用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術中(1)換流閥實驗中產(chǎn)生的故障電流對電力系統(tǒng)的沖擊性問 題，(2)電力系統(tǒng)為容納故障電流而需要高短路容量問題，(3)電力系統(tǒng)提供的故障電流的 電流峰值和持續(xù)時間可調(diào)性差、不靈活的問題。本實用新型提供一種可進行單波次、多波次 試品換閥故障電流實驗的裝置，本方案在故障電流產(chǎn)生時與電力系統(tǒng)斷開連接，并且利用 調(diào)整補能回路的電壓和諧振回路參數(shù)，實現(xiàn)故障電流峰值和持續(xù)時間調(diào)整，具體方案如下 一種直流輸電換流閥故障電流實驗檢測裝置，包括高壓小電流回路和低壓大電流回路，其 特征在于，所述檢測裝置包括故障電流回路，所述高壓小電流回路、低壓大電流回路和故障 電流回路分別與試品換流閥Vt串接。本實用新型的另一優(yōu)選方式所述故障電流回路連接在試品換流閥Vt與電力系統(tǒng)之間。本實用新型的另一優(yōu)選方式所述高壓小電流回路包括高壓回路、電容C、電感 Li、隔離閥V21和隔離閥V22 ；所述高壓回路、電感Ll和試品換流閥Vt依次串接，所述電容 C 一端接在電感Ll與高壓回路之間，另一端接在試品換流閥Vt和高壓回路之間，所述隔離 閥V21、隔離閥V22并聯(lián)后串接在電感Ll和試品換流閥Vt之間；所述低壓大電流回路包括 隔離閥V41和6脈動整流橋，所述隔離閥V41、6脈動整流橋和試品換流閥Vt依次串接組成 回路。本實用新型的另一優(yōu)選方式所述故障電流回路包括分別與試品隔離閥Vt串接 的相同諧振回路A、諧振回路B和諧振回路C。本實用新型的另一優(yōu)選方式所述諧振回路A由補能回路、開關Si、電感Lrl、隔離 閥V61、試品隔離閥Vt和電容C3依次串接構成；所述諧振回路B由補能回路、開關S2、電感 Lr2、隔離閥V62、試品隔離閥Vt和電容C4依次串接構成；所述諧振回路C由補能回路、開 關S3、電感Lr3、隔離閥V63、試品隔離閥Vt和電容C5依次串接構成。本實用新型首先通過高壓回路和大電流回路的6脈沖整流橋利用電流加熱原理 對試品換流閥進行加熱，以達到IEC標準60700-1的故障電流試驗運行前的試驗要求，即， 使試品換流閥或者試品換流閥組件運行達到最大持續(xù)運行晶閘管結溫，而后由故障電流回 路提供所需的故障電流進行實驗，本方案避免了 ABB，西門子試驗方案中，需要6脈沖整流 橋所接電力系統(tǒng)提供故障電流，而采用單獨的電路產(chǎn)生故障電流，防止了對電力系統(tǒng)的短 路沖擊。本方案由多個同樣的、獨立諧振電路組成，通過開關控制，對試品換流閥進行多波 次故障試驗，增大試驗裝置的安全性，并且采用一組電抗器配置，降低了試驗裝置的體積以 及造價，利用調(diào)整補能回路的電壓實現(xiàn)故障電流峰值和持續(xù)時間的靈活性、可調(diào)性。

圖1本實用新型電路連接原理圖圖2本實用新型單次諧振回路示意圖圖3本實用新型單波次故障電流試驗觸發(fā)時序圖圖4本實用新型多波次故障電流試驗觸發(fā)時序圖
具體實施方式
如圖1所示，本方案主要包括高壓小電流回路，低壓大電流回路和故障電流回路 三部分，其中各回路中的高壓、低壓、大電流、小電流標準全部與IEC的60700-1中的標準一 致。故障電流回路包括多個諧振回路，各諧振回路與高壓小電流回路和低壓大電流回路與 試品換流閥Vt串接，由諧振回路單獨提供故障電流，可以降低試驗裝置容量，試品換流閥 Vt需要的電壓、電流分別用高壓小電流回路，低壓大電流回路構成，比一個試驗裝置提供電 壓、電流總容量要小，獨立的故障電流回路可降低對系統(tǒng)的沖擊。故障電流回路連接在試品換流閥與電力系統(tǒng)之間，包括諧振回路A、諧振回路B和 諧振回路C，其中補能回路、開關Si、電感Lrl、隔離閥V61、試品換流閥Vt和電容C3依次串 接組成諧振電路A ；補能回路、開關S2、電感Lr2、隔離閥V62、試品換流閥Vt和電容C4依次 串接組成諧振電路B ；補能回路、開關S3、電感Lr3、隔離閥V63、試品換流閥Vt和電容C5依次串接組成諧振電路C。補能回路用于對電容C3、電容C4和電容C5充電，調(diào)整補能回路的 電壓可以改變電容C3、電容C4和電容C5的放電電壓，進而改變實驗所需的故障電流峰值， 通過改變諧振回路的參數(shù)可以改變故障電流的持續(xù)時間。低壓大電流回路包括隔離閥V41和6脈動整流橋，其中隔離閥V41、6脈動整流橋 和試品換流閥Vt依次串接組成回路。高壓小電流回路包括高壓回路、電容C、電感Li、隔離閥V21和隔離閥V22，其電路 連接為高壓回路、電感Li、試品換流閥Vt依次串接，電容C 一端連接在電感Ll與高壓回 路之間，另一端連接在試品換流閥Vt和高壓回路之間，隔離閥V21、隔離閥V22并聯(lián)后串接 在電感Ll和試品換流閥Vt之間。高壓回路對電容C進行補能，高壓回路補能電壓大于故 障電流中補能回路的電壓，而且高壓回路的電壓可以視實驗情況及試品換流閥Vt的情況 進行調(diào)整。本方案具體工作過程如下 首先對試品換流閥Vt加熱進行穩(wěn)態(tài)試驗，以達到IEC標準60700-1的故障電流試 驗運行前的試驗要求(使換流閥或者換流閥組件運行達到最大持續(xù)運行晶閘管結溫)。首 先觸發(fā)低壓大電流回路中的隔離閥V41啟動大電流回路，使試品換流閥Vt上通過電流，然 后觸發(fā)隔離閥V21/V22接通高壓小電流回路，使試品換流閥Vt承受正反向跳變電壓，直至 穩(wěn)定，使試品換流閥Vt上電流值達到5000A，電壓值在試品換流閥Vt為5個晶閘管級時達 到14kV，試品換流閥Vt為6個晶閘管級時達到16kV，運行至穩(wěn)態(tài)最大結溫后，開始進行故 障電流試驗。進行故障電流試驗之前用補能回路將C3、電容C4和C5均沖壓至合適電壓，根 據(jù)試驗要求的故障電流持續(xù)時間和峰值的不同，電容C上電壓不同(電容C充電電壓范圍 為0-4kV)，然后斷開開關Si、開關S2和開關S3，從而避免對系統(tǒng)的沖擊，并保證充電時間。如圖1、2所示，觸發(fā)隔離閥V61，電感Lr 1與電容C3構成諧振回路，電容C3通過電 感Lrl、隔離閥V61、試品換流閥Vt放電，產(chǎn)生一個故障正弦半波電流，這個正弦半波電流即 為單波次故障電流，也就是試驗試品換流閥Vt所需的故障電流，以上完成一次單波次的故 障電流實驗。如圖3所示，單波次故障電流的換流閥觸發(fā)時序，首先觸發(fā)隔離閥V61，故障電流 回路電感Lrl和電容C3諧振形成一個正弦半波電流通過試品換流閥Vt ；然后觸發(fā)隔離閥 V21，使電容C和電感Ll構成一個諧振回路，從而使電容C上的電壓反向；然后觸發(fā)隔離閥 V22，使電容C上電壓加在試品換流閥Vt上，之后控制高壓補能回路將電容C上電壓從負變 為正向電壓，同時觸發(fā)隔離閥V21使正向電壓可以加在試品換流閥Vt上，與實際工程中換 流閥承受的正向電壓峰值相同。由于實際工況中在單次波故障后換流閥上承受的電壓波形 為從反向電壓上升為正向電壓，觸發(fā)隔離閥V21和隔離閥V22是為了使試品換流閥Vt上的 電壓與實際一致。根據(jù)試驗要求的故障電流持續(xù)時間和峰值的不同，故障電流部分的補能回路電壓 具有連續(xù)可調(diào)性，通過調(diào)節(jié)補能回路加在電容C3上的充電電壓來調(diào)節(jié)正弦半波電流幅值， 通過調(diào)節(jié)諧振回路參數(shù)，調(diào)節(jié)諧振回路的半波振蕩周期，在試品換流閥Vt上通過的電流過 零時刻，觸發(fā)隔離閥V22，將高壓回路的負向高電壓施加在試品換流閥Vt上，在高壓補能回 路將電容C上電壓從負變?yōu)檎螂妷?，同時觸發(fā)隔離閥V21，將正向高壓加與試品換流閥Vt 上。[0025]如圖4所示，多波次故障電流試驗第一波次同單次波故障電流試驗一樣，電容C3 充電，斷開開關Si，觸發(fā)隔離閥V61對試品換流閥Vt通過第一個故障電流波形，在C3充電 的同時，電容C4、電容C5均一同充電至4KV電壓，開關S2、開關S3同開關Sl —同斷開，依 次觸發(fā)隔離閥V62、隔離閥V63對試品換流閥Vt上通過第二個、第三個故障電流，在第一個 故障電流波次和第二個故障電流波次后的注入高壓回路半波正弦電流，在電流過零后，觸 發(fā)隔離閥V22，使電容反向電壓完全加于試品換流閥Vt上，然后通過高壓回路補能電路將 電容C電壓反向，可完成三周波故障電流試驗。因為在測試過程中電容C3、電容C4和電容 C5充電完成后，就斷開開關Si、開關S2和開關S3與電力系統(tǒng)隔離，因此試驗產(chǎn)生的故障電 流不會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響，解決了電力系統(tǒng)需要高容量，易沖擊的問題。多波次故障電流的各隔離閥觸發(fā)時序如下，首先觸發(fā)隔離閥V61，故障電流回路電 感Lrl和電容C3諧振形成一個正弦半波電流通過試品換流閥Vt，然后觸發(fā)隔離閥V21，使 電容C和電感Ll構成一個諧振回路，從而使電容C上的電壓反向；然后觸發(fā)隔離閥V22，使 電容C上的電壓加在試品換流閥上，與實際工程中換流閥上承受的反向電壓波形相同(實 際工程多次波故障電流在每個波次后試品換流閥上均承受負向電壓，第三個波次后換流閥 上不再承受電壓)，然后通過高壓回路補能電路將電容C電壓變?yōu)檎蚋邏?。然后重復?一個波次過程，依次觸發(fā)隔離閥V62、隔離閥V63，使電感Lr2和電容C4以及電容Lr3和電 容C5構成的諧振回路形成的故障電流波形依次加在試品換流閥Vt上，但第三個波次高壓 回路不再注入電流，即電容C電流不再反向不觸發(fā)隔離閥V21。
權利要求一種直流輸電換流閥故障電流實驗檢測裝置，包括高壓小電流回路和低壓大電流回路，其特征在于，所述檢測裝置包括故障電流回路，所述高壓小電流回路、低壓大電流回路和故障電流回路分別與試品換流閥Vt串接。
2.如權利要求1所述的一種直流輸電換流閥故障電流實驗檢測裝置，其特征在于所 述故障電流回路連接在試品換流閥Vt與電力系統(tǒng)之間。
3.如權利要求2所述的一種直流輸電換流閥故障電流實驗檢測裝置，其特征在于所 述高壓小電流回路包括高壓回路、電容C、電感Li、隔離閥V21和隔離閥V22 ；所述高壓回 路、電感Ll和試品換流閥Vt依次串接，所述電容C 一端接在電感Ll與高壓回路之間，另一 端接在試品換流閥Vt和高壓回路之間，所述隔離閥V21、隔離閥V22并聯(lián)后串接在電感Ll 和試品換流閥Vt之間；所述低壓大電流回路包括隔離閥V41和6脈動整流橋，所述隔離閥V41、6脈動整流橋 和試品換流閥Vt依次串接組成回路。
4.如權利要求3所述的一種直流輸電換流閥故障電流實驗檢測裝置，其特征在于，所 述故障電流回路包括分別與試品隔離閥Vt串接的相同諧振回路A、諧振回路B和諧振回路 C0
5.如權利要求4所述的一種直流輸電換流閥故障電流實驗檢測裝置，其特征在于，所 述諧振回路A由補能回路、開關Si、電感Lrl、隔離閥V61、試品隔離閥Vt和電容C3依次串 接構成；所述諧振回路B由補能回路、開關S2、電感Lr2、隔離閥V62、試品隔離閥Vt和電容C4 依次串接構成；所述諧振回路C由補能回路、開關S3、電感Lr3、隔離閥V63、試品隔離閥Vt和電容C5 依次串接構成。
專利摘要本實用新型涉及一種直流輸電換流閥故障電流實驗檢測裝置，具體涉及一種對換流閥適應故障能力的故障電流實驗檢測裝置。包括高壓小電流回路和低壓大電流回路，檢測裝置包括故障電流回路，高壓小電流回路、低壓大電流回路和故障電流回路分別與試品換流閥Vt串接。本實用新型首先通過高壓回路和大電流回路對試品換流閥進行加熱，達到穩(wěn)定狀態(tài)，而后由故障電流回路提供所需的故障電流，斷開開關后再進行實驗，防止了對電力系統(tǒng)的短路沖擊，利用調(diào)整補能回路的電壓實現(xiàn)故障電流峰值和持續(xù)時間的靈活性、可調(diào)性。
文檔編號G01R31/00GK201724990SQ200920277489
公開日2011年1月26日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權日2009年12月4日
發(fā)明者張新剛, 查鯤鵬, 溫家良, 賀之淵, 高沖 申請人:中國電力科學研究院