故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统

为提高串联谐振型故障限流器(seriesresonantfaultcurrentlimiter,srfcl)旁路电路的可靠性,减小谐振电容的氧化锌避雷器(mov)能量消耗,研究了晶闸管阀自触发保护动作电压阈值设计方法。限流器控制器失灵是最恶劣的故障态,只能依赖晶闸管阀自触发保护即击穿二极管触发晶闸管(breakoverdiode,bod)。设计了bod动作时序,从动作时间和避雷器能耗角度分析阈值影响因素。bod动作电压阈值决定了晶闸管阀过电压保护水平和触发时间。电压阈值设置低,bod保护会和保护判据竞争;电压阈值设置高,避雷器能耗水平会提高。以华东电网限流器示范工程为背景,建立限流器仿真模型,通过大量仿真计算,总结了电压阈值变化对避雷器能耗水平影响规律,提出了电压阈值设计指标。研究结果对工程设计具有指导意义。

本文对串联晶闸管阀组的触发电路进行了介绍,设计了一套用于高压tsc串联晶闸管阀组的电磁触发电路。该触发电路采用电压源驱动、脉冲变压器串联使用触发串联晶闸管阀组,利用高压电缆实现脉冲变压器高低压侧绝缘。该电路具有结构简单、晶闸管门极触发电流前沿陡峭等特点。在10kvtsc动态无功补偿装置中的实际应用验证了该触发单元的可行性。

静止无功补偿装置(svc)作为一项成熟技术,已经广泛应用于现代电力系统的负荷补偿和输电线补偿,并且那些使用大功率晶闸管的svc已被看作是柔性交直流输电系统的关键部件。其中晶闸管投切电抗器(tcr)是svc的最重要组成部分之一,它一般与固定电容器或晶

为满足晶闸管投切电容器(tsc)装置可靠性及其试验方法和试验等效机理研究的需要,重点研究了tsc装置的核心部件——高压晶闸管阀在过电流故障状态下的失效机理。首先介绍了tsc系统及其阀的结构以及过电流故障形成的原因和特征,并给出了过电流的数学方程和仿真波形。然后按照过电流故障的不同发展阶段对tsc阀的电流、电压和热等应力进行了解析分析。在上述基础上,结合器件的物理特性,对tsc阀各个元件在各种故障应力下的内部物理过程进行了分析。最终得到了tsc阀在过电流故障的不同发展阶段的失效模式和失效指标,从而揭示了tsc高压晶闸管阀的过电流失效机理。

串联谐振型限流器晶闸管阀组件在开通和导通过程中要承受巨大的电流应力,而电力电子试验装置目前尚不能满足该故障电流试验的考核要求。文中在晶闸管阀运行工况分析基础上,提出了等效试验指标和等效试验方法。应用电力电子等效试验理论,研究晶闸管阀失效机理;建立过电流试验等效分析数学模型,提出等效试验指标;参考断路器短路电流试验方法,设计分步试验和合成试验。分步试验利用lc振荡电路和短路电流电路考核电流陡度和电流强度,合成试验利用断路器关合试验电路全面考核阀耐受电流能力。对2种试验方法进行了比较分析,建议采用分步试验方法。

高压直流输电晶闸管阀开通产生的电流应力是其电气特性研究的重要内容之一。对阀开通电流应力分析的原有电路模型进行了改进,并对阀开通的暂态过程进行较为详尽的分析。分析把把开通过程分为3个阶段进行,并推导出各阶段晶闸管阀开通电流应力计算的非线性微分方程组,采用龙格-库塔法对方程组进行计算;此外对晶闸管阀换相开通的电流应力及其影响因素进行较为全面深入的分析,最后得到各种运行条件和各类电路参数变化时开通电流应力的变化情况,并总结出其中的关键因数。

晶闸管器件的断态(开断状态)电压上升率du/dt和通态(导通状态)电流上升率di/dt是决定可控金属氧化物避雷器(cmoa)晶闸管阀工作安全性的关键参数。以长治—南阳—荆门特高压交流试验示范工程为背景,对晶闸管阀中晶闸管器件需要承受的最大du/dt和di/dt进行了仿真计算,提出了技术要求,并给出了限值要求,即du/dt和di/dt均不允许超过其临界值du/dtcrit和di/dtcrit。根据实际使用条件对所选晶闸管器件的du/dtcrit和di/dtcrit进行了试验测试。测试结果和技术要求对比表明:2.0～3.0英寸晶闸管du/dtcrit不小于45kv/μs,大于技术要求28.3kv/μs,无需限制措施;di/dtcrit为865～910a/μs,远小于技术要求87ka/μs,须采取适当的限制措施。研究表明,采用3～5mh的限流电抗器可以将di/dt限制在容许范围内,且限流电抗器对cmoa限制系统操作过电压的效果影响不大,可以采用限流电抗器限制晶闸管器件的di/dt。

针对现有晶闸管电磁式触发和监控系统的不足,提出了适用于高电压、大电流晶闸管阀组的光电触发和监控方式。介绍了其功能、原理和构成。

晶闸管阀组中主要元器件参数的设计与型号的选取一直被业内人士所重视,但阀组结构设计、主要元器件的安装与导线的走线方式往往被忽略或得不到足够重视。本文首先描述了实际工程中阀组运行过程中出现的问题,并采取措施分析出现问题的原因,进而针对本工程阻容吸收安装接线的问题采取相应的整改措施,最终保证了晶闸管阀组的正常运行。

分析和比较了瑞士abb、瑞典abb、toshiba和siemens公司的几种高压晶闸管阀过电流试验回路的工作原理及其优缺点。根据国际大电网会议(cigre)关于高压串联阀电流电压强度的技术导则以及国际电工委员会关于静止无功补偿装置阀和高压直流阀的试验标准的要求,提出了一种新型过电流试验回路的主电路方案:由大电流源提供加热电流,由谐振回路提供过电流及相应的闭锁电压,由高电压回路辅助实现高压直流阀的特殊试验要求。该试验回路调节更灵活、试验模式更多、试验能力也大为提高:高电压回路的电压参数提高至80kv,过电流峰值提高到47ka,频率范围扩展到50~350hz。

高压直流换流阀用饱和电抗器的作用是抑制流经晶闸管的电流变化率,限制晶闸管产生的电压,提高晶闸管换流阀分布电压的均匀性。主要研究高压直流换流阀用饱和电抗器的理论设计、结构排布及线圈选取等方法,具有一定的实际应用价值。

为满足串联晶闸管阀组中多个晶闸管同步触发以及多个串联晶闸管触发模块之间的隔离强度,给出了一种新颖的晶闸管阀组高压侧触发能量耦合获取单元。该单元可在低压侧产生幅值恒定的直流或高频方波交流可控电流,通过高压绝缘电缆穿过多个磁环变压器将能量耦合至高压侧,在次级经变换后形成触发脉冲直接同步触发晶闸管,触发脉冲上升沿小于500ns。在10kv中压晶闸管投切电容器(tsc)无功补偿装置中的实际应用验证了该触发单元的可行性。

文章简要介绍了一种用于高压tcr晶闸管阀组的电磁触发控制方案,设计了一种结构简单、成本低廉的大功率脉冲电流源生成电路,重点分析了该电路的关键参数作用和工作特性。对电磁触发系统进行了仿真分析和实验验证,结果表明,该触发方案能可靠地完成对高压晶闸管阀组的触发控制,并可以方便地实现控制电路与主电路之间的电气隔离,安全可靠。

大功率晶闸管阀组是静止无功功率补偿设备中的关键器件,笔者简要介绍了a电气公司自主研发的pcs-9580型静止无功补偿器中的晶闸管阀组,重点分析了其中晶闸管的选取原则、多级串联的配置方案以及保护。通过利用晶闸管控制单元,实现主高压回路与控制系统的接口,最后详细阐述了采用高纯度水作为冷却介质的水冷回路。

为实现配变次级断路器的自动化控制,设计故障电流检测及自动分合闸装置。它主要应用于400kva及以下变压器的监测,具有单回路3相故障电流检测,3相低压及过压监测,3路单相开关分合闸控制,3路单相断路器的分合状态监测及控制,跳闸状态监测,单相位跳闸后自动合闸,并具备rs485通讯及无线通讯功能。通过手持机远距离无线和现场lcd液晶显示,监测变压器系统的电力参数,查询分合闸,故障电流历史状态,查询当前和历史告警状态数据,手动控制各相位导通断开。广泛应用于变压器监控系统,可以完全监控变压器系统的运行状况和故障状况,跳闸后,根据跳闸信息自动选择分合闸,可以减轻系统运行维护人员的工作负担,帮助维护人员定时了解到故障信息。

高压直流输电晶闸管阀关断产生的电压应力是其电气特性研究的重要内容之一。对关断电压应力分析的原有电路模型作了改进,拓展了模型适用范围,推导出晶闸管阀关断电压应力分析的拉普拉斯解析方程,并对晶闸管阀换相关断的电压应力作了较为全面深入的分析,得到各种运行条件和各类电路参数变化时关断电压应力的变化情况,总结出了其中的关键因素。从计算和仿真结果来看,分析方法是可行的,并具有较高的精确度。

介绍了干式空心电抗器的结构、计算模型,给出了并联电抗器匝间短路后阻抗的变化。

介绍了华东500kv瓶窑变电所故障电流限制器在线路负荷电流正常增加过程中,频繁出现的光通道阀损坏、主动旁路保护动作及永久闭锁合闸情况,分析了导致故障电流限制器频繁永久闭锁合闸的根本原因,提出了修改阀控与监测系统程序,增大阀高电位控制单元检测时间,以及增加监控后台远方复归功能的改进方法,为变电站无人值班提供了技术支撑。

晶闸管阀短路电流试验是考核直流输电晶闸管阀耐受短路电流能力的运行型式试验项目,要求试验结果跟实际运行工况具有等价性。本文使用lc振荡回路对直流输电晶闸管阀进行短路电流试验进行研究,并利用计算机仿真技术对其进行仿真研究,以确定回路参数准确性和试验方法的有效性。结果表明以lc振荡回路产生的短路电流,满足直流输电晶闸管阀短路电流标准要求,可做为进行直流输电晶闸管阀短路试验的有效方法。

采用基于小型断路器的电流监测系统由主控单元和电流采集单元组成。采集单元将电流传感器集成在小型断路器进线端,并将采样结果通过rs-485送至主控单元,主控单元收集采集单元的采样数据,采用触摸屏设置和显示电流参数并将数据传至上位机。该系统可对用户用电回路电流进行实时监测,提高家居或办公场所配电系统的用电可靠性及稳定性。

应用干式空心限流电抗器,解决鹤壁矿区大胡变电站6kv母线短路容量较大的难题。并利用emtdc程序对各支路使用效果进行仿真。仿真结果证明,达到了降低系统短路容量的目的,增强了断路器在线路短路时的开断能力,提高了矿井供电的安全性和可靠性。

可控避雷器晶闸管阀主要由反并联晶闸管对串联而成,为保证各个晶闸管承受电压的一致性,必须采取适当的均压措施。根据晶闸管阀串联均压的技术要求,利用电力电子系统设计程序,对传统rc均压方法的可行性进行了计算分析。研究得出rc均压方法可能严重破坏可控避雷器的静态电位分布,不适用于晶闸管阀。提出采用晶闸管与金属氧化物电阻片一对一并联的均压方法,利用金属氧化物电阻片良好的非线性伏安特性限制晶闸管的过电压,并对电阻片的均压效果进行了仿真计算。结果表明,合理选择电阻片的串、并联数和尺寸参数,可以将串联晶闸管的开通过冲电压均限制在要求的范围内。