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柔性交流输电装备过电流试验方法的研究

贺之渊  
【摘要】:电力电子技术的发展使电力电子装置在电力系统中得到了越来越广泛的应用。工程化实施过程中,为了保证其运行的稳定性和可靠性,在装置投入运行前必须进行严格的型式试验。 过电流故障是柔性交流输电(FACTS)高压阀和高压直流输电系统(HVDC)换流阀可能遇到的严重故障之一,在投运前必须对这些阀进行过电流试验以检验阀耐受过电流和与之相联系的电压应力和热应力的能力。随着电力电子元器件制造水平的提高,装置的容量和电压等级也不断的提高,已不可能直接对阀进行过电流试验,必须采用等效试验的方法。 过电流试验等效机理的核心就是从理论上保证:采用替代试验方法、运用等效试验装置对FACTS高压阀和HVDC换流阀试验时产生的电流、电压应力和热的应力,能够与阀在实际运行遇到的最严重的过电流情况下阀受到的各种应力具有相同的效果。 本文通过对各种阀实际过电流情况和过电流动态物理特性的分析,提出了过电流试验的等效机理。重点分析了过电流过程的5个工作状态:过电流前、开通、全导通、关断、过电流后。在此基础上,运用等效机理对各种阀的过电流过程进行分析并提出具体的等效试验要求,从而提出FACTS高压阀过电流试验的等效试验方法和等效试验装置的方案。并建立了一次回路的数学模型,对主要参数进行了计算。在此基础上提出的过电流试验装置一次回路的系统设计方案和控制调节、监控、保护和测量系统的功能设计方案。 为了验证过电流试验装置实际方案的等效性和可行性,在Saber仿真环境下对过电流试验装置进行建模、仿真,并分析其可能的各种故障。同时建立了过电流试验装置的物理模型,对装置的正常运行、故障情况、保护特性等进行分析。基于仿真和物理模型试验结果,运用等效机理,对过电流试验装置的等效性进行分析,从而证明该试验装置设计方案完全符合过电流试验的要求,并可以进行工程实施。 最后,对HVDC换流阀的过电流试验提出了今后实施的建议和展望。


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