晶闸管换流阀试验

1、晶闸管换流阀的基本结构
1.2.3.1 ±800kV UHVDC换流阀双重阀结构
±800kV UHVDC换流阀采用双重阀结构设计，一个双重 阀就是一个Βιβλιοθήκη Baidu脉动桥的1相，双12脉动阀组的一相由4个双重阀 串联，其中2个双重阀构成高12脉动阀组的1相，结构采用完 全相同的设计，即悬吊部分的绝缘均按直流600kV考虑，另2 个双重阀构成低12脉动阀组的1相，结构也采用完全相同的设 计，即悬吊部分的绝缘均按直流200kV考虑。这样， ±800kV UHVDC阀厅就由两个阀厅构成，(0,400kV)阀厅和 (400,800kV)阀厅。高12脉动阀组、低12脉动阀组的多重阀单 元、晶闸管组件可以采用完全一致的设计，仅仅是悬吊部分 设计不同。对于高12脉动阀组的高压端阀避雷器串的有可能 要求更大的容量，由系统设计根据故障情况确定。
2.1 ±800kV UHVDC换流阀型式试验
2）试验顺序 绝缘型式试验→运行型式试验 3）实验程序 IEC60060 4） 试验依据 IEC60700-1 1998、换流阀型式试验大纲 5）型式试验目的
绝缘型式试验试验：检验换流阀高电压下的性能 运行型式试验：检验换流阀的开通、关断及与电流特性有 关的性能。
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.2.3.1 ±800kV UHVDC换流阀双重阀低12脉动阀组示 意图
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.2.3.1 ±800kV UHVDC换流阀双重阀高12脉动阀组示意图
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.2.3.2 ±800kV UHVDC换流阀四重阀结构
±800kV UHVDC换流阀采用四重阀结构设计，一个四重 阀就是一个12脉动桥的1相，双12脉动阀组的一相由2个四重阀 串联，±800kV UHVDC阀厅仍由两个阀厅构成，(0,400kV) 阀厅和(400,800kV)阀厅。高、低12脉动阀组的悬吊均按直流 400kV考虑。高12脉动阀组、低12脉动阀组的多重阀单元、 晶闸管组件可以采用完全一致的设计。对于高12脉动阀组的 高压端阀避雷器串的同样有可能要求更大的容量，由系统设 计根据故障情况确定。四重阀设计需要充分考虑换流阀与换 流变、直流线路之间连接。换流变的布局也要统一考虑。
2.1 ±800kV UHVDC换流阀型式试验
6）成功型式试验的判据 ——除短路的晶闸管级外，在型式试验以及随后进行的检 查中出现参数改变但尚未短路的晶闸管级数不能超过一 个完整阀中全部晶闸管级数的3%。 关于整体阀的型式试验判据： ——在试验中阀的外部闪络，阀冷却系统的损坏以及触发 脉冲传输和分配系统的任何绝缘材料的击穿都是不允许 的。 ——任何元件、导体及其接头的温度，附近物体的表面温 度都不能超过设计允许值。
2、 ±800kV UHVDC换流阀试验
试验是控制产品质量的有效手段，晶闸管换流阀的 试验包括：换流阀型式试验、例行试验、抽样试验、 长期老化试验和现场试验。 长期老化试验通常在零部件定型时等效考核，部件、 产品定型后，没有必要再做长期老化试验。 对于±800kV UHVDC换流阀的试验，建议仍然依据 IEC60700-1，1998的有关规定。不同的换流阀供应商 对其质量控制都有其相应独特的要求，根据换流阀的 设计特点，由换流阀供应商制定换流阀型式试验规范， 业主、系统设计、监造商、供应商共同讨论认可型式 试验规范。
2.1.1 ±800kV UHVDC换流阀绝缘型式试验
阀基交流耐压试验
试验电压： UAC1=±Ums﹡1.3*Katm 时间 1分钟 UAC1=±Ums﹡1.15*Katm 时间 30分钟，在规定的30分钟 试验期间内，测量局部放电量，局部放电的要求参见IEC607001，1998 Ums：稳态运行（包括换向过冲）期间阀支撑上的最大重复运 行电压的峰值。 Katm：大气修正系数
2.1 ±800kV UHVDC换流阀型式试验
6）成功型式试验的判据
——任何一项型式试验后，如果短路的晶闸管级数大于1，则未通过型 式试验。 ——任何一项型式试验后，如果有1级晶闸管短路，允许需修复损坏的 晶闸管级，重新进行该项试验。 ——在重复进行某项型式试验时，如果再次发生任何一级或多级晶闸 管短路，则未通过型式试验。 ——应对阀或阀组件进行检查。如果试验中或试验后发现损坏的晶闸 管级或附件，在下一项试验前允件更换。 ——由于检查导至的短路晶闸管级也应按上述规定纳入判据中。
2.1.1 ±800kV UHVDC换流阀绝缘型式试验
1）阀基绝缘型式试验：阀的两个主要端子应连接在一起， 直流电压施加在连接在一起的两个端子和地之间。
试验项目 ——直流耐压试验 ——交流耐压试验 ——操作冲击波耐压试验 ——雷电冲击波耐压试验 ——陡波头冲击波耐压试验
考核目的：检查阀支承结构（包括阀支承结构内的冷却介质管 道，光纤通道等）具有足够的内部绝缘能力，能耐受所规定的 各种试验电压，并能保证在过电压条件下的局部放电不超过规 定值。
2.1.1 ±800kV UHVDC换流阀绝缘型式试验
阀基雷电冲击波耐压试验 正负极性各3次。采用符合IEC60060的标准雷电冲击电压波 形。
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.1 ±500kV HVDC换流阀结构—双重阀阀塔
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.1 ±500kV HVDC
换流阀结构—四重阀阀塔
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.2 ±800kV UHVDC
换流阀结构 根据目前的设计， ±800kV UHVDC换流 阀采用双12脉动阀组结 构，考虑到换流变压器 的容量、换流阀设计、 控制保护、故障时输送 容量及对系统的冲击等 多种因数，设计采用 400kV+400kV方案。
特高压晶闸管换流阀试验
西安西电电力整流器有限责任公司
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.1 12脉动阀组结构
1、单阀
2、双重阀 3、四重阀
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.1 ±500kV HVDC换流阀结构
±500kV HVDC换流阀通常采用12脉动阀组结构。 从结构上划分，主要分为双重阀结构和四重阀结构。 其换流变有单相双绕组、单向三绕组。采用双重阀或 四重阀主要从阀厅布局、换流便于换流阀的接线等方 面考虑的。国内直流工程“三—常”、“三—广”、 “三—上”为双重阀结构，“葛—上”、“天—广”、 “贵—广”、“贵—广II回” 为四重阀结构。
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.2.1 川电外送±800kV UHVDC初步换流站避雷器保护配置方案
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.2.2 “云—广”±800kV UHVDC换流站初步避雷器保护配置方 案
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.2.3 ±800kV UHVDC换流阀结构设计
UHVDC换流阀采用双重阀或四重阀设计，直流站的绝缘配 合都是换流阀设计、试验基本依据。 根据直流站的绝缘配合计算换流阀单阀晶闸管级的串联数、 层间的绝缘距离、悬吊的绝缘距离、屏蔽等。 根据直流站的绝缘配合确定特高压换流阀型式试验的绝缘型 式试验规范。 根据直流站的绝缘配合确定特高压换流阀绝缘材料的选型。 确定了换流阀的结构型式，根据型式试验规范及换流阀结构 分布参数，设计换流阀各种电压应力下的电位分布情况，确定 各关键部件的电压应力。
2.1 ±800kV UHVDC换流阀型式试验
8）型式试验回路
所选定的试验电路应保证能在与实际情况等效的最不利的条 件下对阀的性能进行全面而准确的试验，并能简明扼要地表明 阀的各种能力。
IEC & IEEE Standards & Guidelines for Test of HVDC
IEC60700-1，1998-1 (2003-03), Thyristor valves for high voltage direct current (HVDC) power transmission Part 1: Electrical testing IEEE Std 60857-1996, IEEE Guide for test procedures for HVDC thyristor valves IEC60919-2 (1991-01), Performance of HVDC systems Thyristor valves for high voltage direct current Part 2: Faults and switching Cigré WG14.01 Task force 03 (1997-03): Test Circuits for HVDC Thyristor Valves Cigré WG14.01 Task force 01 (1989-08): Voltage and current stresses on HVDC valves Cigré WG14.17(1997-04): Semiconductor power devices for use in HVDC and FACTS controllers
2.1 ±800kV UHVDC换流阀型式试验
±800kV UHVDC换流阀型式试验分为运行型式试验和绝缘型式试验。 1）试品 运行型式试验试品——单阀或与单阀数量相当的晶闸管组件、电抗 器组件。 绝缘型式试验试品——独立阀结构。考虑到±800kV UHVDC换流 阀复杂性和试验大厅、试验回路的要求比超高压±500kV HVDC更为 严格，建议：如果换流阀采用双重阀结构设计，试品选用高12脉动阀 组的高压阀组即（600kV,800kV)阀组，另外3个双重阀采用模拟试 品的方法来等效。如果换流阀采用四重阀结构设计，试品选用高12脉 动阀组的高压阀组即（400kV,800kV)阀组，另外1个四重阀采用模 拟试品的方法来等效。 所有的试品应适用相同的阀或组件。
试品 阀基
2.1.1 ±800kV UHVDC换流阀绝缘型式试验
阀基直流耐压试验 试验电压： UDC1=±Udms﹡1.6*katm 时间 1分钟 UDC2=±Udms﹡1.3*katm 时间 3小时，在最后1小时测 局部放电量，局部放电的要求参见IEC60700-1，1998 Udms：出现在阀支撑上稳态运行电压的直流分量的最大 值。对于双重阀结构高12脉动双重阀Udms=UDCmax/4*3，对 于四重阀结构高12脉动四重阀Udms=UDCmax/2。 Katm：大气修正系数
2.1.1 ±800kV UHVDC换流阀绝缘型式试验
阀基操作冲击波耐压试验 正负极性各3次。采用符合IEC60060的标准操作冲击电压波 形。
试验电压的选择应符合UHVDC直流站的绝缘配合,试验时考虑 大气修正系数及一定的试验安全系数。对于双重阀结构，高12 脉动阀组的阀基操作冲击波耐受电压以高12脉动桥6脉动母线避 雷器操作保护水平为依据。对于四重阀结构，高12脉动阀组的 阀基操作冲击波耐受电压以双12脉动桥400kV母线避雷器操作 保护水平为依据。 波形：250/2500us
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.2.3.2 ±800kV UHVDC换 流阀四重阀结构
400kV
0，800kV
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.2.4 ±800kV UHVDC换流阀结构说明 ±800kV UHVDC换流阀的设计都仅仅是初步 设计，6英寸晶闸管元件参数、换流阀规范确定后， 进行详细设计。由于特高压是世界上首项工程，换 流阀涉及需要综合考虑可靠性、标准化、价格等诸 多方面的因素，同时也借助超高压±500kV HVDC 工程的运行经验。
800kV
400kV
1、晶闸管换流阀的基本结构
1.2 ±800kV UHVDC换流阀结构
现代经典的换流阀均采用标准模块化设计，对于 UHVDC换流阀，如果仍采用超高压±500kV HVDC的 模块设计，仅仅是串联模块数的增多，不会根本改变 晶闸管阀的设计理念。所以对于±800kV UHVDC换流 阀同样可以采用双重阀或四重阀设计。根据目前已获 得的技术参数，西安西电电力整流器有限责任公司针 对“云—广”UHVDC和川电外送UHVDC项目，进行 双重阀和四重阀设计。