特高压直流输电换流阀直流耐压试验方法研究.pdf

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1、2012年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集特高压直流输电换流阀MVU直流耐压试验方法研究张雷，娄彦涛，李侠，刘宁（西安西电电力系统有限公司，陕西省西安市710075）摘要：换流阀作为直流输电系统的核心设备之一，其制造能力及型式试验方法越来越受到重视。换流阀的绝缘型式试验包括阀基的绝缘试验、多重阀单元（MVU）的绝缘试验和单阀的绝缘试验。由于多重阀（MVU）的绝缘试验电压高，电场分布十分复杂，对阀塔的考核更加苛刻，因此有必要对其型式试验进行研究。本文结合西安西电电力系统有限公司研制的±800kV

2、/5000A换流阀型式试验，分析了采用完整MVU阀塔和采用等效模拟负载替代部分MVU阀塔两种特高压直流输电换流阀MVU直流耐压试验的方法。试验结果验证了等效模拟负载设计的合理性，同时也得出结论：采用多个MVU串联的直流耐压试验方法将导致位于高压端的MVU承受比其它MVU更高的电压应力，对高压端MVU换流阀直流局放的抑制提出了更高的要求；特高压直流输电换流阀MVU绝缘型式试验仍无成熟的标准可以参考，应尽快的修定和完善相关试验标准。关键词：换流阀；多重阀；绝缘型式试验；直流电压1引言近年来，我国特高压直流输电行业高速发

3、展，直流输电电压等级已从原来的几十千伏，到后来的±500kV、±800kV，越来越高电压等级的直流输电工程不仅满足了长距离、大功率输电的要求，同时也推动了国、内外直流输电设备生产的发展和试验能力的提升。换流阀作为直流输电系统的核心设备之一，其设计制造能力及试验方法越来越受到重视。根据我国特高压直流输电工程建设的需要，西安西电电力系统有限公司（以下简称西电电力系统）研制了±800kV/5000A换流阀，并参考IEC60700-1-2008、GB/T20990.1-2007等标准中的相关规定，提出了在特高压直流输电换流

4、阀MVU绝缘型式试验中采用等效模拟负载代替部分多重阀（MVU）试品的试验思路和方法。由于多重阀单元（MVU）的绝缘试验电压高，电场分布十分复杂，对阀塔的考核更加苛刻，因此有必要对其型式试验进行研究。本文结合西电电力系统研制的±800kV/5000A换流阀（MVU），对MVU的直流电压试验的等效方法进行对比分析。2换流阀的电气接线±800kV/5000A换流阀是目前世界上在建的电压等级最高的特高压直流输电用晶闸管换流阀，其型式试验目前世界和国内特高压直流输电行业还没有成熟的规范和要求。西电电力系统自主研制的±800k

5、V/5000A特高压直流输电换流阀采用空气绝缘、纯水冷却、悬吊式结构。±800kV换流阀的MVU为双重阀结构，双重阀（MVU）悬吊于阀厅顶部，由2个单阀共4层阀组件组成一个悬吊结构的阀塔。高压12脉动阀组接DC400kV至800kV之间，由两个6脉动阀组串联组成，两个6脉动阀组的电气连接位置在阀塔顶部的600kV处。而低压12脉动阀组接在DC中性点至400kV之间，同样由两个6脉动阀组串联组成，两个6脉动阀组的电气连接位置在阀塔顶部的200kV处。根据MVU对中性线电位以及结构的不同，可将MVU分为3种类型：MVU

6、类型Ⅰ——连接于中性点与直流200kV之间或直流200kV与400kV之间；MVU类型Ⅱ——连接于直流400kV与600kV之间，MVU类型Ⅲ——连接于直流600kV与800kV之间。不同类型的双重阀（MVU）的悬吊绝缘子长度不同。西电电力系统研制的是一个高压端双重阀（MVU），即7192012年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集第Ⅲ种类型的MVU，其阀塔外形图如图1所示。图1±800kV/5000A换流阀外形图（MVU）由于不同类型的MVU所处的电位不同，其绝缘水平也不同，因此不同类型的多重阀

7、单元（MVU）的电压应力也是不同的，本文重点仅对高压MVU（类型Ⅲ）对地直流耐压试验方法进行讨论。3多重阀（MVU）绝缘试验的目的和要求阀和多重阀单元（MVU）有多种可能的设计结构。试验时应尽可能精确的选取试验对象，反映阀运行的接线方式。试验对象应当是完整配备，根据标准要求，阀避雷器在绝缘试验考核时不应动作，故绝缘试验仅考核避雷器绝缘外套设计的合理性。GB/T20990.1-2007对MVU绝缘试验的目的定义如下：（1）验证MVU外部绝缘承受电压能力与环境的相对关系，尤其是在极电位连接的阀；（2）验证MVU内单阀之

8、间的电压承受能力；（3）验证直流局放水平满足规范要求。对于传统的±500kV及以下电压等级的换流阀而言，每极由单12脉动组成，每相由1个四重阀组成，根据标准要求，多重阀（MVU）绝缘试验考核时应当将位于导致最严重情况的那个阀短路。而对于±800kV特高压换流阀，每极由双12脉动组成，每相由4个双重阀组成。考虑换流阀实际运行最苛刻的工况，为了完成高压端MVU（