特高压直流换流阀的运行性能及其失效机制.pdf

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1、研究与开发特高压直流换流阀的运行性能及其失效机制鲁成栋肖登明秦松林(上海交通大学电气工程系，上海200030)摘要直流换流阀是特高压直流输电工程的核心装置，为了保障换流阀的运行可靠性，满足其试验方法研究的需要，有必要研究换流阀的运行性能及其失效机制首先分析了换流阀的各个运行工况，给出了不同运行工况的特点及Matlab／Simulink仿真波形。然后讨论了换流阀在不同工作周期(开通、通态、关断和断态)下的运行状态，建立了等效开通／关断模型，并结合器件的内部物理特性，分析阀失效情况的发展过程，最终揭示了其失效机制。关键词：特高压直流；换流阀；晶闸管；工作周期；失效机制St

2、udyonOperatingPerformanceandFailuresMechanismofUHVDCThyristorValvesChengdongXiaoDengmingOi．Songlin(DepartmentofElectricalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030)AbstractThyristorvalveiSthecoredeviceofUHvDCtransmissionproject．Inordertoensuretheoperationreliabilityofvalvesan

3、dtomeettheresearchneedsofitstestmethods．itiSnecessarytostudytheoperationperformanceandfailuresmechanismofUHVDCvalves．Inthispaper,eachoftheoperationconditionsofvalvesisanalyzed．andthecharacteristicsOfdiflferentoperationconditionsandthesimulationwaveforn'lsareillustrated．Thentheoperations

4、tatusofvalvesindifferentdutycycles(turn—on．on—state．turn—Offandoff-state)iSdiscussedandtheequivalentturn．on／ofmode1iSestablished．Finally,combinedwiththeinternalphysicalcharacteristicsofthedevice，thedevelopmentprocessofthevalvefailureiSanalyzedandthefailuremechanismiSdemonstrated．Keyword

5、s：UHVDC；valve；thyristor；dutycycle；failuremechanism随着我国特高压骨干电网的建设，特高压直流入研究了换流阀在故障过电流下的失效机制，但未输电的相关技术有了快速的发展fl0】。特高压换流阀能考虑其他运行工况，不够全面。是特高压直流输电工程的核心器件，主要由晶闸管换流阀在运行中根据实际情况的变化，会处于和其他辅助元件构成。特高压换流阀单阀由若干个各种复杂的运行工况，换流阀上承受的电压、电流阀段组成，一个阀段与一个完整阀的电气特性相同，以及热应力都各不相同，其运行性能也有所不同。是能够代表单阀电气特性的最小单元，通常将两个本文

6、将讨论换流阀各个运行工况的特征及其运行性阀段组成一个阀组件。每个阀段由数个晶闸管级、能，并分析阀在不同工作周期下的失效机制，为提阀饱和电抗器和均压电容组成。而每一个晶闸管级高换流阀的可靠性以及试验方法的研究提供一定的又由一个晶闸管、阻尼回路和晶闸管触发和检测电理论参考。子单元组成【4J。l换流阀的运行工况国内对直流换流阀失效机制的研究还较少，文献[6]对TSC晶闸管阀的失效机制作了研究，可为直以6脉动换流器为例，如图1所示，分析换流流换流阀失效机制的研究作一定的参考。文献[7—8]阀在不同运行条件下的状态。12脉动换流器时由两分别对换流阀开通的电流应力和关断的电压应力

7、进个6脉动换流器串联而成，其运行工况与6脉动换行了探索研究，奠定了一定的理论依据。文献[9】深流器近似『lo】。2014年第4期嘲l

8、l麓琳l5研究与开发———．，d相短路电流幅值及三相短路电流幅值分别由下式求得Vrl7VT，ZlVTz／篆=矗／／式中，E为换相线电压有效值，L为换相电抗电感一vT4ZvT6VT2值，为角频率。6O4O图1六脉动换流器201．1最大暂时运行工况0_2o特高压直流输电系统运行中，有时候根据需要—4O将整流器的触发角调制至90。，使整流器输出的—6O平均电压为零，停止功率输出。同时，如果交流侧线电压达到稳态最大值，换流阀就