光触发晶闸管与高压直流输电

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1、光触发晶闸管与高压直流输电

2、第1...lunissionTIANfangAbstract:Lighttriggerthyristorandit’sapplicationinHVDCtransmissionconvertervalvearepresentedKeyissionthyristorunitconvertervalve1概况按照目前世界上流行的土500kV高压直流输电HVDCT(HighVoltageDirectCurrentTransmission)工程的要求，每个工程通常需要数千个大功率晶闸管(例如三峡——常州HVDCT就有4176个3000A/7.

3、2kV大功率晶闸管)。每一个晶闸管单元（包括晶闸管、阻尼均压回路及晶闸管控制单元）的任何改进，都意味着可观的成本降低和明显的可靠性的提高。因此，世界上各大HVDCT设备供货商都十分重视晶闸管单元的优化工作。二十多年来，试图以光触发晶闸管LTT（LightTriggerThyristor）替代电触发晶闸管ETT(ElectricTriggerThyristor)的努力一直在继续。九十年代后期，西门子公司首先将正向电压保护功能成功地集成到大功率的LTT上，决定性地扫除了LTT用于HVDCT的巨大障碍。目前，LTT用于HVDCT的换流阀已投入商业运行。2直流输电换流阀

4、HVDCT是一个庞大、复杂且前沿的输变电系统。作为其核心设备的换流阀主要包括换流阀和阀基电子设备。晶闸管换流阀主要由晶闸管单元、阳极饱和电抗器串联而成。不同晶闸管单元电位互不相同。常规晶闸管单元包括：晶闸管本身、RC(R-Resistor；C-Capacitor)阻尼回路、静态均压电阻及晶闸管控制单元TCU（ThyristorControlUnit）或晶闸管电子设备TE(ThyristorElectronic)。其中TCU(或TE)是一块复杂的电子线路板，其功能主要有：·自取能。从对应晶闸管工作电压中获取能量，支持自身电子线路工作。·触发晶闸管。·正向电压保护功

5、能晶闸管由于某种原因没有正常成功触发，从而承受正向电压升高，在电压升高达到晶闸管转折电压之前强迫触发晶闸管，达到保护晶闸管的目的。葛洲坝——上海HVDCT用BOD(BreakOverDiode)；天生桥——广洲HVDCT用BTC（BackupTriggerCircuit）；三峡——常州HVDCT用PF(ProtectionFiring)。·恢复期保护功能RP(RecoveryProtection)晶闸管在关断反向恢复区间十分脆弱。过大的dv/dt电压扰动会损坏晶闸管。该保护功能在dv/dt扰动超过一定数值时保护晶闸管。·晶闸管状态检测。·光——电、电——光转换。

6、TCU(或TE)受控于处于地电位的阀基电子设备VBE(ValvebaseElectronic)，并将晶闸管的工作状态报告阀基电子设备VBE。由于电位隔离及抗电磁干扰的需要，二者之间的信号传输需要通过光缆实现。由于光缆良好的信号传输性能及电隔离、抗电磁干扰性能，以及发光管、光敏管及光电转换技术的发展，使这一技术广泛应用于高电压系统及测量领域。HVDCT利用了这些优良条件，实现了晶闸管控制单元TCU（或TE）与阀基电子设备VBE间的信号通讯，从而彻底取代了复杂庞大的电磁触发方式。LTT的应用则更大限度地利用了这些优良性能。3光触发晶闸管LTT对光触发晶闸管LTT的成

7、功研制已有20多年的历史，其机理十分明了。即用光直接照射晶闸管芯片来触发晶闸管。然而，欲将LTT用于中、高压领域，如HVDCT,背靠背（BackToBack）,静止无功补偿SVC(StaticVarpensation)等系统，需要解决如下两个技术难题：（一.)LTT需很高的光灵敏度，以适应远距离控制和长寿命发光管的实际要求。（二.)将正向过电压保护功能（BOD）集成到晶闸管本身，从而从根本上简化晶闸管控制单元TCU（或TE）。第一难题，LTT要求光灵敏度必须很高。这就是说LTT的光敏区必须很小，否则其抗dv/dt能力将降到每微秒数千伏，使得LTT在反向恢复期的抗

8、电压扰动能力降低。另外，很小的光敏区同时带来了晶闸管开通时的电流冲击问题。这一问题主要依靠了多级放大（五级）和级间增加侧面限流电阻的工艺方法得到解决。很小光敏区的优点是，光触发的能量可以较小（40m.Ruff,B.Baur,F.Pfirsch,H.Kabza,U.kllner,P.Voss.LightTriggered8kVThyristorAY1996PROCEEDINGS[2]NilsHorleDescriptionofproposedthyristorvalve.ABBTechnicalReport1JNL100022-350REV.03简介：田方（194

9、9—）男,工程师主要从事