柔性直流输电换流阀阀端间交直流电压试验系统及方法

摘要

本发明提供了一种柔性直流输电换流阀阀端间交直流电压试验系统及方法，试验系统包括安装柔性直流输电换流阀的试品阀塔，试品阀塔直流电压侧连接直流电压发生器和并联直流分压器，试品阀塔交流电压侧连接工频试验变压器和并联交流分压器，通过并联直流分压器和并联交流分压器分别测量试品阀塔的直流电压和交流电压，试品阀塔直流电压侧和交流电压侧还分别连接交直流局放测试仪，试品阀塔还连接有为换流阀降温的纯水冷却装置，换流阀还连接有测量试品阀塔所含所有功率单元电压的检测装置，通过上述试验系统可以实现柔性直流输电换流阀绝缘型式试验，系统结构简单，满足了柔性直流输电换流阀绝缘型式试验中阀端间交直流电压试验的国标要求。

说明书

技术领域

本发明涉及大功率电力电子装置试验技术领域，涉及柔性直流输电换流阀 阀端间交直流电压试验系统及方法。

背景技术

随着电力行业的不断发展，柔性直流输电技术逐渐发展起来，我国在柔性 直流输电工程方面进展也很快，换流阀是直流输电系统的关键设备，随着直流 输电电压、输送容量的提高，换流阀的运行可靠的重要性愈发突出。

为保证输电系统的安全运行，需要对柔性直流输电换流阀进行绝缘型式试 验，遵循IEC62501《高压直流输电用电压源变流器阀-电气试验》内容要求考 核该产品的电气绝缘性能尤为重要。柔性直流输电换流阀阀端间交直流电压试 验及局放测量在国内尚属首次，无相关技术参照。目前还没有一套完善的柔性 直流输电换流阀阀端间交直流电压试验系统及方法来测试换流阀的绝缘性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种柔性直流输电换流阀阀端间交直流电压试验系统 及方法，解决柔性直流输电换流阀的电气绝缘性能的测试问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种柔性直流输电换流阀阀端间交直流电压试验系统，包括安装柔性直流 输电换流阀的试品阀塔，试品阀塔直流电压侧连接直流电压发生器和并联直流 分压器，并联直流分压器连接有电压测量装置用于测量试品阀塔的直流电压； 试品阀塔交流电压侧连接工频试验变压器和并联交流分压器，并联交流分压器 连接有电压测量装置用于测量阀塔的交流电压；试品阀塔直流电压侧和交流电 压侧分别连接有用于分别测量试品阀塔交流侧局放和直流侧局放的交直流局放 测试仪，换流阀由若干功率单元串联组成，换流阀连接有功率单元电压检测装 置，试品阀塔还连接有为试品阀塔降温的纯水冷却装置。

作为本发明的进一步优化方案，所述的直流电压发生器包括与10KV交流 电依次连接的调压器TB2，变压器B2和整流硅堆，整流硅堆串联限流电阻R2 后与并联直流分压器连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述的工频试验变压器包括与380V交流电 依次连接的调压器TB1和变压器B1。

作为本发明的进一步优化方案，所述并联直流分压器采用耦合电容器。

作为本发明的进一步优化方案，所述并联交流分压器采用阻容分压器FY2, 并联交流分压器与工频试验变压器之间连接有保护电阻R1。

作为本发明的进一步优化方案，所述调压器TB2和变压器B2之间连接有 由若干并联的电容器和反向并联的二极管组成的倍压回路CJ。

作为本发明的进一步优化方案，所述直流电压发生器、工频试验变压器分 别通过联动开关GK与10kV及380V交流电连接。

柔性直流输电换流阀阀端间交直流电压试验方法，根据试品阀塔的工作原 理，在试品阀塔的一端施加直流电压至试验值，再施加交流电压至试验值，升 压过程须快速升压至换流阀的功率单元正常取能电压；通过并联交流分压器和 并联直流分压器同时测量试品阀塔交流电压和直流电压，同时使用2台交直流 局放测试仪分别测量试品阀塔交流侧局放和直流侧局放，检查换流阀各功率单 元是否可以正常带电，并检查功率单元电压检测装置通讯是否正常，检查换流 阀功率单元是否发生击穿、闪络及放电现象，检查换流阀的交直流局放值是否 满足标准要求。

作为本发明的进一步优化方案，所述换流阀包括220台功率单元，将其中 的20台功率单元进行冗余短接，其余200台功率单元全部接入试验回路，并在 试品阀塔两侧施加直流电压和交流电压，观察功率单元有无击穿、闪络及放电 异常现象。

本发明通过设置直流电压发生器和工频试验变压器为安装有柔性直流输电 换流阀的试品阀塔提供直流电压和交流电压，通过并联直流分压器和并联交流 分压器分别测量试品阀塔的直流电压和交流电压，换流阀还连接有功率单元电 压检测装置同时测量功率单元的电压，通过该系统可以实现柔性直流输电换流 阀绝缘型式试验，系统结构简单，满足了柔性直流输电换流阀绝缘型式试验中 阀端间交直流电压试验的试验需求，为柔性直流输电系统测试提供试验基础。

本发明的试验系统中使用了独立的工频试验变压器、交流分压器、交流局 放测量装置以及独立的直流试验装置、直流分压器、直流局放测量装置。使用 上述独立的试验装置和测量装置优势在于：

①交、直流联合加压试验系统搭建便捷、可靠；

②可实现先给试品阀塔施加直流电压再施加交流电压的加压过程，并且可 以保证给试品阀塔施加直流电压的升压速率，确保试品阀塔中功率模块 的正常取能，避免了功率模块在低电压下的电压离散；

③实现了同时测量试品阀塔交流侧和直流侧的局放等级；

④有效的强化了该试验系统的拓展能力，即可以独立施加交流电压及交流 局放测量或独立施加直流电压及直流局放测量。

附图说明

图1是本发明换流阀阀端间交直流电压试验系统的的示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，柔性直流输电换流阀阀端间交直流电压试验的试验系统，包括安 装有柔性直流输电换流阀的试品阀塔，试品阀塔直流电压侧连接直流电压发生 器和并联直流分压器，并联直流分压器连接有电压测量装置用于测量试品阀塔 的直流电压；试品阀塔交流电压侧连接工频试验变压器和并联交流分压器，并 联交流分压器连接有电压测量装置用于测量阀塔的交流电压；试品阀塔直流电 压侧和交流电压侧分别连接有用于分别测量试品阀塔交流侧局放和直流侧局放 的交直流局放测试仪，换流阀由若干功率单元，换流阀连接有功率单元电压检 测装置，试品阀塔还连接有纯水冷却装置，为试品阀塔通入工业纯水，以满足 标准要求的冷却水流量、水压力及电导率。

进一步，所述的直流电压发生器包括与380V交流电依次连接的调压器 TB2，变压器B2和整流二极管，整流二极管与串联限流电阻R2后与并联直流 分压器连接；所述的工频试验变压器包括与380V交流电依次连接的调压器 TB1，变压器B1，串联保护电阻R1及并联交流分压器。

进一步，并联直流分压器采用耦合电容器；并联交流分压器采用阻容分压 器FY2,并联交流分压器与试品阀塔交流电压侧之间连接有保护电阻R1。所述 调压器TB2和变压器B2之间连接有由若干并联的电容器和反向并联的二极管 组成的倍压回路CJ。所述直流电压发生器、工频试验变压器分别通过联动开关 GK与10kV及380V交流电连接。

以下结合具体事例说明本发明的方案：

试品为102A/±160kV柔性直流输电换流阀。

试验系统：柔性直流输电换流阀阀端间交直流电压试验的系统组成主要由1 套550kV/4A工频试验变压器、1套600kV/500mA直流电压发生器、1套1060kW 纯水冷却循环装置、1套550kV交流分压器、1套600kV直流分压器、2台LDS-6 交直流局放测试仪、1套功率单元电压检测装置、1套试品阀塔及试验辅材构成。

试验方法：柔性直流输电换流阀阀端间交直流电压试验的试验方法是遵循 IEC62501《高压直流输电用电压源变流器阀-电气试验》的技术要求而设立的。 试验方法如下：阀端间交直流电压试验前，给试品阀塔220台功率单元施加 110kV直流电压，检查试品功率单元是否可以正常带电，并检查功率单元电压 检测装置通讯是否正常。

将试品阀塔220台功率单元中的20台功率单元进行冗余短接，其余200 台功率单元全部接入试验回路，并为试品阀塔通入去离子水(≤0.5μS/cm)，然 后给试品阀塔的一端施加直流电压至242kV，另一端施加工频电压至 170.5kVpeak，保持10s，期间观察试品有无击穿、闪络及放电等异常现象，再 将一端施加的直流电压降至184.8kV，另一端施加的工频电压保持至 170.5kVpeak，保持30min，并在最后1min分别测量直流侧的局放值和交流侧 的局放值。