摘要：高压直流可控换相换流(controllable line commutated converter,CLCC)阀采用晶闸管与绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件混联的方式,形成主、辅两条支路并联结构,主支路起正常通流作用,发生交流故障时由辅助支路承接主支路电流,待主支路恢复阻断后主动关断实现强迫换相,从根本上解决直流系统换相失败的难题,适用于我国多馈入直流受端电网。为等效复现可控换相换流阀稳态运行下电热应力以及交流故障期间连续强迫换相过程产生的瞬变高电压、大电流及脉冲能量,需开展阀组件可控关断试验方法研究,验证CLCC换流阀抵御换相失败能力。依托葛南直流改造工程系统仿真结果,分析了逆变侧单相接地故障下各子阀瞬变高压、大电流应力水平,提取实际工况下各子阀关键应力指标;其次,提出了多频谐振电流源、稳态高压源周期性复合试验方法,完成故障电流连续分断试验装置参数设计,实现无外部负向电压施加时桥臂可控阻断恢复能力的模拟。通过试验和仿真对比分析,验证了该试验方法的可行性及等效性,为后续不同电流等级可控换相换流阀可控关断试验提供理论和技术指导。

摘要：特高压直流输电技术应用在我国发展非常迅速,对特高压直流输电系统核心设备-换流阀-实现多物理量在线状态监测的需求变得越来越迫切。低功耗无线智能传感网络技术是实现换流阀设备多物理量在线监测一种有效手段,但在实际工程应用中必须解决传感器节点自取电这一瓶颈问题。该文根据实际工程应用换流阀的电气和结构设计,提出并验证了一种用于晶闸管表面温度在线监测传感节点的小型化非侵入式电磁取能方案,即利用换流器桥臂电流的开通和关断暂态过程获取能量。文章首先建模分析了换流器桥臂电流在阀组件周围空间的磁场分布情况,在此基础上提出了电磁取能线圈设计方案,利用仿真并结合大电流实验提取取能线圈互感等关键参数,建立电磁取能回路感应部分的等效电路模型。最后在等效电路模型的基础上,用换流阀接近实际工况电流波形对取能模块的输出电压和输出功率特性进行仿真研究,评估取能模块在实际运行工况条件下的有效性。

摘要：为保持传统电网换相换流器(line commutated converter,LCC)低损耗、高可靠性和经济性等优点的同时,又避免换相失败故障风险,提出一种新型具有可控关断能力的电网换相换流器(controllable line commutated converter,CLCC)拓扑结构。该拓扑基于全控和半控器件混联的设计思路,首先通过全控型器件转移电流,等待晶闸管关断能力恢复后,再利用全控器件关断电流以快速完成桥臂间换相。可控电网换相换流器主要包括常规换流和可控换流2种运行模式,研究不同运行模式下换流器的工作原理及换流器内部控制策略。通过搭建特高压直流输电系统仿真模型,分析可控电网换相换流器的暂、稳态和典型故障态运行特性。仿真结果表明,在发生交流故障时,可控电网换相换流器可以主动关断桥臂电流实现强迫换相,同时提供一定的无功支撑,解决多馈入直流系统换相失败问题,有利于提高电网安全稳定运行水平,提升多直流馈入受端电网电力接纳能力。

摘要：巴西美丽山II期特高压直流输电工程交流侧系统频率为60Hz,其核心装备换流阀采用单12脉动桥设计,与国内常规直流换流阀技术路线和设计标准存在差别。为保证工程长期安全可靠运行,需开展换流阀多种复杂运行工况下试验考核;而实际运行试验回路工作频率为50 Hz,如何有效开展换流阀运行试验等效性研究是亟待解决的关键性问题。介绍了该工程换流阀设计关键技术参数,确定了其关键组部件电气应力和损耗要求;基于损耗等效原理提出了换流阀运行试验等效方法,计算出试验参数则算系数,并通过仿真和试验进行验证;结果表明,该方法有效考核了换流阀运行性能,保证了换流阀电气应力和热应力具备充足的设计裕度,支撑了海外直流工程项目顺利实施。

摘要：±800k V/6250A特高压直流输电工程输电电流从5000A提升至6250A对换流阀关键零部件的热特性、电气特性等均提出了新的要求,给换流阀关键零部件的研制带来巨大的挑战。为保证6250A换流阀满足直流工程设计要求,提出了一种基于试验数据的6250A换流阀逆向校核方法。通过试验数据建立换流阀关键元器件电气仿真模型,保证模型的精确性;同时,开展组件研发试验,重点考核了在最严酷工况下换流阀所有性能是否具备充足的设计裕度;最后通过仿真和试验结果对比,逆向校核6250A换流阀可靠性,保证了直流工程顺利实施。

摘要：可控换相换流阀(controllable line-commutated converter,CLCC)既保持着常规直流换流阀容量大、损耗低、过负荷能力强的优势,又能实现桥臂可控关断,可根本解决换相失败问题,适用于多馈入直流系统。2023年6月,CLCC已成功在±500 kV/1 200 A葛南直流改造工程中示范应用,投运以来运行性能良好。CLCC关断大电流的能力决定了其是否能够在交流故障时成功抵御换相失败,因此,需开展单阀大电流关断试验,验证换流阀实际交流故障下内部百余支可控器件同步开通、关断一致性及暂态电气应力耐受水平。该文基于CLCC交流故障时的强迫换相原理,首先分析了主辅支路换流及桥臂换流过程中IGBT子阀关键应力,提取了故障工况各阶段的关键应力参数。其次,提出百kV补能交流电压源和LC谐振电流源百毫秒投退及隔离控制试验方法,建立了关键应力参数与试验电路参数的解析关系,完成了试验电路参数设计。搭建了±500 kV/1 200 ACLCC单阀大电流关断试验平台,考核了换流阀的工作能力,又通过试验和仿真对比分析验证了试验方法的等效性和正确性,为后续不同电压等级CLCC单阀关断试验的提供理论指导。

摘要：巴西美丽山II期直流工程在工作频率、换流器拓扑、环境温度等方面与国内直流工程存在较大差异,若直接套用国内工程用饱和电抗器存在铁心损耗大、温升过高等问题。此外,饱和电抗器运行时温度较高一直是影响换流阀可靠性的潜在隐患。因此,亟需开展饱和电抗器的损耗优化研究,保证工程长期运行的可靠性。以巴西直流工程为切入点,开展了饱和电抗器铁心损耗研究,给出了一种通过调整铁心气隙减小铁心损耗的优化方法,分析了损耗降低机理,研制了饱和电抗器样机,结合仿真和试验分析手段,研究了调整电感值后饱和电抗器电气特性,验证了该方法的有效性。该优化方法不会影响饱和电抗器的外部结构和阀塔的整体结构设计,因此具有工程兼容性高、成本低的优点。同时,提供的优化思路不仅适用于巴西直流工程,也为不同直流工程用饱和电抗器的可行性分析提供理论指导,支持特高压直流工程换流阀前期设计以及技术改造。

摘要：可控换相换流器是针对常规直流输电换流阀换相失败问题而提出的一种新型直流换流装备,并于2023年6月在±500 kV/1200 MW葛洲坝—上海南桥高压直流输电系统改造工程(简称“葛南直流改造工程”)中投入使用。文中首先阐述了可控换相换流器的技术需求与技术原理,对其技术经济性进行了分析。然后,结合葛南直流改造工程的实施,介绍了可控换相换流器研制、试验及应用情况,提出了可控换相换流器电气参数、结构设计方案、型式试验方案,并结合现场录波介绍了工程调试过程中的低压加压、空载加压、人工短路等关键试验项目和试验结果,以及换流器投运后的运行情况,根据历次交流故障事件现场录波具体分析了换流器动作时序的正确性。最后,对可控换相换流器在特高压直流输电工程、省域交流联络线改造等场景下的应用前景进行了分析,为后续可控换相换流器的进一步推广应用提供参考。