用于柔性直流输电电压源换流阀的试验装置.docx
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1、CN 114167194 A说明书1/9页用于柔性直流输电电压源换流阀的试验装置技术领域0001本创造涉及柔性直流输电技术,具体的讲是一种用于柔性直流输电电压源换流阀的 试验装置。背景技术0002模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter ,怖C)采用可控关断型电力 电子器件和脉冲宽度调制技术(pulse width modulation ,PWM),既可以实现有功功率和无 功功率的独立控制,又能向无源网络供电,是一种新颖的多电平变换器拓扑结构,已成为当前 电力电子领域的研究热点。基于模块化电压源换流阀的高压直流输电(high voltage direct c
2、urrent ,HVDC)系统,能够克服可控硅直流的缺点,在连接新能源发电场(如风力发电、 太阳能发电等)到电网、向远距离负荷、构筑城市负荷中心供电等领域具有广阔的应用前景。0003在原理上,海上风电与孤岛柔性直流输电工程和陆上柔性直流输电相似,海上平台没 有陆上换流站的交流电源点和负荷,使得两者面临不同的工程实际问题。海上换流站的调试 主要分为在码头的站系统调试和海上的端对端系统调试两阶段,站系统调试是端对端系统调 试的基础和保障。只有充分和完善的站系统试验,才能保证设备的平安和系统调试的顺利进行。 根据已有调试经验,在调试期间,一般通过交流系统对换流阀进行充电与解锁,但是换流阀从交 流充电
3、与解锁,在海上柔直工程中面临很多问题,主要问题有:1 .所需电源容量大;换流阀容量较大(约在1000MVA数量级),在码头调试期间,换 流阀对系统强度和电源容量要求非常大。以投切换流变压器,从交流对换流阀充电以及解锁 时的暂态功率占额定功率的5%计算,那么交流系统需要的电源容量为50MVA,约为llOkV变电 站1-2台主变容量。另外,在系统强度较弱的情况下,还存在系统振荡等稳定问题,威胁换流阀与 设备的平安。0。042 .需要增加充电电阻;模块化电压源换流阀在充电前,电容器的电压为零,电容器近似为短路。如果没有充电电阻,那么会产生非常大的充电电流,导致换流阀损坏。为此,需要增加充电 电阻,限
4、制充电时的过流。如通过交流对换流阀进行充电,充电电阻容量在5MVA左右,电阻本钱 较高,本钱约在200万左右;电阻制作周期长,需要专门定制,时间约4-6个月;电阻通用性差, 根据每个工程具体参数,需要不同的充电电阻。0005 3 .需要临时接地装置;海上风电柔直工程的接地点,均设置在陆上,海上换流站没有接 地点。海上换流站在陆上调试期间,需要增设临时接地装置。可以采取的接地方式,主要由直 流电阻分压与接地电抗两种,两者的本钱都在100万左右。另外,临时接地装置的接地阻抗, 很难满足调试要求(小于0 .5欧姆)o0006 4 .与实际系统运行方式有差异;海上与孤岛换流站正常运行,是通过直流侧对换
5、流阀 进行充电与解锁。如果从交流侧进行充电与解锁,那么使得调试与正常运行方式有所差异。如 从交流侧进行充电与解锁,在海上调试期间也需要补充相应试验。12CN 114167194 A说明书附图1/3页电压电流检测控制与保护装置电源流检测三相电路单线图R20i(电压电流检测调压变压器或变频电源S3电置 分压器Di ACl控制与保护装置升压变 压器d2电压与年流检测分压器 以rl=S3电置CN 114167194 A说明书附图2/3页C;D2Cl d2调压变压升压变 压器121CN 114167194 A说明书附图3/3页三相电路单线图Q电源一十一电压电流控制与保护装置调压变压 文fat 4升压变压
6、器C2-电压电流三相装置示意图电源立-G工-KJ升压变 压器Cl.分压器调压变压器或变频电R3WW-l电压电压 电流电流控制与保 护装置122CN 114167194 A说明书2/9页创造内容0007为克服现有技术中的至少一缺陷,本创造提供一种用于柔性直流输电电压源换流 阀的试验装置,其包括:进线开关保护电路,调压装置以及升压变压器;所述进线开关保护电路的一端连接到调压装置的一端,所述进线开关保护电路的 另一端连接外部交流电源,所述进线开关保护电路实现外部交流源与调压装置的连接与断开;所述调压装置的另一端连接到升压变压器的原边,用于对通过进线开关保护电路 接入的外部交流电源进行调压;所述升压变
7、压器的副边的第一端接地,所述升压变压器的副边的第二端用于输出 充电与解锁试验所需电压。0008 本创造实施例中,所述的进线开关保护电路包括:限流支路,开关支路,所述限流 支路和开关支路并联;所述限流支路包括:限流电阻和开关,所述限流电阻和开关串联;所述开关支路包括:开关。0009 本创造实施例中,所述的升压变压器为单相工频变压器、三相工频变压器及半绝缘 变压器中的任一。0010 本创造实施例中,所述的装置还包括:交流限流电阻R2、电容31、整流二极管D1及整 流二极管D2;升压变压器的副边的第二端连接到所述的交流限流电阻R2的第一端,所述交流限 流电阻R2的第二端通过电容的与整流二极管的第一端
8、相连接,所述整流二极管的第二 端连接到外部被试设备,以输出充电与解锁试验所需电压,所述整流二极管D的第一端连接 到所述电容储与整流二极管D2之间,所述整流二极管D的第二端通过升压变压器的副边的 第一端接地。0011 本创造实施例中,所述的装置用于进行正极性换流阀实验;所述整流二极管D的第一端为阴极,整流二极管D的第二端为阳极;所述整流二极管的第一端为阳极,整流二极管的第二端为阴极。0012 本创造实施例中,所述的装置用于进行负极性换流阀实验;所述整流二极管D的第一端为阳极,整流二极管D的第二端为阴极;所述整流二极管的第一端为阴极,整流二极管D2的第二端为阳极。0013 本创造实施例中,所述的装
9、置还包括:电容所述电容C2的一端通过升压变压器的副边的第一端接地,所述电容C2的另一端连 接整流二极管的第二端。0014 本创造实施例中,所述的装置还包括:分压器;所述的分压器的一端连接至整流二极管D2的第二端,所述分压器的另一端接地。0015 本创造实施例中,所述的装置还包括:电瞅3;所述电阻R3的一端与整流二极管口2的第二端相连接,所述电阻R3的另一端连接到 外部被试设备。E0016 本创造实施例中,所述的调压装置包括:调压变压器或变频电源。0017 本创造提供的用于柔性直流输电电压源换流阀的试验装置,其通过升压变压器实CN 114167194 A说 出艮书3/9页现电压的零起升压,通过选
10、择适当的变压器、整流器、电容参数,能够满足换流阀直流侧充电 与解锁试验,可以应用于没有系统电源的海上和陆上柔性直流输电电压源换流阀的试验, 全面检验电压源换流阀单体、整体性能。创造专利中,升压变压器可以采用变频电源来实现。0018为让本创造的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并 配合所附图式,作详细说明如下。附图说明L0019为了更清楚地说明本创造实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例描述中 所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本创造的一些实施例, 对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其 他
11、的附图。0020图1为真双极(伪双极)海上柔性直流输电换流阀直流充电装置示意图;图2为真双极(伪双极)海上柔性直流输电换流阀直流充电装置三相示意图; 图3正极性柔性直流输电换流阀直流充电装置单相示意图;图4负极性柔性直流输电换流阀直流充电装置单相示意图; 图5正极性柔性直流输电换流阀直流充电装置三相示意图; 图6负极性柔性直流输电换流阀直流充电装置三相示意图。具体实施方式0021下面将结合本创造实施例中的附图,对本创造实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述,显然,所描述的实施例仅仅是本创造一局部实施例,而不是全部的实施例。基于本创造中 的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所
12、获得的所有其他实施例,都属 于本创造保护的范围。0022针对现有技术中换流阀进行充电与解锁试验中存在的问题,本创造实施例提供一 种用于柔性直流输电电压源换流阀直流充电与解锁试验的装置,该装置包括:升压变压器、保 护装置、选线开关柜、整流变压器、倍压电容器、整流器、滤波电容器、限流电阻、放电系统和分压 器。试验装置包括:变压系统和整流系统;变压系统实现电压的升压,整流系统将电流由交流变 为直流。变压系统通过两级变压实现接线,首先将低压交流电源接入进线开关柜与保护装置, 进线开关柜接升压变压器,在经整流变压器实现将低压交流电源到高压的交流电源的升压功能。 整流系统的接线有两种方式,一种是直接整流,
13、也就是整流变压器高压侧输出经交流限流电阻(可选)到整流器,然后接直流限流电阻和分压器,得到高压直流电压;另外一种是倍压整流器 的方式,也就是整流变压器高压侧输出经交流限流电阻(可选)到倍压电容器,然后接整流器, 再接直流限流电阻和分压器,得到高压直流电压。0023本实施例提供的试验装置基本原理为,通过升压变压器实现电压的零起升压,整流 变压器的整流,实现直流电压的无冲击电流的升压,通过选择适当的变压器、整流器、电容参数, 能够满足换流阀直流侧充电与解锁试验,可以应用于没有系统电源的海上和陆上柔性直流输 电电压源换流阀的试验,全面检验电压源换流阀单体、整体性能。0024 本创造提供一种用于柔性直
14、流输电电压源换流阀的试验装置,其包括:进线开关CN 114167194 A说明书4/9页保护电路,调压装置以及升压变压器;所述进线开关保护电路的一端连接到调压装置的一端,所述进线开关保护电路的 另一端连接外部交流电源,所述进线开关保护电路实现外部交流源与调压装置的连接与断开;所述调压装置的另一端连接到升压变压器的原边,用于对通过进线开关保护电路 接入的外部交流电源进行调压;所述升压变压器的副边的第一端接地,所述升压变压器的副边的第二端用于输出 充电与解锁试验所需电压。0025如图1所示,为本创造一实施例提供的海上柔性直流输电换流阀直流充电装置示意图。 0026进线开关保护柜第一端与外部交流电源
15、连接,用于外部交流电源连接。实现变压器与 交流电源的连接与断开。0027本创造实施例中,进线开关柜包含限流电阻和合闸电阻结构,其中,限流电阻用于减小 变压器的励磁涌流;合闸电阻结构用于控制限流电阻的接入与断开。0028具体的,如图1所示,本实施例中,进线开关柜由限流支路和开关支路两条支路并联组 成,限流支路由限流电阻用和开关S2串联组成,开关支路由开关S组成,在具体合入操作顺 序中,在保证开关S和$2断开的情况下,合入$2开关;在一段时间后,合入Si开关,分开52开关, 进线开关柜操作完成。分开时,那么直接分开S开关。0029调压变压器,调压变压器的第一端通过进线开关柜的第二端与交流电源连接,
16、调压变 压器用于将外部交流电源调压,减小冲击电流和整套设备的容量,提高设备平安性。0030本创造实施例中,调压变压器为单相工频变压器或三相工频变压器。L0031当试验装置的外部电源采用三相电源时,选用三相变压器。当试验装置的外部电源 采用单相电源时,选用单相变压器。0032当装置对真双极或伪双极电压源换流阀试验时,装置正负双极的升压变压器可以共 用一组变压器,也可以使用2组变压器,正负极分别使用一组调压变压器。图2为真双极 (伪双极)海上柔性直流输电换流阀直流充电装置采用三相电源,三相电路单相示意图,图2 所示的实施例中,采用两组升压变压器。E0033升压变压器为单相工频变压器或三相工频变压器
17、,可以为半绝缘变压器。E0034升压变压器,原边与调压变压器第二端交流电源连接,用于将调压变压器低压交流 电源升压到所需交流电压,副边第一端接地;交流限流电阻R2,交流限流电阻R2第一端通过升压变压器的第二端与交流电源电 连接,用于限制升压过程中的电流,以及设备本体发生故障时保护设备;倍压电容G,倍压电容G第一端与交流限流电阻治的第二端连接,用于实现电压的 倍压;整流二极管4,整流二极管的第一端与倍压电容g第二端连接,整流二极管的 第二端与地连接,整流二极管4与倍压电容器G一起实现整流电压的一倍升压;整流二极管。2,其第一端与倍压电容6第二端连接,实现电流单向流动,防止换流 阀电源反向对整流装
18、置充电;滤波电容器G,滤波电容器G的第一端与整流二极管4的第二端连接,将不可控整CN 114167194 A说 出艮书5/9页流的电压滤波,使得输出电压更加平滑;分压器,本实施例中分压器由电阻器组成,分压器第一端与整流二极管 2第二端连 接,分压器第二端与地连接,用于测量输出直流电压;也可以不配置分压器,利用柔性直流输电 电压源换流阀测量装置读取电压;直流限流电阻42,直流限流电阻/第一端与整流二极管第二端连接,限流电阻修 第二端连接到被试柔性直流输电电压源换流阀,用于限制升压过程中的电流,以及设备本体、 被试品发生故障时保护设备;放电装置及放电开关S3,正常工作时放电装置及放电开关务处于断开
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- 用于 柔性 直流 输电 电压 换流 试验装置
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