专利名称：一种高压直流输电换流阀合成试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直流输电换流阀试验装置，具体讲涉及一种高压直流输电换 流阀合成试验装置。
背景技术：
随着功率半导体器件容量的增大，以高压串联半导体器件技术为基础的高压直流 输电技术得到迅速发展，在世界范围内大规模应用，并在远距离输电及大规模电网互联方 面发挥了良好的技术优势，取得了良好的经济效益。直流换流阀是直流输电系统的关键设 备，随着直流输电电压、输送容量的提高，直流换流阀的运行可靠的重要性愈发突出。为提 高及保障直流换流阀的设计质量，保证直流换流阀在各种稳态、暂态运行条件下安全、正确 运行，对换流阀进行试验是一种必需的手段。由于现代直流输电换流阀具有工作电压高、电 流大、容量大的特点，很难在试验环境中构建同实际运行工况相同的全载电路进行试验，限 于试验容量的提供，目前普遍采用合成试验的方法进行直流换流阀的运行试验。合成实验 采用两套电源系统作用在换流阀试品上，分别为直流大电流源和高电压源。直流大电流源 提供运行电流，高电压源提供高电压强度，试验时将直流大电流源输出的电流和高电压源 输出的电压按照工频交替施加于被试换流阀上，以等效试品在实际运行中所承受的电流、 电压、热应力。这虽然在一定程度上增加了电路控制的复杂性，但可以大大降低试验电源容 量，节省投资。不过，世界上现有的几套合成试验电路其高电压源均由振荡回路组成，其显 著特点是所提供的高电压为正负对称，而换流阀在实际运行中所承受的正反向电压并非正 负对称，试验虽能满足一般工程要求，但是其等效性却不尽理想。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种高压直流输电换流阀合成试验装置，该装置在试 验中的试品阀所受压力与实际运行工况中所承受压力接近一致。为实现上述目的，本实用新型采用下述方案一种高压直流输电换流阀合成试验装置，其改进之处在于所述装置包括试品阀 Vt，高电压源1、高电压源2和直流大电流源；所述直流大电流源中的辅助阀V5串联试品阀 Vt组成直流大电流源中6脉动桥整流器B6的桥臂；所述高电压源1、高电压源2和试品阀 Vt并联；所述试品阀Vt接地。本实用新型提供的一种优选的技术方案是所述高电压源1包括直流电流源Tl、 辅助阀VSl、V1和V2、电容Cl和C2、电感L1、L2和L3 ；所述直流电流源Tl正极连接辅助阀 VSl的阳极；所述辅助阀VS1、电感Li、辅助阀VI、电感L2、电感L3以及辅助阀V2依次连接； 所述直流电流源Tl、电容Cl和电容C2依次并联；所述电容Cl连接在辅助阀VSl和电感Ll 之间；所述电容C2连接在电感L2和电感L3之间；所述高电压源2包括直流电流源T2、辅助 阀VS2、V3和V4、电容C3和C4、电感L4、L5和L6 ；所述直流电流源T2正极连接辅助阀VS2 的阳极；所述辅助阀VS2、电感L4、辅助阀V3、电感L5、电感L6以及辅助阀V4依次连接；所述直流电流源T2、电容C3和电容C4依次并联；所述电容C3连接在辅助阀VS2和电感L4之 间；所述电容C4连接在电感L5和电感L6之间；所述高电压源1和高电压源2接地。本实用新型提供的第二种优选的技术方案是所述辅助阀Vl和辅助阀V2均由反 并联的正向辅助阀和反向辅助阀组成。本实用新型提供的第三种优选的技术方案是所述直流大电流源包括大电流变压 器T、6脉动桥整流器B6、辅助阀V5、电感L、限流电抗器、隔离开关一、隔离开关二、断路器和 IOKV母线；所述大电流变压器Τ、限流电抗器、隔离开关一、断路器、隔离开关二和IOKV母线 依次串联；所述大电流变压器T通过6脉动桥整流器Β6与辅助阀V5串联；所述6脉动桥整 流器Β6的输出给电感L ；所述电感L和6脉动桥整流器Β6接地。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于1、本实用新型提供的高压直流换流阀合成试验装置，通过两个独立的高电压源分 为为试品阀提供阻断期间的正反向高压，以获得不对称的阻断电压，使得试品阀所承受的 电压更接近实际运行工况，试验效果更好。2、本实用新型提供的高压直流换流阀合成试验装置，通过改变控制时序，实现多 种电压组合，按照不同试验项目及试品设计特点灵活选择组合方式，试验方案选择余地较 大、方式灵活，适用范围广。
图1是高压直流换流阀合成试验装置的电路图；图2是双注入模式下试品阀的电压、电流波形；图3是三注入模式下试品阀的电压、电流波形；其中Vt-试品阀，VS1、VS2、V1、V2、V3、V4和 V5-辅助阀，L1、L2、L3、L4、L5、L6-电 感，Cl、C2、C3和C4-电容，B6-6脉动桥整流器。
具体实施方式
下面结合阳图对本实用新型作进一步的详细说明。图1高压直流输电换流阀合成试验装置的电路图，该装置包括试品阀Vt，高电压 源1、高电压源2和直流大电流源；直流大电流源中的辅助阀V5串联试品阀Vt组成直流大 电流源中6脉动桥整流器B6的桥臂；高电压源1、高电压源2和试品阀Vt并联；试品阀Vt 接地。高电压源1包括直流电流源Tl、辅助阀VSl、Vl和V2、电容Cl和C2、电感Ll、L2和 L3 ；直流电流源Tl正极连接辅助阀VSl的阳极；辅助阀VS1、电感Li、辅助阀VI、电感L2、电 感L3以及辅助阀V2依次连接；直流电流源Tl、电容Cl和电容C2依次并联；电容Cl连接 在辅助阀VSl和电感Ll之间；电容C2连接在电感L2和电感L3之间；高电压源2包括直 流电流源T2、辅助阀VS2、V3和V4、电容C3和C4、电感L4、L5和L6 ；直流电流源T2正极连 接辅助阀VS2的阳极；辅助阀VS2、电感L4、辅助阀V3、电感L5、电感L6以及辅助阀V4依次 连接；直流电流源T2、电容C3和电容C4依次并联；电容C3连接在辅助阀VS2和电感L4之 间；电容C4连接在电感L5和电感L6之间；高电压源1和高电压源2接地；辅助阀Vl和辅 助阀V2均由反并联的正向辅助阀和反向辅助阀组成。[0019]直流大电流源包括大电流变压器T、6脉动桥整流器B6、辅助阀V5、电感L、限流电 抗器、隔离开关一、隔离开关二、断路器和IOKV母线；大电流变压器T、限流电抗器、隔离开 关、断路器、隔离开关二和IOKV母线依次串联；大电流变压器T通过6脉动桥整流器B6与 辅助阀V5串联；6脉动桥整流器B6的输出给电感L ；电感L和6脉动桥整流器B6接地；直 流大电流源的大电流在3000A-5000A之间，取决于试品阀Vt的额定电流。在试验中，直流电流源Tl通过辅助阀VSl、Vl和V2的触发逻辑时序配合，在Cl、 C2、Li、L2和L3组成的不同振荡回路的振荡配合下，产生高电压；高电压源2中T2通过辅 助阀VS2、V3和V4的触发逻辑时序配合，在C3、C4、L4、L5和L6组成的不同振荡回路的振 荡配合下，产生高电压；两个高电压源为试品阀Vt提供阻断期间的正反向高压。接入IOkV系统的6脉动桥整流器B6和辅助阀V5配合提供试品阀Vt导通期间的 直流电流。整个试验电路通过一个直流大电流源和两个高电压源的配合，可满足直流输电 换流阀的试验要求。高电压源1和2为试品阀Vt提供阻断期间的正反向高压，通过相互独立两个电源 向试品阀提供正负不对称的高电压，使得试品阀在试验中所受电压应力与实际运行工况中 所承受电压应力接近一致。下面通过实施例来进一步说明本实用新型电路的两种基本工作 模式下试品阀电压、电流的周期波形。实施例1高压直流输电换流阀合成试验中，在双注入工作模式下本实用新型的基本工作原 理图2是合成试验方法双注入模式下试品阀的电压、电流周期OOms)波形。t0时刻试品阀Vt承受高电压源1电路产生的正向高压；11时刻开通试品阀Vt和辅助阀V2，高电压源1中的谐振电流流经试品阀Vt ；t2时刻引入直流大电流源中的直流电流，试品阀Vt承受导通期间的直流电流；t3时刻直流电流熄灭前开通辅助阀V4，高电压源2中谐振电流流经试品阀Vt ；t4时刻高电压源2中谐振电流熄灭，触发辅助阀V4使得试品阀Vt关断后承受电 压源2的反向高压；t5时刻控制充电回路T2、VS2、C3为高电压源2充电；t6时刻控制充电回路Tl、VSl、Cl为高电压源1充电，以宽脉冲触发辅助阀V2，使 得充电结束时，试品阀Vt承受高电压源1的正向高压，试验电路为下一个试验周期做准备。实施例2高压直流输电换流阀合成试验中，在三注入工作模式下本实用新型电路的基本工 作原理图3是合成试验方法三注入模式下试品阀的电压、电流周期OOms)波形。t0时刻试品阀Vt承受高电压源1的正向高压；11时刻开通试品阀Vt和辅助阀V2，高电压源1中的谐振电流流经试品阀Vt ；t2时刻弓I入直流大电流源1中的直流电流，试品阀Vt承受导通期间的直流电流；t3时刻控制充电回路Tl、VSU Cl为高电压源1充电，使其电压恢复至t0时刻电 压水平；t4时刻直流电流熄灭前开通辅助阀V4，高电压源2中谐振电流流经试品阀Vt ；[0041]t5时刻高电压源2中谐振电流熄灭，触发辅助阀V4使得试品阀Vt关断后承受高 电压源2的反向高压；t6时刻控制充电回路T2、VS2、C2为高电压源2充电，同时给辅助阀V4施以宽触 发脉冲；t7时刻控制充电回路T2、VS2、C2为高电压源2充电完毕，试品阀Vt承受其正向
高压；t8时刻开通试品阀Vt和辅助阀V4，高电压源2中的谐振电流再次流经试品阀；t9时刻谐振电流过零，开通辅助阀V2，试品阀Vt将承受反向电压；tlO时亥lj，控制充电回路T1、VS1、C1为高电压源1充电，充电结束后试验电路进入 下一个工作周期。最后应该说明的是结合上述实施例说明本实用新型的技术方案而非对其限制。 所属领域的普通技术人员应当理解到本领域技术人员可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
权利要求1.一种高压直流输电换流阀合成试验装置，其特征在于所述装置包括试品阀vt，高 电压源(1)、高电压源(2)和直流大电流源；所述直流大电流源中的辅助阀V5串联试品阀 Vt组成直流大电流源中6脉动桥整流器B6的桥臂；所述高电压源(1)、高电压源(2)和试 品阀Vt并联；所述试品阀Vt接地。
2.如权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀合成试验装置，其特征在于所述高 电压源(1)包括直流电流源Tl、辅助阀VS1、V1和V2、电容Cl和C2、电感L1、L2和L3 ；所述 直流电流源Tl正极连接辅助阀VSl的阳极；所述辅助阀VS1、电感Li、辅助阀VI、电感L2、 电感L3以及辅助阀V2依次连接；所述直流电流源Tl、电容Cl和电容C2依次并联；所述电 容Cl连接在辅助阀VSl和电感Ll之间；所述电容C2连接在电感L2和电感L3之间；所述 高电压源(2)包括直流电流源T2、辅助阀VS2、V3和V4、电容C3和C4、电感L4、L5和L6 ； 所述直流电流源T2正极连接辅助阀VS2的阳极；所述辅助阀VS2、电感L4、辅助阀V3、电感 L5、电感L6以及辅助阀V4依次连接；所述直流电流源T2、电容C3和电容C4依次并联；所 述电容C3连接在辅助阀VS2和电感L4之间；所述电容C4连接在电感L5和电感L6之间； 所述高电压源⑴和高电压源⑵接地。
3.如权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀合成试验装置，其特征在于所述辅 助阀Vl和辅助阀V2均由反并联的正向辅助阀和反向辅助阀组成。
4.如权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀合成试验装置，其特征在于所述直 流大电流源包括大电流变压器T、6脉动桥整流器B6、辅助阀V5、电感L、限流电抗器、隔离开 关一、隔离开关二、断路器和IOKV母线；所述大电流变压器Τ、限流电抗器、隔离开关一、断 路器、隔离开关二和IOKV母线依次串联；所述大电流变压器T通过6脉动桥整流器Β6与辅 助阀V5串联；所述6脉动桥整流器Β6的输出给电感L ；所述电感L和6脉动桥整流器Β6 接地。
专利摘要本实用新型提供一种直流输电换流阀合成试验装置，该合成试验装置包括试品阀Vt，高电压源(1)、高电压源(2)和直流大电流源；直流大电流源中的辅助阀V5串联试品阀Vt组成直流大电流源中6脉动桥整流器B6的桥臂；高电压源(1)、高电压源(2)和试品阀Vt并联；试品阀Vt接地。本实用新型提供的合成试验装置通过两个独立的高电压源为试品阀提供阻断期间的正反向高压，获得不对称的阻断电压，使得试品阀所承受的电压更接近实际运行工况，试验效果更好，该装置通过改变控制时序，实现多种电压组合，试验方案选择余地较大、方式灵活，适用范围广。
文档编号G01R31/327GK201926741SQ201020645509
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者查鲲鹏, 汤广福, 谢婷, 高冲 申请人:中国电力科学研究院
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