摘要：为满足±1 100kV特高压直流换流阀绝缘型式试验实施,针对±1 100kV特高压换流阀直流耐压试验实施方法进行了研究,通过理论分析,仿真计算以及利用ANSYS有限元软件进行电场强度计算,依据现有试验条件,计算得出电场强度最大值为22kV/cm,低于空气击穿场强30kV/cm。若不考虑气候条件的影响,现有试验室空间、试验方法设计及设备满足±1 100kV特高压换流阀直流耐压试验的要求。完成了满足IEC标准特高压换流阀直流耐压试验要求的试验原理及试验方法研究,为±1 100kV特高压换流阀直流耐压试验的实施提供了理论依据。

摘要：阐述了Foster网络和Cauer网络模型在热传导计算应用中的物理意义,证明了Cauer网络级联有效性。基于晶闸管热传导方程,分析了晶闸管内部各层元件热传导二端口网络特性,得到各自热阻抗的复频域及时域理论表达式,形成对应的傅里叶级数Foster网络及其恒等变换后的低阶Foster和Cauer网络。结合实际晶闸管结构及热物理参数,将所述模型及其恒等模型的单位阶跃响应与有限元计算结果以及datasheet提供的曲线进行对比,验证了由热传导方程诱导的网络模型及其恒等变换过程的有效性。为直流输电换流阀晶闸管热特性设计及电热耦合计算提供了一种实用的电磁暂态等效计算模型。

摘要：高压直流输电(HVDC)换流阀单阀非周期触发试验是换流阀绝缘型式试验中的难点。按照IEC 60700-1标准要求,通过对实际应力的分析及试验电路拓扑的设计,给出了满足工频补能型换流阀要求并可兼容换流阀抗电磁干扰试验的试验电路。在上述研究的基础上,顺利完成了宁东-山东直流输电工程±660kV HVDC换流阀的非周期试验,复现了工程中的非周期触发电压、电流应力。试验电压峰值达685kV,电流峰值为8.1kA,最大电流变化率达到1.4kA/μs,均满足实际工程中非周期触发试验应力的要求,并考验了换流阀的电流和电压耐受能力。试验结果表明宁东工程换流阀能够耐受规定的非周期触发应力。该试验电路设计合理,准确反映了晶闸管导通后前10μs的电压、电流应力,并实现了各强应力源μs级的时序配合。

摘要：混合式高压直流断路器型式试验的目的是检验断路器的功能性是否满足设计要求。混合式高压直流断路器型式试验设计及试验等效性评价原则展开研究。首先基于断路器工作原理和运行工况并通过断路器PSCAD/EMTDC器件级运行数字仿真模型解析了分断过程和换流过程相关应力特性和影响因子,然后在应力分析的基础上提出了断路器型式试验关键项目,最后提取了混合式高压直流断路器型式试验等效性评价方法的核心,即具备工程实践意义的断路器应力等同关键参数。文中建立了基于整机应力和部件应力核心参数以及核心参数之间独立性和相关性联系的等效性评价方法,该方法能够正确评估断路器型式试验的等效性。

摘要：混合式高压直流断路器分断操作是体现断路器本质特征的核心功能。断路器分断故障大电流这一暂态过程中产生的应力是断路器电气特性研究的重点。应力分析是断路器电气、结构和试验系统设计的理论基础,其相关研究尚属空白,需要进行全面详细的解析。该文首先在断路器拓扑结构和分断运行分析的基础上研究混合式高压直流断路器毫秒级分断全过程和微秒级换流过程相关应力特性,并论述两种时间维度暂态过程之间的联系。然后,建立的断路器PSCAD/EMTDC器件级运行数字仿真电路验证毫秒级分断过程和微秒级换流过程相关应力特性及其影响因子。最后,实施的200kV断路器整机,100kV、50kV断路器单元以及单一电力电子模块分断试验结果验证仿真电路和数学分析的准确性。该文结果可指导IGBT串联阀混合式高压直流断路器电气结构和试验系统的设计。

摘要：在半桥型模块化多电平换流器联合混合式高压直流断路器构建的柔性直流电网中，直流断路器特征参数与直流系统配置参数之间存在紧密关联。特征参数是系统能力投射到断路器上的外在表现，一方面反映系统的出力水平，另一方面反映断路器承受最苛刻整机应力能力。特征参数提取是实现混合式高压直流断路器在柔性直流电网中工程应用的理论基础。该文在对混合式高压直流断路器应用、原理、工况理论分析的基础上，提取混合式高压直流断路器五种特征参数，并揭示各参数之间的数学联系，论证各特征参数的具体影响。建立的系统级混合式高压直流断路器PSCAD／EMTDC运行数字仿真电路验证了特征参数提取与其影响效果的正确性。实施的200kV断路器整机分断试验结果验证仿真电路和数学分析的准确性。该文结论能够有效指导混合式高压直流断路器的设计与应用。

摘要：为提高特高压直流换流阀塔绝缘可靠性、实现小安全裕度下换流阀绝缘的优化设计,以±1 100 k V直流换流阀作为研究对象,采用Solid Works及ANSYS混合建模技术,建立了换流阀塔的3维模型。对该模型进行单阀绝缘型式试验及多重阀直流耐压试验,得到其电场分布;并针对电场薄弱环节进行局部结构优化。研究结果表明:当选取2 700 k V/m作为换流阀厅内金具表面工作控制电场强度时,单阀绝缘型式试验中的屏蔽罩及横梁均存在电场薄弱环节,有可能产生电晕及放电现象;而多重阀直流耐压试验中不存在电场薄弱环节,不会产生电晕及放电现象。此外,增加横梁拐角、屏蔽罩侧边的倒角值以及在层间绝缘金具处添加均压环可以使得薄弱处电场强度低于控制值。

摘要：随着张北地区风电、光电等可再生能源不断开发,大规模清洁能源并网与传输对柔性直流电网的发展与构建提出了迫切需求。综合考虑了柔性直流（VSC-HVDC）输电技术的优点,设计了一种对称双极结构作为张北四端直流电网主拓扑,采用半桥式模块化多级换流器（MMC）拓扑结构和架空线进行电力传输。同时,提出了一种新型模块化级联直流断路器拓扑,并开发了500 kV柔直换流阀和直流断路器样机,以满足张北四端直流电网的需求。

摘要：模块化多电平换流器在投运前必须通过运行试验来考核其设计是否满足工程要求。根据IEC标准,运行试验需定性和定量地产生实际工况下的电流应力。传统方法主要采用开环控制方式对试验回路电流进行控制,其控制精度和等效性均有待提高。为此,针对H型运行试验拓扑,提出了一种回路中直流电流、基频电流、二倍频电流的闭环控制方法。采用该方法可使上述各电流分量精准快速地跟踪其参考值,从而使运行试验产生的电流应力与实际工况下的电流应力等效。最后,通过仿真与试验验证了所提控制方法的正确性和有效性。

摘要：换流阀是高压直流换流站的核心装备,高电位区导体及绝缘子表面电场计算是实现小安全裕度下换流阀绝缘优化设计的关键。将换流阀内典型结构,如绝缘子、晶闸管等,简化为二维模型,在二维场中直接进行电场计算,可实现电场的准确快速计算。通过对二维、三维算例进行电场计算,证实了边界电场约束方程计算电场的精度在二维场中高于ANSYS的计算精度。因此在二维轴对称场中应用该方法对某换流阀绝缘子进行了表面电场计算及均压环设计,使绝缘子金具表面电场由7.55 kV/mm降为2.87 kV/mm,绝缘子表面电场由1.93 kV/mm降为0.9 kV/mm。最后,应用ANSYS软件在三维复杂模型中对均压环尺寸进行校验计算。文中工作为直流换流阀用绝缘子表面电场计算及均压环优化设计提供了一种可靠、实用的计算方法。