高压直流输电十二脉动换流阀
±800kV特高压直流输电换流阀核相试验
第22卷第4期2021年4月电气技术Electrical EngineeringV ol.22 No.4Apr. 2021±800kV特高压直流输电换流阀核相试验郭绯阳1,2张涛1,2吴鑫1,2李国楷1,2杨云龙1,2（1. 河南九域恩湃电力技术有限公司，郑州 450052；2. 河南合众电力技术有限公司，郑州 450001）摘要近年来，随着特高压直流工程在远距离大功率输电方面的发展，提高直流输电工程的可靠性成为保证电网安全稳定运行的前提和基础，换流阀低压加压核相试验作为分系统调试项目对检验特高压直流输电工程质量至关重要。
本文针对特高压直流工程±800kV换流站第一阶段分系统调试期间的相关内容，详细阐述换流站极I、极II低端换流阀核相试验过程并进行理论分析，通过试验参数计算、试验方案优化及试验波形的分析对比进行说明。
另外，优化试验abc三相同步电压获取方式，进一步降低试验误差。
最后，提出一种验证触发延迟角的核相方法，为特高压直流输电工程的建设和相关研究提供参考。
关键词：±800kV；特高压直流输电；换流阀；核相试验Converter valve phase-check test of ±800kVUHVDC transmission projectGUO Feiyang1,2ZHANG Tao1,2WU Xin1,2 LI Guokai1,2 YANG Yunlong1,2(1. He’nan Jiuyu EPRI Electric Power Technology Co., Ltd, Zhengzhou 450052;2. He’nan Hezhong Electric Power Technology Co., Ltd, Zhengzhou 450001)Abstract In recent years, with the gradual development of ultra-high voltage direct current (UHVDC) projects in long-distance and high-power transmission, improving the reliability of DC transmission projects has become a prerequisite and basis for ensuring the safe and stable operation of the power grid. The converter valve low-voltage pressurized checking phase test is used as a sub-system. The commissioning project is very important for testing the quality of UHVDC transmission projects. This article focuses on the relevant content during the first stage of commissioning of the ±800kV converter station sub-system of the UHVDC project. This article elaborates the low-pressure pressure test process of the pole I and pole II low-end converter valves of the converter station and conducts theoretical analysis. Parameter calculation, test plan optimization and test waveform analysis and comparison are explained. In addition, the method of obtaining the three-phase synchronous voltage of the test abc is optimized to further reduce the test error. Finally, a checking phase method for verifying the trigger angle is proposed, which has a certain degree of engineering reference value for the construction of UHVDC transmission projects and related research.Keywords：±800kV; ultra high voltage direct current (UHVDC); converter valve; phase-check test0引言随着特高压直流输电（ultra-high voltage direct current, UHVDC）工程项目规模逐渐增大，直流输电的安全性及可靠性变得至关重要。
特高压直流输电换流阀控制系统应用
特高压直流输电换流阀控制系统应用摘要：换流阀作为换流站中的关键设备，能实现交流电与直流电之间相互转换。
换流阀控制系统主要功能是触发、监视和保护换流阀。
以±800kV特高压东方换流A5000换流阀为背景，介绍换流阀控制系统的原理及配置方式，对阀控单元及晶闸管控制单元的重点功能进行详细分析。
针对实际运行中需要重点关注的阀控接口信息，给出归纳与总结，为今后换流阀系统的运行维护及消缺处理提供参考。
关键词：特高压直流输电系统；换流阀；晶闸管；换流阀控制；接口技术特高压直流输电技术是指采用直流电压进行输电的技术。
直流输电作为特高压输电的一种形式，是目前解决高电压、大容量、远距离输电和电网互联问题的重要手段。
随着电力系统的需求扩大和电力电子技术不断发展，特高压直流输电技术日渐成熟，换流站作为特高压直流输电的龙头，其可靠性要求特别高，尤其是换流站的核心元件换流阀，由成千上万个元部件组装，结构复杂，安装难度高。
1.特高压直流输电1.1特高压直流输电性能特点特高压直流输电的原理为：发电系统发出交流电，升压后，送电端的换流器将交流电整流为高压直流电，通过直流输电线路将高压直流电输送到受电端，受电端再通过换流器将直流电逆变成交流电，最终送入送电端的交流电网[1]。
与交流输电相比，直流输电技术具有线路造价低、输送容量大、输电距离远、控制灵活、节省输电走廊占地的特点。
因此我国电力远距离大规模输送必然选择特高压直流输电技术[2]。
1.2主接线方式我国±800kV特高压直流输电换流阀采用双12脉冲阀串联结构，如图1所示。
其电压组合有±400kV+±400kV、±500kV+±300kV和±600kV+±200kV3种方式，一般情况下采用±400kV+±400kV组合。
运行中根据需要，双12脉冲阀主接线中需要配置旁路开关，以便根据运行情况而切换运行方式。
直流输电换流器比较及分析HVDC
直流输电换流器比较及分析HVDC直流工程换流器比较及分析高压直流(HVDC)输电以其在长距离大容量输电、海底电缆输电和非同步联网等领域的独特优势而得到了广泛应用。
换流器是高压直流输电的核心设备，它是影响HVDC系统性能、运行方式、设备成本以及运行损耗等的关键因素。
一、换流器概述换流器是实现交直流电相互转换的设备，当其工作在整流(或逆变)状态时，又称为整流器(或逆变器)换流器容量巨大、可控性强，对可靠性的要求很高。
传统晶闸管换流器容量很大，但投资大、谐波严重。
电压源换流器能弥补传统晶闸管换流器的部分缺点，其发展十分迅速。
较典型换流器有传统晶闸管换流器、每极2组12脉动换流器、电容换相换流器以及电压源换流器等。
长距离大容量高压直流输电仍然适合采用传统晶闸管换流器;电压源换流器在HVDC中有广泛的应用前景，是未来高压直流输电技术的重要发展方向。
二、换流器的分类换流器以实现功率变换的关键器件划分，可分为晶闸管换流器和全控器件换流器。
前者指由半控器件晶闸管组成的换流器，后者指由全控器件(又称自关断器件，如IGBT、IGCT)组成的换流器；以换流方式划分，换流器分为电网换相换流器（LCC）和器件换相换流器(DCC)。
前者采用晶闸管器件，由电网提供换相电压而完成换相，后者由全控器件组成，通过器件的自关断特性完成换相；根据换流器直流侧特性划分，换流器又分为电流源换流器(CSC)和电压源换流器(VSC)。
电流源换流器的直流侧通过串联大电感而近似维持直流电流恒定，电压源换流器的直流侧通过并联大电容而保持直流电压近似不变。
电压源换流器依据其拓扑结构进一步分为两电平和模块化多电平换流器（MMC）等结构。
针对晶闸管换流器，还可根据换流器基本单元结构的不同而分为三种:每极1组12脉动换流器(简称12脉动换流器)，每极2组12脉动换流器串联式换流器和每极2组12脉动换流器并联式换流器。
其中，12脉动换流器是常规高压直流输电的典型换流器，每极2组12脉动换流器则适用于特高压直流(HVDC)输电。
高压直流输电换流阀状态检修导则
高压直流输电换流阀状态检修导则一、概述高压直流输电换流阀作为直流输电系统的重要组成部分，其状态良好与否直接关系到整个系统的安全稳定运行。
对换流阀状态的检修至关重要。
本文将针对高压直流输电换流阀状态检修进行全面评估，并撰写相关文章，以期对读者深入理解该主题。
二、换流阀状态检修导则1. 检修前准备工作在进行换流阀状态检修前，需要进行充分的准备工作。
要对检修所需的设备和工具进行检查，确保完好无损。
要对检修区域进行安全评估并采取相应的安全措施，以确保人员和设备的安全。
2. 检修步骤（1）外观检查：首先对换流阀外观进行检查，包括有无明显的损坏或腐蚀，连接部位是否松动等情况。
（2）内部检查：接着对换流阀内部进行检查，包括接触系统、触头、绝缘子等部位的情况。
（3）性能检查：对换流阀的性能进行检查，包括静态特性和动态特性的测试，以确保其性能符合要求。
（4）维护保养：根据检查结果，对需要维护的部位进行保养，并及时更换老化或损坏的部件。
3. 检修记录在检修过程中，要及时记录检修情况，包括检修时间、检修内容、发现的问题及处理情况等，以便今后参考和总结经验教训。
三、我的个人观点和理解在换流阀状态检修过程中，我认为需要充分重视安全问题，确保人员和设备的安全。
要注重对换流阀性能的检查，及时发现并处理问题，以确保整个系统的安全稳定运行。
对检修情况的记录和总结也是非常重要的，可以帮助今后提高检修效率和质量。
四、总结通过本文对高压直流输电换流阀状态检修导则的探讨，我们可以更全面、深入地理解该主题。
在实际工作中，我们应该严格按照导则的要求进行换流阀状态检修，并不断总结经验，提高检修工作的质量和效率。
总字数大于3000字，内容详实，希望能够满足您的要求。
四、换流阀状态检修的重要性高压直流输电系统是对电力输送距离要求很远的情况下，利用高压直流输电技术将电力输送到远距离的一种方式。
而换流阀作为直流输电系统的核心部件，其状态良好与否直接关系到整个系统的安全稳定运行。
《高压直流输电原理与运行》习题
第9章 1. 分析多端直流输电为什么可以减少弃风、弃光？ 2. 混合型直流断路器中辅助断路器的作用是什么？其控制时序和主断路器、机械开关 是如何配合的？ 3. 分析包含网孔的多端直流输电每条支路的潮流是否可以通过换流器控制唯一确 定？ 4. 说明混合多端直流输电中 VSC 端子和 LCC 端子实现个别端子潮流反转控制的方法有 何不同？ 5. 混合多端直流输电中，确定端子类型时通常考虑哪些因素？ 6. 并联多端直流输电各端子间的控制是如何实现协调的？电压决定端子选择的依据 是什么？
z 《高压直流输电原理与运行》习题
第2章 1. 目前高压直流输电工程中广泛采用的换流器选用哪一种电力电子器件？采取什么样 的构成方式？ 2. 晶闸管换流阀包含哪些主要部分？ 3. 晶闸管级中阻尼回路的作用是什么？ 4. 换流变压器的主要功能是什么？它与常规电力变压器有何区别？ 5. 平波电抗器有哪几种类型？其特点如何？ 6. 直流输电线路分为哪几种类型？
入电网侧的 11 次与 13 次特征谐波电流含有率与幅值，以及换流器的功率因数角。 4. 若例 4.1 中的 11/12.94 双调谐滤波器中两个电容器容值均减小 1%，请计算此时的两
个串联调谐点。若滤波器中电感的电感量可调，是否可通过电感量的调节维持原来 的两个串联调谐点不变？若可以，请给出两个电感的取值大小。 5. 换流器无功功率需求与哪些因素有关？触发角增大时，无功功率需求如何变化？ 6. 如何进行直流输电系统与静止无功补偿设备间的协调控制？
第4章 1. 换流器交流侧非特征谐波产生的原因是什么？如果换流器正极端 3 个阀比正常早触
发电角度为 0.15 ，负极端 3 个阀比正常Байду номын сангаас触发电角度为 0.15 ，则产生的偶次谐波
高压直流输电系统换流变压器与换流阀设计
高压直流输电系统换流变压器与换流阀设计规范1.1 换流变压器在高压直流输电系统中，换流变压器是最重要设备之一。
在整流站，用它将交流系统和直流系统隔离，通整流装置将交流电能转换为高压直流电能，再利用直流输电线路传输；在逆变站，通过逆变装置将直流电能再转换为交流电能，再通过换流变压器输送到受端交流系统；从而实现不同交流系统的联络。
1.1.1 换流变压器功能与特点换流变压器功能有：1、降低交流侧谐波电流，特别是降低了5、7次谐波电流，这是由于绕组接法为YNyn0和YNd11，提供相位差为30°的12脉波交流电压；2、作为交、直流系统的电气隔离，可削弱侵入直流系统的交流侧过电压幅值；3、限制故障电流，换流变压器的阻抗限制了阀臂短路和直流母线上短路时的故障电流，使换流阀免遭损坏；4、通过换流变压器可实现直流电压较大幅度的分档调节。
由于换流变压器的运行与换流器的换相所造成的非线性密切相关，所以换流变在漏抗、绝缘、谐波、直流偏磁、有载调压和试验等方面与普通电力变压器有不同的特点。
(1)短路阻抗为了限制当阀臂及直流母线短路时的故障电流以免损坏换流阀的晶闸管元件，换流变压器应有足够大的短路阻抗。
但短路阻抗也不能太大，否则会使运行中的无功损耗增加，需要相应增加无功补偿设备，并导致换相压降过大。
大容量换流变压器的短路阻抗百分数通常为12%~18%。
(2)绝缘换流变压器阀侧绕组同时承受交流电压和直流电压。
由两个6脉动换流器串联而形成的12脉动换流器接线中，由接地端算起的第一个6脉动换流器的换流变压器阀侧绕组直流电压垫高0. 25U d(U d为12脉动换流器的直流电压)，第二个6脉动换流器的阀侧绕组垫高0. 75U d，因此换流变压器的阀侧绕组除承受正常交流电压产生的应力外，还要承受直流电压产生的应力。
另外，直流全压起动以及极性反转，都会造成换流变压器的绝缘结构远比普通的交流变压器复杂。
(3)谐波换流变压器在运行中有特征谐波电流和非特征谐波电流流过。
特高压直流输电换流阀控制系统分析
特高压直流输电换流阀控制系统分析摘要：换流阀控制系统在直流输电技术应用中占有重要地位, 在送电端,换流阀控制系统为整流器,利用换流阀控制系统可以将交流电整流为直流电,输送能量; 在受电端, 换流阀控制系统为逆变器, 可以将直流电逆变为交流电,为后端交流电网提供能量。
在特定情况下,通过改变控制策略,也可以让整流器、逆变器之间角色互换。
本文对±800kV特高压直流输电换流阀控制系统控制系统进行分析。
关键词：特高压；直流输电技术；阀控系统1特高压直流输电换流阀控制系统某±800kV特高压直流输电工程,其线路总体长度约为1200km。
该工程的建设对于我国清洁事业发展、产业结构调整以及未来经济可持续发展具有重要意义。
该特高压直流输电工程采用PCSＧ8600换流阀控制系统,本文对其换流阀控制系统应用进行分析,对类似工程系统的建设具有重要参考价值。
1.1阀控系统PCS-8600换流阀控制系统主要由3部分构成：1）控制主机，即CCP,负责换流器触发控制，为每一个单阀生成CP脉冲；2）阀控单元，即VCU,产生FP脉冲并分配到每个晶闸管,同时监视每一个晶闸管工作状态，1个阀控单元主机负责2个单阀；3）晶闸管控制单元，即TCU,为每一片晶闸管生成门极脉冲GP,监视晶闸管状态并通过回报脉冲IP发送给VCU。
阀控系统VCU接收CCP发出的并行控制脉冲，实时地向CCP提供阀的运行状态。
VCU实时接收CCP下发的触发命令，编码后发送给TCU；TCU根据接收到的触发命令完成对本级晶闸管触发；VCU接收TCU返回的监视信息。
若换流阀控制系统出现异常,VCU将采取相应的报警、请求跳闸等措施；若VCU出现异常，VCU发送报警、VCUnotok等信息。
1.2阀控单元（VCU）阀控单元由3面阀控柜和1面阀控接口柜组成。
其中每面阀控柜包含2台PCS-9586阀控制单元（每台装置包含A,B系统），分别对应同一相的2个桥臂（如YYA与YDA）。
高压直流输电与柔性交流输电第四章
量进行监测，在这个区域里还装设有交流测量装置。
4.1 换流站概述
换流变压器区域：
大容量高压直流换流站的换流变压器容量大、台数多，
占地面积大。
为了缩短换流变压器阀侧套管与阀厅之间的引线长度，
减少直流侧由于绝缘污秽所引起的闪络事故，一般要 求换流变压器靠近阀厅布置。
保护换流变压器的交流避雷器靠近换流变压器布置。 根据防火要求，在换流变压器区域装设水喷淋灭火系
（1）系统对换流阀定值的要求 连续运行额定值
应根据系统要求及对高压直流系统主回路参数 研究的结果来确定换流阀的连续运行额定值，应 计及诸如最高环境温度等因素的影响。 阀的冷却系统及其他辅助系统的设计须满足所 确定的连续运行额定值的要求。
4.3 换流阀
（2）对换流阀过负荷能力的要求
连续过负荷额定值，可以长期连续运行的过负荷 能力；
4.3 换流阀
换流阀——在高压直流输电系统中，为实现换流所需的三相
桥式换流器的桥臂，称为换流阀，它是换流器的基本单元设 备。
功能：
整流和逆变
具有开关的功能，可利用其快速可控性对直流输电系统 的起动和停运进行快速操作。
半导体换流阀类型：
常规晶闸管阀（简称晶闸管阀，或可控硅） 低频门极关断晶闸管阀（GTO阀） 高频绝缘栅双极晶闸管阀（IGBT阀）
到底采用哪一种型式？ 1）直流输电工程的容量 2）换流器以及换流变的生产制造能力 3）换流变运输尺寸的限制换流变的运输方案问题来自
特点：一直是换流站工程建设中的一个难题，它前期调查 工作量大、运输措施费用大、运输时间长、影响面广、地 方协调工作量大。 重要性：工程能否按期投产、建设进度是否受到影响，换 流变的运输是一个很关键的因素。 确定运输方案需考虑问题：取决于站址周围交通的情况及 今后几年当地交通发展的情况。 有些方案表面上、客观上可行，但实际操作起来，就不可 行，这方面的经验教训实例太多。 举例说明：例如：三常线宜昌龙泉换流站的2台换流变 （铁路——水路——公路的大件运输方案）；三广线荆州 换流站5台换流变（全程公路，后改为半程公路——水 运）。
特高压直流输电工程一次系统设计概述
1954—2000年，世界上已投入运行的直流输电工程有63项，其中 架空线路17项，电缆(diànlǎn)线路8项，架空线和电缆(diànlǎn)混合 线路12项，背靠背直流工程26项。
(3)新型半导体换流设备的应用 20世纪90年代以后，新型氧化物半导体器件一绝缘栅双极晶体管 (IGBT)首先在工业驱动装置(zhuāngzhì)上得到广泛的应用。
第七页，共95页。
目前直流输电(shūdiàn)的应用主要在以下几个方面。 (1)远距离大容量输电(shūdiàn)直流输电(shūdiàn)线路的造价和运 行费用均交流输电(shūdiàn)低，而换流站的造价和运行用均比交流 变电所的高。
第八页，共95页。
第九页，共95页。
(2)电力系统(diàn lì xì tǒnɡ)联 网
第二页，共95页。
(2)晶闸管阀换流时期
1970年瑞典首先在哥特兰岛直流工程上扩建了直流电 压为50kv，功率为10MW，采用(cǎiyòng)晶闸管换流阀 的试验工程。
1972年世界上第一个采用(cǎiyòng)晶闸管换流的伊 尔河背靠背直流工程在加拿大投入运行。由于晶闸管换 流阀比汞弧阀有明显的优点，此后新建的直流工程均采 用(cǎiyòng)晶闸管换流阀。与此同时，原来采用(cǎiyòng) 汞弧阀的直流工程也逐步被晶闸管阀所替代。
第十三页，共95页。
3)直流电缆(diànlǎn)送电
直流电缆没有电容电流，输送容量不受距离(jùlí)的限制，而 交流电缆由于电容电流很大，其输送距离(jùlí)将受到限制。 交流电缆每相的电容电流可用下式表示
IC Un 2 f C0l
(1—1)
其临界距离(jùlí)可用下式表示
lcr
高压直流输电
《电力系统前沿知识讲座》前言高压直流输电在大容量、远距离输电的场合，尤其在我国“西电东送”和全国联网中起着主导作用。
目前世界上重大的高压直流输电工程主要集中在我国，直流输电新技术也主要在这些工程中应用。
高压直流输电的一些技术问题，尤其是特高压直流输电技术问题，不仅是中国电网前所未有的，而且是世界电网发展史中前所未有的，面临一些世界级难题。
在经济全球化背景下，开展高压直流输电的技术问题研究，解决高压直流输电技术和交直流混合电网运行中的难题，不仅对我国电网的安全稳定运行具有重要的意义，而且将为世界电网技术的发展做出贡献。
目录第一章: 超高压直流输电原理第二章：直流输电的优点第三章:直流输电的缺点第五章：直流输电工程系统构成第六章：直流输电的换流技术第七章：直流输电的换流技术第八章：换流变压器的保护措施第一章: 超高压直流输电原理高压直流输电线路如上图所示。
由图中可以看出直流输电的目的是把交流系统A的电能输送到交流系统B中去。
发电和用电系统都是以交流方式进行，只是输电部分是直流方式。
首先，交流发电机产生的交流电，通过系统A中的变压器，把电压值变换成需要的大小，再送到整流器，通过它把交流电变为直流电。
所得到的直流电，通过直流输电线路L输送到用电处的逆变器，由逆变器把直流电变为交流电，最后由变压器把逆变器出来的交流电压变成系统B应用时所需要的交流电压第二章：直流输电的优点与高压交流输电相比较，直流输电具有下列优点：一、输送相同功率时，线路造价低，对于架空线路，交流输电通常采用3根导线，而直流只需1根(单极)或2根(双极)导线。
输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2/3～l/2。
另外，直流输电在线路走廊、铁塔高度、占地面积等方面，比交流输电优越。
对于电缆线路，直流电缆与交流电缆相比，其投资费和运行费都更为经济，这就是越来越多的大城市供电采用地下直流电缆的原因。
二、线路损耗小由于直流架空线路仅用1根或2根导线，所以导线上的有功损耗较小。
12脉动换流器工作原理
12脉动换流器工作原理
12脉动换流器的工作原理与6脉动换流器的工作原理相同,是利用交流系统两相短路来进行换相。
具体来说，它通过将三相交流电转换成直流电，然后逆变成三相交流电，实现换流的目的。
在12脉动换流器中，每个桥臂由一-个或多个整流器/逆变器组成。
当某个桥臂上的整流器工作时，该桥臂上的二二极管处于正向导通状态，而逆变器则处于反向截止状态。
此时，该桥臂的输出电压与电源电压相位相同。
当需要换流时，整流器停止工作，逆变器开始导通。
由于逆变器的输出电压与电源电压相位相反，因此该桥臂的输出电压也与电源电压相位相反。
这样，通过控制每个桥臂上的整流器/逆变器的状态，可以实现12脉动换流器的
换流过程。
需要注意的是，12脉动换流器在换流过程中会产生大量的谐波电流和电压。
因此，在设计和使用12脉动换流器时，需要考虑采取措施来抑制谐波电流和电压的影响。
特高压直流输电工程技术特点
特高压直流输电工程技术特点特高压直流输电工程额定电压±800千伏，额定电流4000安培，最大连续输送容量700万千瓦，送电距离近2000千米，是世界直流输电技术的制高点；特高压直流关键设备均为首次研制，没有可供借鉴的标准和规范，需要在特高压直流工程系统方案、过电压与绝缘配合、电磁环境控制、成套设计和设备制造等方面进行全面、系统的攻关。
●设备研制难度大特高压直流设备绝缘水平高，通流能力大，使用的800千伏、30万千伏安级特高压换流变压器，通流能力4500安培的6英寸晶闸管，单阀组容量175万千瓦的换流阀，额定电流4000安培的低噪声干式平波电抗器、直流穿墙套管、直流断路器和隔离开关，基于实时操作系统的换流站控制保护系统等关键设备均为世界首创，研制难度极大，是对电力电子技术、电工技术、材料技术、高压试验技术和控制技术的极限挑战。
特别是两大系列、8种型号换流变的研发，涉及电场分布技术、磁场分布技术、发热和传导计算、谐波分析、油纸兼容和电化学技术、直流电场和交流电场叠加交互作用分析等技术。
每台换流变涉及上万种物料，物料供应涉及多个国家数十个制造厂，组织和管理难度极大。
●建设任务繁重特高压直流工程采用双极、每极两个十二脉动换流器串联接线，输送容量、送电距离和工程量均是±500千伏直流工程的两倍以上。
线路工程途经8个省（市），56个县（市）、区，房屋拆迁总计9152户、近250万平方米，涉及大型厂矿搬迁195处。
工程试验室联调项目2200项，现场分系统调试超过2万项，站系统调试147项，系统调试12大类591项。
总计有26家设计单位、111家厂商、168家施工监理单位参与工程建设，组成了最大规模的建设联合体。
●可靠性指标先进特高压直流工程采用对称、模块化设计，单个换流模块故障情况下，其他换流模块仍可以继续运行，一个极故障也不影响另一极的运行，有46种运行方式，运行方式灵活。
由于每个换流模块相对独立，工程设计的可靠性指标大大提升，能量不可用率不大于0.5%，双极强迫停运率不大于0.05次/年，远小于±500千伏直流工程的0.1次/年。
高压直流输电系统换流变压器与换流阀设计
高压直流输电系统换流变压器与换流阀设计规范1.1 换流变压器在高压直流输电系统中，换流变压器是最重要设备之一。
在整流站，用它将交流系统和直流系统隔离，通整流装置将交流电能转换为高压直流电能，再利用直流输电线路传输；在逆变站，通过逆变装置将直流电能再转换为交流电能，再通过换流变压器输送到受端交流系统；从而实现不同交流系统的联络。
1.1.1 换流变压器功能与特点换流变压器功能有：1、降低交流侧谐波电流，特别是降低了5、7次谐波电流，这是由于绕组接法为YNyn0和YNd11，提供相位差为30°的12脉波交流电压；2、作为交、直流系统的电气隔离，可削弱侵入直流系统的交流侧过电压幅值；3、限制故障电流，换流变压器的阻抗限制了阀臂短路和直流母线上短路时的故障电流，使换流阀免遭损坏；4、通过换流变压器可实现直流电压较大幅度的分档调节。
由于换流变压器的运行与换流器的换相所造成的非线性密切相关，所以换流变在漏抗、绝缘、谐波、直流偏磁、有载调压和试验等方面与普通电力变压器有不同的特点。
(1)短路阻抗为了限制当阀臂及直流母线短路时的故障电流以免损坏换流阀的晶闸管元件，换流变压器应有足够大的短路阻抗。
但短路阻抗也不能太大，否则会使运行中的无功损耗增加，需要相应增加无功补偿设备，并导致换相压降过大。
大容量换流变压器的短路阻抗百分数通常为12%~18%。
(2)绝缘换流变压器阀侧绕组同时承受交流电压和直流电压。
由两个6脉动换流器串联而形成的12脉动换流器接线中，由接地端算起的第一个6脉动换流器的换流变压器阀侧绕组直流电压垫高0. 25U d(U d为12脉动换流器的直流电压)，第二个6脉动换流器的阀侧绕组垫高0. 75U d，因此换流变压器的阀侧绕组除承受正常交流电压产生的应力外，还要承受直流电压产生的应力。
另外，直流全压起动以及极性反转，都会造成换流变压器的绝缘结构远比普通的交流变压器复杂。
(3)谐波换流变压器在运行中有特征谐波电流和非特征谐波电流流过。
高压直流输电12脉动换流器波形
注：此波形为RTDS仿真试验时波形，与实际波形可能存在某些差异，仅供学习换流器原理参考。
12脉动整流侧正常波形UAC 为换流变网侧交流电压，IVY 为Y 桥阀侧交流电流，IVD 为D 桥阀侧交流电流，CPRD 为D 桥触发脉冲，ID 为直流电流1.91.9522.05ESOF RETARD ACB_TRIP BLOCK DEBLOCKBPPOTime [s]1.9 1.9522.05200300400I D C H [A ]I D L H [A ]I D C N [A ]I D L N [A ] 1.9 1.952 2.05-5000500I V D _L 1I V D _L 2I V D _L 3 1.9 1.952 2.05-5000500U A C _I N _L 1U A C _I N _L 2U A C _I N _L 3File: JL_S1P2PCPA1_2015_01_14_10_34_44_459Child00.CFG1.9 1.9522.05-5000500I V Y _L 1I V Y _L 2I V Y _L 3 1.9 1.952 2.05050C P R D如图D桥A相换相时刻超前Y桥30度，每个周期12个阀轮流导通关断，将三相正负半轴分别截取组成直流电流。
整流侧电流与电压相位一致，功率是从交流向直流侧传输。
整流侧总是共阴极侧（电流流出）换相到瞬时值最高的相，共阳极侧（电流流进）换相到瞬时值最低的相，因阀导通时压降很小通过换相分别截取正负半周电压。
12脉动逆变侧正常波形1.65 1.7 1.75 1.8 1.85-5000500U A C _I N _L 1U A C _I N _L 2U A C _I N _L 3File: JL_S2P2PCPA1_2015_01_14_10_56_31_560Child00.CFG1.65 1.7 1.75 1.8 1.85-5000500I V Y _L 1I V Y _L 2I V Y _L 3 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85-5000500I V D _L 1I V D _L 2I V D _L 3 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85050C P R D1.651.71.751.81.85ESOF RETARD ACB_TRIP BLOCK DEBLOCKBPPOTime [s]1.65 1.7 1.75 1.8 1.85250300350I D C H [A ]I D C N [A ]如图D桥A相换相时刻超前Y桥30度，每个周期12个阀轮流导通关断，将三相正负半轴分别截取组成直流电流。
高压直流输电换流阀组低压加压现场试验方法探讨和应用
高压直流输电换流阀组低压加压现场试验方法探讨和应用摘要：换流阀是直流输电系统中实现交、直流转换的核心设备，而阀控系统是换流阀点火控制系统的快速远程终端，换流阀组低压加压试验是对换流器控制保护系统进行的整组模拟试验。
本文结合金中直流输电工程±500 kV金官换流站，针对换流阀的技术特点以及控制保护系统、阀基电子设备的功能，就换流阀组低压加压试验的内容方法进行阐述。
试验结果表明，该方法对于新建高压直流工程具有重要的适用价值。
关键词：换流阀；阀控系统VBE；低压加压0前言为解决金沙江中游阿海、梨园电站电力外送需求而建设的±500 kV金中直流输电工程，其送端为云南金官换流站，受端为广西柳南换流站，采用±500 kV直流输电方式，输送容量3200 MW，在整个西电东送通道中具有重要地位，同时也是我国高压直流输电设备自主化的又一示范性工程。
±500kV金官换流站采用单极一组12脉动换流器的结构，由两个6脉动的换流器在直流侧串联、交流侧通过六台单相双绕组的换流变压器的网侧绕组并联，而阀侧绕组三台为星形接线构成Y-Y换流变，而另三台为三角形接线构成Y-D换流变，使两个6脉动换流器的交流侧得到相位相差30°的换相电压，在直流侧得到12脉波的直流电压，晶闸管元件采用传统电控晶闸管ETT阀，每一个单阀由3个阀组件共3×18个ETT晶闸管级构成，其直接接入高压直流系统 ,处于高电位，一次安装接线复杂。
智能、冗余结构的阀基电子设备（VBE）是换流阀点火控制的快速远程终端，属于低压弱电系统,处于低电位。
一方面接收直流极控系统（PCP）发出的触发控制信号，并将该信号转换为光信号，通过光缆传递到处于高电位下的上百个晶闸管元件，经功率放大后触发晶闸管极。
另一方面，阀基电子设备（VBE）向极控系统实时上送各晶闸管极的运行状态，从而实现直流输电系统的电流、电压及功率的准确控制。
特高压直流输电项目换流阀多重阀单元型式试验
特高压直流输电项目换流阀多重阀单元型式试验摘要：特高压直流输电项目用换流阀是全球上首个特高压直流输电用晶闸管换流阀，其型式试验还没有成熟的具体规范及标准。
±500kV及以下高压直流输电换流阀不相同，此类特高压换流阀是由2个12脉动的换流阀组串联构成，也无法简易的根据前者的试验规章和标准。
基于此情况，着重分析多重阀单元（极小方差无偏）类型Ⅲ（极小方差无偏连接在DC600kV及800kV当中）的试验方式，确认型式试验方法是：选取短接试验法；短接试验后再实施第二次双阀电压试验及3个极小方差无偏串联的试验。
关键词：特高压直流输电；换流阀；型式试验；多重阀单元特高压直流输电项目用换流阀是全球上首个特高压直流输电用晶闸管换流阀，它的型式试验现如今全球特高压直流输电市场尚未成熟具体的规定及标准。
特高压直流输电项目用特高压换流阀是由2个12脉动的换流阀组串联构成，而不像±500kV及以下高压直流输电换流阀那样只有1个12脉动的换流阀组，两者所出现的杂散电容及电压分布将会不一样。
故而，无法单纯的复制后者的试验规定及标准，有必要对其型式试验实施分析。
1特高压直流输电项目换流阀电气结构及型式试验特高压直流输电项目换流阀极小方差无偏为双重阀，由四层阀组件构成一个悬吊结构的阀塔，每极换流阀组有3种不同种类的极小方差无偏连接方式如图1所示：极小方差无偏类型Ⅰ——连接于中性点和直流200kV当中或直流200kV和400kV当中，如图1中低压阀厅所示。
极小方差无偏类型Ⅱ——连接于直流400kV 和600kV当中，如图1中高压阀厅所示。
极小方差无偏类型Ⅲ——连接于直流600kV和800kV当中，如图1中高压阀厅所示。
图1极换流器阀组极小方差无偏连接方式图低压阀厅的12脉动阀组即中性点到400kV当中的阀组，由两个6脉动阀组串联构成，两个6脉动阀组的电气连接定位在阀塔顶部的200kV处。
高压阀厅的12脉动阀组即400kV至800kV当中的阀组，也由两个6脉动阀组串联构成，两个6脉动阀组的电气连接位置同样在阀塔顶部的600kV处。
一种双12脉动阀组的接线及换流区布置结构[实用新型专利]
![一种双12脉动阀组的接线及换流区布置结构[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/fa42832dbb4cf7ec4bfed05f.png)
专利名称：一种双12脉动阀组的接线及换流区布置结构专利类型：实用新型专利
发明人：李龙才,胡晓,黄晓明,蔡德江,丁晓飞,冯千秀,周德才,夏雪,曹尹,张晔,樊艳,尹大千,刘勇,何琰
申请号：CN201220648826.5
申请日：20121130
公开号：CN202930936U
公开日：
20130508
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及高压换流站技术领域，本实用新型公开了一种双12脉动阀组的接线及换流区布置结构，包括一个主控楼、四个阀厅、两个辅控楼，主控楼和辅控楼均设置在阀厅之间，主控楼设置在最中间；两极中分别包括两个12脉动阀组，两个12脉动阀组并联接入极高压母线和极中性母线。
将两极的两个12脉动阀组并联，并提供了12脉动阀组并联接线的换流区域布置结构，便于接线和扩建，同时节省了占地，具有良好的经济效益，本实用新型解决了换流站内阀厅较多时候的布置问题，便于在实际工程中加以应用。
申请人：中国电力工程顾问集团西南电力设计院
地址：610021 四川省成都市成华区东风路18号
国籍：CN
代理机构：成都九鼎天元知识产权代理有限公司
更多信息请下载全文后查看。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高压直流输电工程中换流器的比较
高压直流输电，在我国的输电工程中有很重要的地位，由于直流输电的许多优点（1）输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2／3～l／2（2)在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗(3）直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行（4）直流输电发生故障的损失比交流输电小。
而换流器作为高压直流输电中最关键的一个环节，换流器的种种性能直接影响到了直流输电的各项指标。
由此我们可以看出换流器在高压直流输电工程中的重要地位，可以说换流器是直流输电技术中最重要的一环，所以换流器的各种性能以及特点也就决定了直流输电的性能。
1.换流器的功能原理及结构特点
以上是高压直流输电中最常用的十二脉动换流器的原理图，其中由十二个换流阀构成，其中每个换流阀由流阀一般由 60 ～ 120 只晶闸管串联组。
由于当前晶闸管的容量远远高于其他电力电子器件，晶闸管换流阀可通过简单的串联以满足日益增高的直流电压需要，因此晶闸管换流器仍然是当前及今后相当长时期内大容量直流输电工程的首选换流器。
1.1换流器的功能作用
换流器是实现交直流电相互转换设备，当其工作在整流( 或逆变) 状态时，又称为整流器( 或逆变器) 。
以实现功率变换的关键器件划分，换流器分为晶闸管换流器和全控器件换流器。
前者指由半控器件晶闸管组成的换流器，后者指由全控器件（又称自关断器件）组成的换流器。
以换流方式划分，换流器分为电网换相换流器和器件换相换流器(前者采用晶闸管器件由电网提供换相电压而完成换相，后者由全控器件组成，通过器件的自关断特性完成换相; 根据换流器直流侧特性划分，换流器又分为电流源换流器(和电
由图表示换流器的作用
由图中我们看出换流器的主要功能就是把由发电厂发出的交流电经过换流器转换为直流电，然后经过直流输电的线路实现远距离的直流输电，所以可以说换流器是高压直流输电的首要条件，也是必须环节。
1.2换流器的工作原理
在每个电源周期，12 个换流阀以 V1、V2、…
V12的顺序间隔30°轮流触发导通，持续导通
120° +μ电角度( μ为换相角) ，从而将电网
的三相正弦电压转变为 12 脉动的整流电压 u d。
与此同时，将直流极线上近似恒定的直流电流 I d
转变为换流器交流侧的三相电流。
其中，Y / Y及
Y /△型换流变压器网侧相电流 i Y、i D及换流站
从电网吸收的相电流 i S。
用傅里叶级数分解后可知，12 脉动换流器的
整流电压 u d中含有 12k = 12、24……次特征谐波
( k 为自然数) ，同时相电流 i S中包含 12k ± 1
= 11、13、23、25……次特征谐波。
这些谐波分别
由直流滤波器和交流滤波器进行抑制，从而达到
HVDC 工程对谐波的限制要求。
典型直流输电工程
的谐波限值一般为: 直流极线中的等效干扰电流
不超过1 000 mA(单极) 、500 mA(双极);换流母线
上的谐波电压总畸变率 T HDu≤1. 75% 。
i S中 3
次及 5 次谐波电流含有率 HＲi1.25% ，其余奇数
次谐波的 HＲi≤1.0% ，偶次谐波的 HＲi≤0.5%。
2.换流阀的结构及特点
2.1换流阀的结构
如图所示是换流阀在我输电工程中工程产品。
换流阀是直流输电工程的核心设备，通过依次将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流电压和实现对功率的控制。
其中，晶闸管是换流阀的核心部件，它决定了换流阀的通流能力。
通过将多个晶闸管元件串联可得到希望的系统电压。
晶闸管的触发方式分为电触发和光触发。
2.2换流阀在我国的发展
在我国的高压直流输电事业中，换流阀作为直流输电中的重要元件在我国的发展也有很久远的历史。
下表示换流阀在我国的发展
进程以及使用
2.3换流阀阀塔的介绍
换流阀是直流输电系统的核心设备，目前在我国所建直流输电工程中换流阀均采用悬吊式阀塔结构阀塔以一定的布置方式悬吊于阀厅内，每个阀4层顶部和底部装有防护屏蔽罩。
每层有2个晶闸管阀模块1个反应器模块由高强度复合材料螺栓连接。
阀塔与阀厅梁由4串长棒绝缘子连接顶有螺栓连接串绝缘子由5段瓷质绝缘子组成每段绝缘子由轴销连接。
阀塔旁有一避雷器串顶由绝缘子串悬吊于阀厅梁上并与阀塔连接。
而我国多数阀塔都是悬吊于梁上，这样有利于抗震，增加抗干扰能力。
以上的图分别为阀塔的实物图以及阀塔的一些参数。
3.总述
换流器作为高压直流输电中最重要的一个器件，可以说是整个输电系统的心脏，担任着高压直流输电系统中不可或缺的地位，所以无论以后的高压直流输电怎样发展，换流器都将要跟上时代的发展，为高压输电的发展奠定基础。
电气1307 裴磊
学号：1131180721。