直流换流阀故障电流试验装置及其试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子设备试验领域，尤其涉及一种直流换流阀故障电流试验装置 及其试验方法。
【背景技术】
[0002] 随着高压直流输电技术在电力系统中的应用与推广，其核心部件一一大功率高压 串联晶闸管阀的可靠性成为系统安全的关键。故障电流试验是验证阀承受短路电流引起的 最大电流、电压和温度应力作用的设计是正确的。故障电流试验主要包括阀预热和故障电 流试验两个阶段，目前故障电流试验的试验方法主要有以下几种：
[0003] 国外公司主流的技术方案为直流换流阀故障电流试验采用6脉冲整流桥模拟桥 臂短路方法实现，其预热电流源与故障电流源采用同一电源提供，采用这种试验装置对系 统的冲击很大，同时要求供电系统具有非常高的短路容量。这种试验方式不利于供电系统 的电压稳定。
[0004] 国内公司目前使用一种技术方案为故障电流试验采用分别带6脉动整流桥的独 立电流源和独立电压源对直流阀预热，然后由外加的电容、电感振荡装置放电产生阀上的 故障电流。
[0005] 国内公司使用的另一种技术方案为采用分别带6脉动整流桥的独立电流源和独 立电压源对直流阀预热，然后由短路发电机回路产生阀上的故障电流。
[0006] 两种技术方案的预热方法一致，都需要使用复杂、庞大的电压、电流合成回路，而 国内具备合成试验回路的仅有几家公司，此方法容易受试验设备限制。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种直流换流阀故障电流试验装置及其试验方法，本直流换 流阀故障电流试验装置及其试验方法能够满足直流换流阀故障电流试验需求，可确保在一 套试验装置实现试品阀预热和故障电流试验，且两个试验步骤之间仅需要毫秒级转换时 间。主要采用发电机回路对试品阀进行预热和故障电流试验，通过调整发电机、变压器及回 路电抗器参数，试品阀、辅助阀的触发角度和时序，可确保在一套试验装置实现试品阀预热 和故障电流试验，且两个试验步骤之间仅需要毫秒级转换时间。
[0008] 为了实现以上目的，本发明采取以下技术方案予以实现：直流换流阀故障电流试 验装置，其特征在于：包括发电机G、变压器T、电抗器组、开关K1、试品阀VT1和辅助阀VT2 ; 发电机G高压出线端通过开关K1连接变压器T原边高压端，发电机G低压出线端连接变压 器T原边低压端后接地；变压器T副边高压端连接电抗器组首端，变压器T低压端接地；电 抗器组末端与试品阀VT1的阳极连接，试品阀VT1的阴极接地；辅助阀VT2与试品阀VT1反 向并联；所述电抗器组包括电抗器L1和电抗器L2和开关K2 ;所述电抗器组的连接方式为 连接方式一或者连接方式二；
[0009] 连接方式一：所述电抗器L1和电抗器二L2并联，所述开关K2与电抗器L1串联或 者与电抗器L2串联；
[0010] 连接方式二：电抗器L1和电抗器L2串联，开关K2与电抗器L1并联或者与电抗器 L2并联；
[0011] 当开关二K2分闸时，对试品阀VT1进行预热，当开关二K2合闸时，对试品阀VT1 进行故障电流试验。
[0012] 作为本发明进一步改进的技术方案，述开关K2是隔离开关、断路器或者晶闸管 阀。
[0013] 作为本发明进一步改进的技术方案，当开关K2是晶闸管阀时，预热到故障电流的 转换时间为5ms内。
[0014] 为实现上述技术目的，本发明采取的另一种技术方案为：直流换流阀故障电流试 验装置，其特征在于：包括短路发电机G1、短路发电机G2、调波电抗器L1、调波电抗器L2、开 关K1、开关K2、变压器T、试品阀VT1、辅助阀VT2;发电机G1高压出线端通过开关K1连接变 压器T原边高压端，发电机G1低压出线端连接变压器T原边低压端后接地；变压器T副边 高压端连接电抗器L1，电抗器L1另一端连接试品阀VT1的阳极，辅助阀VT2与试品阀VT1 反向并联；变压器T副边低压端连接试品阀VT1的阴极后接地；发电机G2高压出线端通过 开关K2连接电抗器L2,电抗器L2另一端连接由试品阀VT1的阳极，发电机组G2低压出线 端连接试品阀VT1的负级后接地。
[0015] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述开关K2是隔离开关、断路器或者晶闸管 阀。
[0016] 作为本发明进一步改进的技术方案，当开关K2是晶闸管阀时，预热到故障电流的 转换时间为5ms内。
[0017] 为实现上述技术目的，本发明采取的第三种技术方案为：采用权上述的直流换流 阀故障电流试验装置的直流换流阀故障电流试验方法，其特征在于包括下述步骤：
[0018] 1)调整电抗器L1和电抗器L2的参数；
[0019] 2)启动发电机G，开关K1合位，开关K2分位，整定发电机G和变压器T的参数；
[0020] 3)发电机（G)励磁升压；
[0021] 4)阀控保护触发试品阀VT1和隔离阀VT2,触发角度为a，以对试品进行预热；
[0022] 5)试品预热完成后，控制保护闭锁触发脉冲，使试品阀VT1和隔离阀VT2闭锁；
[0023] 6)合开关K2,当开关K2合位送到控制保护后，控制保护装置检测变压器T副边电 压过零点触发试品阀VT1，以产生短路电流。
[0024] 作为本发明进一步改进的技术方案，在步骤6)中，对于单波故障电流试验，控制 保护仅发一次触发VT1的脉冲；对于多波故障电流试验，控制保护连续发多次触发VT1的脉 冲。
[0025] 作为本发明进一步改进的技术方案，步骤5)中试品预热的时间为10-20分钟。
[0026] 作为本发明进一步改进的技术方案，步骤2)中整定发电机G合变压器T的参数方 法为：根据试品阀故障电流试验时的电压要求整定变压器T副边产生的电压。
[0027] 作为本发明进一步改进的技术方案，当试品阀故障电流试验时的电压要求为 800kV时，变压器T副边产生的电压峰值为37. 7kV。
[0028]作为本发明进一步改进的技术方案，试品阀预热采用下述两种方案中的任一种： A、通过电加热：试品阀预热时的电压电流产生的晶闸管损耗和直流换流阀最大连续运行状 态下的晶闸管损耗一致；B、外置电加热器持续加热冷却水：试品阀上的电压和电流产生的 晶闸管损耗加上加热器的加热功率和直流换流阀最大连续运行状态下的晶闸管损耗一致。
[0029] 作为本发明进一步改进的技术方案，步骤1)中，整定电抗器L1和电抗器L2的参 数的方法为下述两种方法中任一种：
[0030] 整定方法一：
[0031] 电抗器L1和电抗器L2串联；故障电流时，仅电抗器L1接入；
[0034] 其中，U为变压器副边电压有效值，a为预热时的触发角，&为变压器漏抗，f?为 工频周期；
[0035] 整定方法二：
[0036] 电抗器L1、电抗器L2并联，预热时，仅电抗器L1接入；故障电流时，电抗器L1和 电抗器L2并联接入；
[0039] 其中，U为变压器副边电压有效值，a为预热时的触发角，&为变压器漏抗，f?为 工频周期。
[0040] 作为本发明进一步改进的技术方案，预热时试品阀上的电流通过下述两种方式中 的任一种调整：调整电抗器L1和电抗器L2的值；或者调整试品阀VT1和辅助阀VT2的触发 角。
[0041] 为实现上述技术目的，本发明采取的第三种技术方案为：采用上述的直流换流阀 故障电流试验装置的直流换流阀故障电流试验方法，其特征在于包括下述步骤：
[0042] 1)根据预热时的电流有效值L和故障电流时的电流峰值I2，整定