專利名稱：一種直流換流閥飽和電抗器熱等效試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子、電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種直流換流閥飽和電抗器熱等 效試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
飽和電抗器是換流閥系統(tǒng)中重要的組成部件，由線圈和鐵芯交鏈而成。當(dāng)換流閥 晶閘管開通期間，通態(tài)電流幅值較小，但電流變化率較大，飽和電抗器用于限制開通電流變 化率，避免晶閘管表面載流子擴(kuò)散過(guò)快而引起晶閘管的損壞；當(dāng)晶閘管完全開通后，通態(tài)電 流的幅值較大，飽和電抗器鐵芯處于飽和狀態(tài)，飽和電抗器的外特性呈現(xiàn)為一種小電感，從 而減少了換流閥系統(tǒng)的無(wú)功損耗；當(dāng)換流閥系統(tǒng)承受雷電和陡波沖擊時(shí)，飽和電抗器提供 合適的阻抗限制晶閘管上承擔(dān)的電壓和電壓變化率。當(dāng)晶閘管完全導(dǎo)通時(shí)，幅值為千安級(jí)的電流將流過(guò)飽和電抗器的線圈，線圈一般 為鋁、銅等金屬材料制成，存在一定電阻，在大電流的作用下將產(chǎn)生損耗，即直流通態(tài)損耗， 簡(jiǎn)稱“通態(tài)損耗”；飽和電抗器的鐵芯也存在磁滯損耗和渦流損耗(統(tǒng)稱為“鐵芯損耗”)。 這些損耗在飽和電抗器的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)進(jìn)行積累，形成熱源，使飽和電抗器線圈和鐵芯的溫 度升高，如果溫度過(guò)高，將加快飽和電抗器線圈與鐵芯間以及線圈匝間絕緣材料老化速度 加快，鐵芯的工作效率降低，使用壽命縮短等不良影響。現(xiàn)有的工業(yè)化應(yīng)用的飽和電抗器一 般采用強(qiáng)制水冷的方式對(duì)其進(jìn)行冷卻，產(chǎn)品投入應(yīng)用前，需要通過(guò)熱等效性試驗(yàn)驗(yàn)證飽和 電抗器的運(yùn)行溫度是否超標(biāo)。從上述的分析可知，飽和電抗器熱等效性試驗(yàn)的關(guān)鍵的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件產(chǎn)生與飽和 電抗器運(yùn)行工況中通態(tài)損耗和鐵芯損耗相當(dāng)，同時(shí)配置合適的水系統(tǒng)使飽和電抗器的冷卻 條件與運(yùn)行工況相同，監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度是否超標(biāo)。傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法是將飽和電抗器置于6脈動(dòng)整流橋的直流輸出側(cè)，如圖1所示。試 驗(yàn)裝置可以為試品提供與運(yùn)行工況相同的大電流，因此通態(tài)損耗值可以達(dá)到運(yùn)行工況的水 平，但這種試驗(yàn)裝置為試品提供的輸入電壓值非常低，試驗(yàn)中飽和電抗器幾乎不存在鐵芯 損耗，所以此種試驗(yàn)方法無(wú)法驗(yàn)證出飽和電抗器真實(shí)的損耗水平，在此種試驗(yàn)工況下對(duì)應(yīng) 的溫升水平、運(yùn)行狀態(tài)也與實(shí)際工況不相符，試驗(yàn)方法沒有實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)工況與運(yùn)行工況的等 效性，需要進(jìn)行改進(jìn)。本發(fā)明所介紹的試驗(yàn)方法可以使飽和電抗器的通態(tài)損耗和鐵芯損耗均達(dá)到運(yùn)行 工況的損耗水平，并采取與運(yùn)行中相同的冷卻條件，實(shí)現(xiàn)飽和電抗器試驗(yàn)與運(yùn)行的熱等效 性。目前，在國(guó)內(nèi)外尚未見到用這種或類似的試驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行飽和電抗器的熱等效試驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種飽和電抗器熱等效試驗(yàn)方法采用兩套電源系統(tǒng)，在一個(gè)周期內(nèi) 向飽和電抗器交替施加高電壓、小電流以及和低電壓、大電流，從而使一個(gè)周期內(nèi)飽和電抗 器承受的電壓電流可與實(shí)際工況相等效，其通態(tài)損耗和鐵芯損耗均達(dá)到運(yùn)行水平，同時(shí)采用獨(dú)立的水系統(tǒng)對(duì)飽和電抗器進(jìn)行冷卻，使冷卻條件與其在換流閥系統(tǒng)中的條件相同。通 過(guò)試驗(yàn)裝置的提供的電氣強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)飽和電抗器與真實(shí)工況的發(fā)熱等效，通過(guò)設(shè)置冷卻系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)飽和電抗器與真實(shí)工況的散熱等效，當(dāng)運(yùn)行一定時(shí)間后，飽和電抗器即可達(dá)到熱穩(wěn)定 狀態(tài)，監(jiān)測(cè)飽和電抗器表面溫度即可獲知其熱特性是否滿足要求。本發(fā)明提出了一種飽和電抗器熱等效試驗(yàn)方法，采用兩套電源系統(tǒng)，在一個(gè)周期 內(nèi)向飽和電抗器交替施加高電壓、小電流和低電壓、大電流，從而使一個(gè)周期內(nèi)飽和電抗器 承受的電壓電流可與實(shí)際工況相等效，其通態(tài)損耗和鐵芯損耗均達(dá)到運(yùn)行水平，同時(shí)采用 獨(dú)立的水系統(tǒng)對(duì)飽和電抗器進(jìn)行冷卻，使冷卻條件與其在換流閥系統(tǒng)中的條件相同，通過(guò) 試驗(yàn)裝置提供的電氣強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)飽和電抗器與真實(shí)工況的發(fā)熱等效，通過(guò)設(shè)置冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 飽和電抗器與真實(shí)工況的散熱等效，當(dāng)運(yùn)行一定時(shí)間后，飽和電抗器即可達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)， 監(jiān)測(cè)飽和電抗器表面溫度即可獲知其熱特性是否滿足要求，具體包括以下步驟第一步在飽和電抗器表面設(shè)置溫度監(jiān)測(cè)裝置，采用具有實(shí)時(shí)溫度采集功能的熱 敏傳感器，在線獲知飽和電抗器的溫度情況；或采用具有溫度保持功能的熱敏試紙，記錄試 驗(yàn)期間飽和電抗器表面達(dá)到過(guò)的最高溫度；第二步啟動(dòng)水系統(tǒng)，給飽和電抗器供水，調(diào)節(jié)流量至規(guī)定值，調(diào)節(jié)水系統(tǒng)溫度至 熱平衡狀態(tài)；第三步啟動(dòng)電氣系統(tǒng)，首先采用高電壓回路，對(duì)試品閥進(jìn)行充電，解鎖試品閥，使 試品閥充分取能；第四步閉鎖試品閥，調(diào)節(jié)大電流回路，使輸出電流達(dá)到規(guī)定值；第五步解鎖試品閥，開始試驗(yàn)；第六步保持飽和電抗器的電壓電流強(qiáng)度直至熱穩(wěn)定狀態(tài)，監(jiān)測(cè)飽和電抗器表面 溫度是否超過(guò)限值。其中，該試驗(yàn)裝置包括飽和電抗器熱等效試驗(yàn)雙電源系統(tǒng)以及與飽和電抗器串聯(lián)的試品閥，所述飽和電 抗器熱等效試驗(yàn)雙電源系統(tǒng)包括充電機(jī)、充電電容Q、諧振電容C、電抗Li和L2、以及輔助閥 \、V21和V22。其中，試品閥支路由試品閥與導(dǎo)通晶閘管串聯(lián)而成；試品閥左邊為高電壓回 路，充電機(jī)與\閥l2相串聯(lián)，再與諧振電容C并聯(lián)形成組合電路，組合電路與試品閥支路間 串聯(lián)有Li以及反并聯(lián)的V21和V22 ；試品閥右邊為大電流回路，整流源Lh，輔助閥V4相串聯(lián)， 再并聯(lián)在試品閥支路旁邊。其中，該試驗(yàn)裝置的飽和電抗器供水系統(tǒng)回路包括依次并連的水系統(tǒng)、閥門、流量 計(jì)、入口溫度表、入口壓力表、飽和電抗器、出口壓力表和出口溫度計(jì)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.試驗(yàn)裝置為雙電源系統(tǒng)，從而可以在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)電氣強(qiáng)度與實(shí)際工況的等效 性；2.在實(shí)驗(yàn)室中分別等效了飽和電抗器發(fā)熱條件和散熱條件；3.改進(jìn)了傳統(tǒng)試驗(yàn)方法中，無(wú)法同時(shí)等效通態(tài)損耗和鐵芯損耗的弊端。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1示出了傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法電氣接線圖；圖2示出了本發(fā)明提供的飽和電抗器熱等效試驗(yàn)裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖3示出了飽和電抗器與冷卻系統(tǒng)的連接圖；圖4示出了飽和電抗器熱等效試驗(yàn)步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的飽和電抗器熱等效試驗(yàn)裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示，試驗(yàn)裝置包括 充電機(jī)、充電電容Q、諧振電容C、電抗k、L2、輔助閥Vi、V21、V22、與飽和電抗器串聯(lián)的試品閥 等元件；飽和電抗器與冷卻系統(tǒng)的連接如圖3所示，溫度表、壓力表和流量計(jì)用于監(jiān)測(cè)飽和 電抗器出口的溫度壓力等狀態(tài)量。根據(jù)圖2和圖3連接飽和電抗器電氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，啟動(dòng)冷卻水系統(tǒng)對(duì)飽和電 抗器進(jìn)行供水，水系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)；啟動(dòng)電氣系統(tǒng)，首先采用高電壓回路，對(duì)試品閥 進(jìn)行充電，解鎖試品閥，使試品閥充分取能；閉鎖試品閥，調(diào)節(jié)大電流回路，使輸出電流達(dá)到 規(guī)定值；解鎖試品閥，開始試驗(yàn)。保持飽和電抗器的電壓電流強(qiáng)度直至熱穩(wěn)定狀態(tài)，監(jiān)測(cè)飽 和電抗器表面溫度是否超過(guò)限值。此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)在不脫離本發(fā)明的范圍下進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實(shí)施例僅僅 是例證性的，而不是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
一種飽和電抗器熱等效試驗(yàn)方法，其特征在于采用兩套電源系統(tǒng)，在一個(gè)周期內(nèi)向飽和電抗器交替施加高電壓、小電流和低電壓、大電流，從而使一個(gè)周期內(nèi)飽和電抗器承受的電壓電流可與實(shí)際工況相等效，其通態(tài)損耗和鐵芯損耗均達(dá)到運(yùn)行水平，同時(shí)采用獨(dú)立的水系統(tǒng)對(duì)飽和電抗器進(jìn)行冷卻，使冷卻條件與其在換流閥系統(tǒng)中的條件相同，通過(guò)試驗(yàn)裝置提供的電氣強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)飽和電抗器與真實(shí)工況的發(fā)熱等效，通過(guò)設(shè)置冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)飽和電抗器與真實(shí)工況的散熱等效，當(dāng)運(yùn)行一定時(shí)間后，飽和電抗器即可達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)，監(jiān)測(cè)飽和電抗器表面溫度即可獲知其熱特性是否滿足要求，具體包括以下步驟第一步在飽和電抗器表面設(shè)置溫度監(jiān)測(cè)裝置，采用具有實(shí)時(shí)溫度采集功能的熱敏傳感器，在線獲知飽和電抗器的溫度情況；或采用具有溫度保持功能的熱敏試紙，記錄試驗(yàn)期間飽和電抗器表面達(dá)到過(guò)的最高溫度；第二步啟動(dòng)水系統(tǒng)，給飽和電抗器供水，調(diào)節(jié)流量至規(guī)定值，調(diào)節(jié)水系統(tǒng)溫度至熱平衡狀態(tài)；第三步啟動(dòng)電氣系統(tǒng)，首先采用高電壓回路，對(duì)試品閥進(jìn)行充電，解鎖試品閥，使試品閥充分取能；第四步閉鎖試品閥，調(diào)節(jié)大電流回路，使輸出電流達(dá)到規(guī)定值；第五步解鎖試品閥，開始試驗(yàn)；第六步保持飽和電抗器的電壓電流強(qiáng)度直至熱穩(wěn)定狀態(tài)，監(jiān)測(cè)飽和電抗器表面溫度是否超過(guò)限值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，該試驗(yàn)裝置包括飽和電抗器熱等效試驗(yàn)雙電源系統(tǒng)以及與飽和電抗器串聯(lián)的試品閥，所述飽和電抗器 熱等效試驗(yàn)雙電源系統(tǒng)包括充電機(jī)、充電電容Q、諧振電容C、電抗k和L2、以及輔助閥V” V21和V22。其中，試品閥支路由試品閥與導(dǎo)通晶閘管串聯(lián)而成；試品閥左邊為高電壓回路， 充電機(jī)與義閥L2相串聯(lián)，再與諧振電容C并聯(lián)形成組合電路，組合電路與試品閥支路間串 聯(lián)有k以及反并聯(lián)的V21和V22 ；試品閥右邊為大電流回路，整流源LH，輔助閥V4相串聯(lián)，再 并聯(lián)在試品閥支路旁邊。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，該試驗(yàn)裝置的飽和電抗器供水系統(tǒng)回路包括依次并連的 水系統(tǒng)、閥門、流量計(jì)、入口溫度表、入口壓力表、飽和電抗器、出口壓力表和出口溫度計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力電子、電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種直流換流閥飽和電抗器熱等效試驗(yàn)方法。提供了一種飽和電抗器熱等效試驗(yàn)方法及其試驗(yàn)裝置，在一個(gè)周期內(nèi)向飽和電抗器交替施加高電壓、小電流以及和低電壓、大電流，從而使一個(gè)周期內(nèi)飽和電抗器承受的電壓電流可與實(shí)際工況相等效，其通態(tài)損耗和鐵芯損耗均達(dá)到運(yùn)行水平，同時(shí)采用獨(dú)立的水系統(tǒng)對(duì)飽和電抗器進(jìn)行冷卻，使冷卻條件與其在換流閥系統(tǒng)中的條件相同。通過(guò)試驗(yàn)裝置的提供的電氣強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)飽和電抗器與真實(shí)工況的發(fā)熱等效，通過(guò)設(shè)置冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)飽和電抗器與真實(shí)工況的散熱等效，當(dāng)運(yùn)行一定時(shí)間后，飽和電抗器即可達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)，監(jiān)測(cè)飽和電抗器表面溫度即可獲知其熱特性是否滿足要求。
文檔編號(hào)G01K7/22GK101975896SQ201010280328
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者于海玉, 劉杰, 溫家良, 魏曉光 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院