专利名称：一种mmc阀的端间直流耐压试验装置及其试验方法
技术领域：
本发明涉及一种电力电子及电力系统领域的试验装置及其试验方法，具体涉及一种MMC阀的端间直流耐压试验装置及其试验方法。
背景技术：
柔性直流输电(VSC-HVDC )技术在高压直流输电领域中有着广泛的应用前景，基于模块化多电平换流器(MMC)的VSC-HVDC，是实现利用IGBT阀进行直流输电的一种方式，其核心部件称作MMC阀。
MMC阀端间直流耐压试验，以考察阀内部所有子模块串联后的整体耐压水平，即考验IGBT、反并联二极管、电子电路以及其它相关部件的耐压水平。
在试验装置投运之前，需要进行MMC阀的直流耐压试验，这是阀后续调试和运行的基础。MMC阀作为较为复杂的电力电子设备，它的绝缘试验相比传统高压设备具有一定的特殊性；需要考虑试验中可能出现的各种状况，做好控制保护的准备工作。发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种MMC阀的端间直流耐压试验装置及其试验方法，指导MMC阀端间直流耐压试验，并能保证试验中设备的安全。试验方法能够考察试品阀内部所有子模块串联后的整体耐压水平，即考验IGBT模块和其他附属部件的耐压水平， 同时也考察了试品阀在充电过程中个子模块之间或阀模块之间的均压情况。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的
一种MMC阀的端间直流耐压试验装置，所述试验装置包括试品阀、充电电源、水冷却装置、局部放电仪、主闸、分压器和后台控制器；其改进之处在于，将试品阀的水冷管路连接至水冷却装置；所述后台控制器通过光纤与所述试品阀连接；所述分压器与试品阀并联；所述主闸分别与充电电源和后台控制器连接；所述局部放电仪与试品阀连接，用来测量试品阀的局部放电值；充电电源为所述试验装置供电。
其中，所述试品阀由至少两个子模块串联组成；所述试品阀的每个子模块均连接有子模块控制器和高位取能电源；每个子模块均包括直流电容器以及与其并联的半桥结构；所述高位取能电源并联在子模块直流电容器两端；高位取能电源为所述子模块控制器供电。
其中，所述试品阀包括水冷管路，采用软管将试品阀的水冷管路连接至水冷却装置，与水冷却装置组成回路。
本发明基于另一目的提供的一种MMC阀的端间直流耐压试验装置的试验方法，其改进之处在于，所述试验方法包括下述步骤
A、调节水冷却装置的冷却剂流量至试品阀额定运行工况下冷却剂流量，确保进水温度小于20度；冷却剂电导率在O. 2 μ S/cm以下，试品阀 水冷管路无渗漏；
B、确认所述后台控制器能够可靠控制主闸分合闸；
C、将后台控制器通过光纤与试品阀连接，并设置试品阀为全闭锁状态；
D、在试品阀端间加一半试验电压(试验电压一般为试品阀额定电压的1.1倍)；
E、逐步升高试品阀端电压至试验电压，保持5分钟，在最后一分钟记录局部放电 仪的局部放电值；
F、试验电压降至零，退出后台控制器，等待20分钟后用高压放电棒将试品阀中每 子模块电容放电至OV ；
G、判断试验是否通过。
其中，所述步骤A中，用软管将试品阀的水冷管路接至水冷却装置，累积运行I小 时试品阀的水冷管路无渗漏。
其中，所述步骤D中，采用充电电源在试品阀端间加一半试验电压，在加电压的过 程中监测每个子模块的电压分布是否均匀，子模块控制器工作是否正常，在电压分布均匀 和子模块工作正常的情况下继续进行试验。
其中，所述步骤E中，所述试验电压为试品阀端间最高直流电压,用Utds5min表 示，根据试品阀的额定工作电压确定。
其中，所述步骤G中，若试品阀中的水冷管路、子模块以及子模块控制器未发生击 穿且无局部放电现象，则表示试验通过。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是
1、本发明提供的MMC阀的端间直流耐压试验装置，能够指导绝缘试验的顺利安全 进行，并能保证试验中设备的安全。试验方法能够考察试品阀内部所有子模块串联后的整 体耐压水平，即考验IGBT模块和其他附属部件的耐压水平，同时也考察了试品阀在充电过 程中个子模块之间或阀模块之间的均压情况。
2、本发明采用后台控制器与主闸连接，保证在试品阀子模块中出现过压时，后台 控制器控制主闸断开充电电源，保护试品阀及试验装置。


图1是本发明提供的MMC阀的端间直流耐压试验装置的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。
本发明提供的MMC阀的端间直流耐压试验装置原理如图1所示，包括试品阀、充电 电源、水冷却装置、局部放电仪、主闸、分压器和后台控制器；采用软管将试品阀的水冷管路 连接至水冷却装置，与水冷却装置组成回路。后台控制器通过光纤与所述试品阀连接；分压 器与试品阀并联；主闸分别与充电电源和后台控制器连接；局部放电仪与试品阀连接，用 来测量试品阀的局部放电值；充电电源为整个试验装置供电。
试品阀由若干个子模块串联组成；试品阀的每个子模块均连接有子模块控制器和 高位取能电源；每个子模块均包括直流电容器以及与其并联的半桥结构；半桥结构包括均 压电阻、两个IGBT单元、晶闸管和开关；两个IGBT单元串联组成IGBT串联支路；所述均 压电阻位于直流电容器和IGBT串联支路，分别与直流电容器和IGBT串联支路并联；每个 IGBT单元均包括上管IGBT器件以及与其反并联的二极管和下管IGBT器件以及与其反并联的二极管；开关、晶闸管和下官IGBT器件依次并联。
高位取能电源并联在子模块直流电容器两端；高位取能电源为所述子模块控制器供电；每个子模块不短接并且处于不同电位上。
本发明还提供了一种MMC阀的端间直流耐压试验装置的试验方法，包括下述步骤
一、试验准备阶段
(I)水系统检查调节水冷却装置的冷却剂流量至试品阀额定运行工况下冷却剂流量，保证水冷却装置的进水温度小于20度。冷却剂电导率在O. 2 μ S/cm以下，试品阀水冷管路无渗漏。
(2)确认所述后台控制器能够可靠控制主闸分合闸。
二、试验阶段
①按图1接好试验电路，接好试品阀和后台控制器之间的光纤，并设置试品阀为全闭锁状态；
②首先在试品阀端间加一半试验电压(试验电压一般为试品阀额定电压的1.1 倍)，加电压的过程中注意监测各个试品阀模块的电压分布是否均匀，子模块控制器是否工作正常，一切正常后，继续进行试验；
③逐步升高端电压至试验电压Utds_5min (试品阀端间最高直流电压),保持5分钟，最后一分钟记录局部放电仪的局部放电值，满足试验标准的要求，考察5分钟内试品阀的端间直流耐压强度是否满足绝缘要求。
④试验电压降至零，退出后台控制器，等待20分钟后用高压放电棒将试品阀中各子模块的直流电容器放电至0V，降低试品阀电压恢复至试验前的状态。
⑤若试品阀中的水冷管路、子模块以及子模块控制器未发生击穿且无局部放电现象发生，则表示试验通过。
最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改 或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种MMC阀的端间直流耐压试验装置，所述试验装置包括试品阀、充电电源、水冷却装置、局部放电仪、主闸、分压器和后台控制器；其特征在于，将试品阀的水冷管路连接至水冷却装置；所述后台控制器通过光纤与所述试品阀连接；所述分压器与试品阀并联；所述主闸分别与充电电源和后台控制器连接；所述局部放电仪与试品阀连接，用来测量试品阀的局部放电值；充电电源为所述试验装置供电。
2.如权利要求1所述的MMC阀的端间直流耐压试验装置，其特征在于，所述试品阀由至少两个子模块串联组成；所述试品阀的每个子模块均连接有子模块控制器和高位取能电源；每个子模块均包括直流电容器以及与其并联的半桥结构；所述高位取能电源并联在子模块直流电容器两端；高位取能电源为所述子模块控制器供电。
3.如权利要求2所述的MMC阀的端间直流耐压试验装置，其特征在于，所述试品阀包括水冷管路，采用软管将试品阀的水冷管路连接至水冷却装置，与水冷却装置组成回路。
4.一种MMC阀的端间直流耐压试验装置的试验方法，其特征在于，所述试验方法包括下述步骤 A、调节水冷却装置的冷却剂流量至试品阀额定运行工况下冷却剂流量，确保进水温度小于20度；冷却剂电导率在O. 2μ S/cm以下，试品阀水冷管路无渗漏； B、确认所述后台控制器控制主闸分合闸； C、将后台控制器通过光纤与试品阀连接，并设置试品阀为全闭锁状态； D、在试品阀端间加低电压； E、逐步升高试品阀端电压至试验电压，保持5分钟，在最后一分钟记录局部放电仪的局部放电值； F、试验电压降至零，退出后台控制器，等待20分钟后用高压放电棒将试品阀中每个子模块电容放电至OV ； G、判断试验是否通过。
5.如权利要求4所述的MMC阀的端间直流耐压试验装置的试验方法，其特征在于，所述步骤A中，用软管将试品阀的水冷管路接至水冷却装置，累积运行I小时试品阀的水冷管路无渗漏。
6.如权利要求4所述的MMC阀的端间直流耐压试验装置的试验方法，其特征在于，所述步骤D中，采用充电电源在试品阀端间加一半试验电压，在加电压的过程中监测每个子模块的电压分布是否均匀，子模块控制器工作是否正常，在电压分布均匀和子模块工作正常的情况下继续进行试验。
7.如权利要求4所述的MMC阀的端间直流耐压试验装置的试验方法，其特征在于，所述步骤E中，所述试验电压为试品阀端间最高直流电压,用Utds_5min表示,根据试品阀的额定工作电压确定。
8.如权利要求4所述的MMC阀的端间直流耐压试验装置的试验方法，其特征在于，所述步骤G中，若试品阀中的水冷管路、子模块以及子模块控制器未发生击穿且无局部放电现象，则表示试验通过。
全文摘要
本发明涉及一种MMC阀的端间直流耐压试验装置及其试验方法，试验装置包括试品阀、充电电源、水冷却装置、局部放电仪、主闸、分压器和后台控制器；将试品阀的水冷管路连接至水冷却装置；所述后台控制器通过光纤与所述试品阀连接；所述分压器与试品阀并联；所述主闸分别与充电电源和后台控制器连接；所述局部放电仪与试品阀连接，用来测量试品阀的局部放电值；充电电源为所述试验装置供电。本发明能够指导绝缘试验的顺利安全进行，并能保证试验中设备的安全。
文档编号G01R31/12GK103048596SQ20121054446
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者贺之渊, 罗湘, 查鲲鹏, 孔明 申请人:国网智能电网研究院, 中电普瑞电力工程有限公司, 国家电网公司