专利名称：冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压直流输电换流阀故障电流试验装置，具体讲涉及冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置。
背景技术：
随着功率半导体期间容量的增大，以高压串联半导体器件技术为基础的高压直流输电技术得到迅速发展，在电力系统中得到广泛应用，其核心部件——大功率高压串联晶闸管阀的可靠性成为系统安全的关键。而故障电流试验是关系到高压串联晶闸管阀设计和制造水平，提高其可靠性的重要试验手段。其主要目的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。目前国际普遍采用合成实验方法即通过多套电源系统分别为换流阀提供加热电流、故障电流和故障后的正反向高压。故障电流试验包括以下两个试验项目a)后继闭锁的单波次故障电流试验——抑制一个最大幅值的单波次故障电流，从最高温度开始的，跟着闭锁发生的反向和正向电压，包括任何甩负荷造成的过电压；(参考图2所示试验波形)b)无后继闭锁的多波次故障电流试验——在与单波次试验相同的条件下，直到断路器跳闸前，继续存在多波次故障电流，但不再施加正向电压。(参考图3所示试验波形)目前的试验电路中高电压源一般由L、C振荡电路构成，它所提供的高电压波形正负对称。所以对于单波次故障电流试验，一般合成试验回路在故障电流熄灭后为试品提供的正反向高压幅值大小相等。而在实际工况中，试品阀在经历故障电流后，换流阀先承受反向电压，然后电压上升直至达到正向峰值，且反向电压峰值要小于正向电压峰值，在这个过程中试品阀节温逐渐降低。一般合成试验回路提供的反向过高电压对刚刚经受故障电流节温偏高的换流阀很不利，有损坏试品的可能。此外，实际工况中换流阀所承受的正向电压峰值时刻是在其反向电压过零后5ms，对于一般合成试验回路，为达到此项要求必须修改电路有关参数，既增加投资又给试验操作带来不便。

发明内容
为了解决现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提出冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置，该装置采用正负对称的电压与冲击电压相复合以形成正负不对称的正反向高压，且冲击电压施加时刻可以任意选取，幅值根据需要连续可调，试验方式灵活、安全，能充分满足单波次故障电流和三波次故障电流的试验要求。为实现上述目的，本发明采用下述方案冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置，所述装置包括直流电流源、辅助阀V、试品阀vt、故障电流源和冲击电压发生器；其改进之处在于所述冲击电压发生器、故障电流源并联在试品阀Vt两端；所述试品阀Vt串联辅助阀V组成直流电流源中6 脉动桥整流器B6的桥臂；所述试品阀Vt负端接地；所述直流电流源包括大电流变压器T、断路器、隔离开关、限流电抗器、电抗器Lh和Ll以及6脉动桥整流器B6 ；所述大电流变压器T、断路器、隔离开关和限流电抗器依次串联；所述6脉动桥整流器B6的输出端接依次串联的电抗器Lh和Li。本发明提供的一种优选的技术方案是所述故障电流源包括充电装置，放电电容器C1、C2和C3，放电电抗器Li，隔离阀V1、V2和V3，隔离刀闸S1、S2、和S3 ；所述充电装置包括交流电源T3，整流装置T2和电阻R ；其中所述交流电源并联整流装置后与电阻R串联； 所述电阻R与隔离刀闸Sl、S2、S3分别串联；所述隔离阀Vl、V2和V3，放电电容器Cl、C2和 C3，隔离刀闸S1、S2和S3与放电电抗器L依次串联；所述电阻R和隔离刀闸S1、S2和S3串联；所述交流电源T3的输出连接电阻R ；所述电阻R和隔离刀闸Si、S2和S3串联连接；所述隔离刀闸S1、S2和S3分别与隔离阀V1、V2、V3连接。本发明提供的第二种优选的技术方案是所述冲击电压发生器包括电源Tl，电容 C4，电阻Rl和点火球隙Ql和Q2 ；所述电源Tl、电容C4和电阻Rl依次并联；所述电源Tl和电容C4两端分别与地和点火球隙Ql连接；所述电阻Rl两端分别与地和点火球隙Ql和Q2 连接；所述点火球隙Q2与放电电抗器Ll串联。本发明提供的第三种优选的技术方案是所述辅助阀V在试品中的加热电流熄灭后隔离直流电流源。本发明提供的第四种优选的技术方案是所述故障电流源在试品阀Vt被加热到一定节温后向试品阀Vt提供故障电流，在单波次故障电流试验中还向试品阀Vt提供故障电流后的反向电压和部分正向电压。本发明提供的第五种优选的技术方案是所述冲击电压发生器向试品阀Vt提供冲击电压，在单波次故障电流试验中，该电压为正向冲击电压，与故障电流源提供的正向电压相复合组成试品阀的正向电压；在三波次故障电流试验中，此冲击电压为反向，在第二个故障电流后施加于试品阀上。与现有技术相比，本发明的有益效果在于1、本发明提供的试验装置的试验电路相对简单，建造简单，造价便宜；2、本发明提供的试验装置省掉了一般故障电流试验中的高电压源，由冲击发生器替代，解决了试品阀正反向电压对称的问题，使试验更安全；3、本发明提供的试验装置中由于冲击电压施加时刻、电压幅值连续可调，可以是试品电压在既定时刻准确达到所需电压峰值，试验方式灵活，可适用于不同直流工程的换流阀。


图1为冲击电压相复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置；图2为后继闭锁的单波次故障电流试验波形图；图3为无后继闭锁的多波次故障电流试验波形图； 其中Vt-试品阀，B6-6脉动桥整流器，V-辅助阀，Cl、C2、C3-放电电容器，Ll-放电电抗器，V1、V2、V3-隔离阀，Tl-电源，C4-电容，Rl-电阻，Q1、Q2_球隙，R-电阻，S1、S2、 S3为隔离刀闸。
具体实施例方式下面结合附图对本发明提供的冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置作进一步的详细阐述。如图1所示是冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置，该装置包括直流电流源、辅助阀V、试品阀vt、故障电流源和冲击电压发生器；冲击电压发生器、故障电流源并联在试品阀Vt两端；试品阀Vt串联辅助阀V组成直流电流源中6脉动桥整流器 B6的桥臂；试品阀Vt负端接地。直流电流源包括大电流变压器T、断路器、隔离开关、限流电抗器、电抗器Lh和L2 以及6脉动桥整流器B6 ；大电流变压器T、断路器、隔离开关和限流电抗器依次串联；6脉动桥整流器B6的输出端接依次串联的电抗器Lh和L2。故障电流源包括充电装置，放电电容器Cl、C2和C3，放电电抗器Ll，隔离阀Vl、V2 和V3，隔离刀闸Si、S2、和S3 ；充电装置包括交流电源T3，整流装置T2和电阻R ；其中所述交流电源并联整流装置后与电阻R串联；电阻R与隔离刀闸S1、S2、S3 —端分别串联；隔离阀V1、V2和V3，放电电容器C1、C2和C3，隔离刀闸S1、S2和S3与放电电抗器L依次串联； 电阻R和隔离刀闸Si、S2和S3串联；交流电源T3的输出连接电阻R;电阻R和隔离刀闸 Si、S2和S3串联连接；隔离刀闸Si、S2和S3分别与隔离阀VI、V2、V3连接。冲击电压发生器包括电源Tl，电容C4，电阻Rl和点火球隙Ql和Q2 ；所述电源Tl、 电容C4和电阻R1依次并联；电源Tl和电容C4两端分别与地和点火球隙Ql连接；电阻Rl 两端分别与地和点火球隙Ql和Q2连接；点火球隙Q2与放电电抗器Ll串联。直流电流源首先在试验中为试品阀提供故障电流前的加热电流，使其节温达到一基值；辅助阀在试品阀中的加热电流熄灭后将直流电流源隔离；故障电流源在试品阀被加热到一定节温后向试品阀提供故障电流，在单波次故障电流试验中还向试品提供故障电流后的反向电压和部分正向电压；冲击电压发生器向试品阀提供冲击电压，在单波次故障电流试验中，该电压为正向冲击电压，与故障电流源提供的正向电压相复合组成试品阀的正向电压，如图2所示；在三波次故障电流试验中，此冲击电压为反向，在第二个故障电流后施加于试品阀上，如图3所示。本发明提供的冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置，该装置采用正负对称的电压与冲击电压相复合以形成正负不对称的正反向高压，且冲击电压施加时刻可以任意选取，幅值根据需要连续可调，试验方式灵活、安全，能充分满足单波次故障电流和三波次故障电流的试验要求。最后应该说明的是结合上述实施例说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
权利要求
1.冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置，所述装置包括直流电流源、辅助阀V、试品阀vt、故障电流源和冲击电压发生器；其特征在于所述冲击电压发生器、故障电流源并联在试品阀Vt两端；所述试品阀Vt串联辅助阀V组成直流电流源中6脉动桥整流器B6的桥臂；所述试品阀Vt负端接地；所述直流电流源包括大电流变压器T、断路器、隔离开关、限流电抗器、电抗器Lh和L2以及6脉动桥整流器B6 ；所述大电流变压器 T、断路器、隔离开关和限流电抗器依次串联；所述6脉动桥整流器B6的输出端接依次串联的电抗器Lh和L2。
2.根据权利要求1所述的冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置，其特征在于所述故障电流源包括充电装置，放电电容器Cl、C2和C3，放电电抗器Li，隔离阀 V1、V2和V3，隔离刀闸S1、S2、和S3 ；所述充电装置包括交流电源T3，整流装置T2和电阻R ； 所述交流电源T3并联整流装置T2后与电阻R串联；所述电阻R与隔离刀闸Si、S2、S3分别串联；所述隔离阀V1、V2和V3，放电电容器C1、C2和C3，隔离刀闸S1、S2和S3与放电电抗器L依次串联；所述电阻R和隔离刀闸Si、S2和S3串联；所述交流电源T3的输出连接电阻R ；所述电阻R和隔离刀闸S1、S2和S3串联连接；所述隔离刀闸S1、S2和S3分别与隔离阀V1、V2、V3连接。
3.根据权利要求1所述的冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置，其特征在于所述冲击电压发生器包括电源Tl，电容C4，电阻Rl和点火球隙Ql和Q2 ；所述电源Tl、电容C4和电阻Rl依次并联；所述电源Tl和电容C4两端分别与地和点火球隙Ql连接；所述电阻Rl两端分别与地和点火球隙Ql和Q2连接；所述点火球隙Q2与放电电抗器 Ll串联。
4.根据权利要求1所述的冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置，其特征在于所述辅助阀V在试品中的加热电流熄灭后隔离直流电流源。
5.根据权利要求1所述的冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置，其特征在于所述故障电流源在试品阀Vt被加热到一定节温后向试品阀Vt提供故障电流，在单波次故障电流试验中还向试品阀Vt提供故障电流后的反向电压和部分正向电压。
6.根据权利要求1所述的冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置，其特征在于所述冲击电压发生器向试品阀Vt提供冲击电压，在单波次故障电流试验中，该电压为正向冲击电压，与故障电流源提供的正向电压相复合组成试品阀的正向电压；在三波次故障电流试验中，此冲击电压为反向，在第二个故障电流后施加于试品阀上。
全文摘要
本发明提供的冲击电压复合的高压直流输电换流阀故障电流试验装置，该装置包括直流电流源、辅助阀V、试品阀Vt、故障电流源和冲击电压发生器；冲击电压发生器、故障电流源并联在试品阀Vt两端；试品阀Vt串联辅助阀V组成直流电流源中6脉动桥整流器B6的桥臂；试品阀Vt负端接地；直流电流源包括大电流变压器T、断路器、隔离开关、限流电抗器、电抗器Lh和L1以及6脉动桥整流器B6。本发明提供的装置采用正负对称的电压与冲击电压相复合以形成正负不对称的正反向高压，且冲击电压施加时刻可以任意选取，幅值根据需要连续可调，试验方式灵活、安全，能充分满足单波次故障电流和三波次故障电流的试验要求。
文档编号G01R31/327GK102486500SQ201010576690
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者查鲲鹏, 谢婷, 高冲 申请人:中国电力科学研究院