直流换流阀低电压运行性能及其试验方法的研究

论文摘要

高压直流输电在远距离大容量输电、海底电缆输电以及电力系统非同步联网中得到广泛应用。目前,我国已经成为直流输电第一大国,预计到2020年,我国将再建设25个直流输电项目,其中15个为特高压直流项目。换流阀作为直流输电的核心设备之一,为保证其在系统中运行的安全、稳定和可靠,必须深入研究其运行性能,同时其运行性能必须通过严格的试验来检验。本文依托国家自然科学基金项目“HVDC换流阀运行试验方法等效性研究”,在以下几个方面开展了研究工作:1)本文通过分析直流阀的运行工况,将直流阀运行分为高电压运行和低电压运行,并将直流阀运行试验也相应的分为高电压运行试验和低电压运行试验,指出了进行直流阀低电压运行性能及其试验方法研究的必要性。2)分析研究了阀的低电压运行性能。分析了低电压下阀开通的暂态过程及阀电子电路的取能性能;分析了反向恢复电荷分散性对阀低电压运行性能的影响,给出了反向恢复电荷分散性与最小触发电压和最小关断角的关系,得出了对阀设计有意义的结果;从机理上阐述了晶闸管的正向恢复过程。3)在低电压运行性能分析的基础上,根据试验标准的要求,进行了低电压运行试验方法的研究。提出了阀低电压运行试验回路的要求;对现有国外合成试验回路低电压运行试验进行了分析,指出了其中的不足;提出了一种低电压运行试验装置拓扑并进行了仿真验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 一 绪论
• 1.1 直流输电及其换流阀技术
• 1.1.1 直流输电的特点
• 1.1.2 我国直流输电现状
• 1.1.3 直流换流阀
• 1.2 直流阀低电压运行性能研究的必要性及现状
• 1.2.1 直流阀低电压运行性能研究的必要性
• 1.2.2 低电压运行性能的研究现状及问题
• 1.3 低电压运行试验方法研究的必要性及现状
• 1.3.1 低电压运行试验方法研究的必要性
• 1.3.2 低电压运行试验方法的研究现状及问题
• 1.4 本论文的主要工作
• 二 直流阀低电压运行性能分析
• 2.1 直流阀经历的低电压现象
• 2.1.1 最小触发电压和暂态欠电压现象
• 2.1.2 最小关断角现象
• 2.1.3 低电压断续直流电流现象
• 2.1.4 恢复期间瞬时正向电压现象
• 2.2 直流阀低电压运行性能分析
• 2.2.1 直流阀低电压下的开通暂态过程
• 2.2.2 直流阀低电压下的通态
• 2.2.3 直流阀低电压下的关断暂态过程
• 2.2.4 直流阀低电压下的断态和反向电压
• 2.2.5 反向恢复电荷分散性对直流阀低电压运行性能的影响
• 2.3 本章小结
• 三 直流阀低电压运行试验方法的研究
• 3.1 低电压运行试验的试验要求
• 3.1.1 最小交流电压试验要求
• 3.1.2 暂态欠电压试验要求
• 3.1.3 恢复期间瞬时正向电压试验要求
• 3.1.4 低电压断续直流电流试验要求
• 3.2 直流阀低电压运行试验回路基本要求
• 3.2.1 直流阀外部阻抗的模拟
• 3.2.2 稳态di/dt强度的要求
• 3.2.3 热强度的要求
• 3.2.4 稳态电流强度的要求
• 3.3 直流阀低电压运行试验回路的特殊要求
• 3.3.1 试品取能考核的要求
• 3.3.2 对断续电流的要求
• 3.3.3 对恢复期间瞬时正向电压试验的要求
• 3.4 本章小节
• 四 直流阀低电压运行试验装置研究
• 4.1 现有装置的分析
• 4.1.1 ABB合成试验回路低电压运行试验分析
• 4.1.2 西门子合成试验回路低电压运行试验分析
• 4.1.3 AREVA合成试验回路低电压运行试验分析
• 4.1.4 三种试验回路低电压运行试验评价
• 4.2 一种新的低电压运行试验回路的仿真分析
• 4.2.1 直流阀低电压运行试验装置拓扑的提出
• 4.2.2 低电压运行试验装置试验能力的初步确定
• 4.2.3 低压大电流回路分析
• 4.3 本章小结
• 五 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文