一种直流换流阀饱和电抗器热等效试验方法技术

本发明专利技术属于电力电子、电力系统领域，特别涉及一种直流换流阀饱和电抗器热等效试验方法。提供了一种饱和电抗器热等效试验方法及其试验装置，在一个周期内向饱和电抗器交替施加高电压、小电流以及和低电压、大电流，从而使一个周期内饱和电抗器承受的电压电流可与实际工况相等效，其通态损耗和铁芯损耗均达到运行水平，同时采用独立的水系统对饱和电抗器进行冷却，使冷却条件与其在换流阀系统中的条件相同。通过试验装置的提供的电气强度实现饱和电抗器与真实工况的发热等效，通过设置冷却系统实现饱和电抗器与真实工况的散热等效，当运行一定时间后，饱和电抗器即可达到热稳定状态，监测饱和电抗器表面温度即可获知其热特性是否满足要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子、电力系统领域，特别涉及一种直流换流阀饱和电抗器热等 效试验方法。
技术介绍
饱和电抗器是换流阀系统中重要的组成部件，由线圈和铁芯交链而成。当换流阀 晶闸管开通期间，通态电流幅值较小，但电流变化率较大，饱和电抗器用于限制开通电流变 化率，避免晶闸管表面载流子扩散过快而引起晶闸管的损坏；当晶闸管完全开通后，通态电 流的幅值较大，饱和电抗器铁芯处于饱和状态，饱和电抗器的外特性呈现为一种小电感，从 而减少了换流阀系统的无功损耗；当换流阀系统承受雷电和陡波冲击时，饱和电抗器提供 合适的阻抗限制晶闸管上承担的电压和电压变化率。当晶闸管完全导通时，幅值为千安级的电流将流过饱和电抗器的线圈，线圈一般 为铝、铜等金属材料制成，存在一定电阻，在大电流的作用下将产生损耗，即直流通态损耗， 简称“通态损耗”；饱和电抗器的铁芯也存在磁滞损耗和涡流损耗(统称为“铁芯损耗”)。 这些损耗在饱和电抗器的运行时间内进行积累，形成热源，使饱和电抗器线圈和铁芯的温 度升高，如果温度过高，将加快饱和电抗器线圈与铁芯间以及线圈匝间绝缘材料老化速度 加快，铁芯的工作效率降低，使用寿命缩短等不良影响。现有的工业化应用的饱和电抗器一 般采用强制水冷的方式对其进行冷却，产品投入应用前，需要通过热等效性试验验证饱和 电抗器的运行温度是否超标。从上述的分析可知，饱和电抗器热等效性试验的关键的设计实验条件产生与饱和 电抗器运行工况中通态损耗和铁芯损耗相当，同时配置合适的水系统使饱和电抗器的冷却 条件与运行工况相同，监测设备温度是否超标。传统的试验方法是将饱和电抗器置于6脉动整流桥的直流输出侧，如图1所示。试 验装置可以为试品提供与运行工况相同的大电流，因此通态损耗值可以达到运行工况的水 平，但这种试验装置为试品提供的输入电压值非常低，试验中饱和电抗器几乎不存在铁芯 损耗，所以此种试验方法无法验证出饱和电抗器真实的损耗水平，在此种试验工况下对应 的温升水平、运行状态也与实际工况不相符，试验方法没有实现试验工况与运行工况的等 效性，需要进行改进。本专利技术所介绍的试验方法可以使饱和电抗器的通态损耗和铁芯损耗均达到运行 工况的损耗水平，并采取与运行中相同的冷却条件，实现饱和电抗器试验与运行的热等效 性。目前，在国内外尚未见到用这种或类似的试验方法来进行饱和电抗器的热等效试验。
技术实现思路
本专利技术提供了一种饱和电抗器热等效试验方法采用两套电源系统，在一个周期内 向饱和电抗器交替施加高电压、小电流以及和低电压、大电流，从而使一个周期内饱和电抗 器承受的电压电流可与实际工况相等效，其通态损耗和铁芯损耗均达到运行水平，同时采用独立的水系统对饱和电抗器进行冷却，使冷却条件与其在换流阀系统中的条件相同。通 过试验装置的提供的电气强度实现饱和电抗器与真实工况的发热等效，通过设置冷却系统 实现饱和电抗器与真实工况的散热等效，当运行一定时间后，饱和电抗器即可达到热稳定 状态，监测饱和电抗器表面温度即可获知其热特性是否满足要求。本专利技术提出了一种饱和电抗器热等效试验方法，采用两套电源系统，在一个周期 内向饱和电抗器交替施加高电压、小电流和低电压、大电流，从而使一个周期内饱和电抗器 承受的电压电流可与实际工况相等效，其通态损耗和铁芯损耗均达到运行水平，同时采用 独立的水系统对饱和电抗器进行冷却，使冷却条件与其在换流阀系统中的条件相同，通过 试验装置提供的电气强度实现饱和电抗器与真实工况的发热等效，通过设置冷却系统实现 饱和电抗器与真实工况的散热等效，当运行一定时间后，饱和电抗器即可达到热稳定状态， 监测饱和电抗器表面温度即可获知其热特性是否满足要求，具体包括以下步骤第一步在饱和电抗器表面设置温度监测装置，采用具有实时温度采集功能的热 敏传感器，在线获知饱和电抗器的温度情况；或采用具有温度保持功能的热敏试纸，记录试 验期间饱和电抗器表面达到过的最高温度；第二步启动水系统，给饱和电抗器供水，调节流量至规定值，调节水系统温度至 热平衡状态；第三步启动电气系统，首先采用高电压回路，对试品阀进行充电，解锁试品阀，使 试品阀充分取能；第四步闭锁试品阀，调节大电流回路，使输出电流达到规定值；第五步解锁试品阀，开始试验；第六步保持饱和电抗器的电压电流强度直至热稳定状态，监测饱和电抗器表面 温度是否超过限值。其中，该试验装置包括饱和电抗器热等效试验双电源系统以及与饱和电抗器串联的试品阀，所述饱和电 抗器热等效试验双电源系统包括充电机、充电电容Q、谐振电容C、电抗Li和L2、以及辅助阀 \、V21和V22。其中，试品阀支路由试品阀与导通晶闸管串联而成；试品阀左边为高电压回 路，充电机与\阀l2相串联，再与谐振电容C并联形成组合电路，组合电路与试品阀支路间 串联有Li以及反并联的V21和V22 ；试品阀右边为大电流回路，整流源Lh，辅助阀V4相串联， 再并联在试品阀支路旁边。其中，该试验装置的饱和电抗器供水系统回路包括依次并连的水系统、阀门、流量 计、入口温度表、入口压力表、饱和电抗器、出口压力表和出口温度计。本专利技术的优点是1.试验装置为双电源系统，从而可以在实验室中实现电气强度与实际工况的等效 性；2.在实验室中分别等效了饱和电抗器发热条件和散热条件；3.改进了传统试验方法中，无法同时等效通态损耗和铁芯损耗的弊端。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1示出了传统的试验方法电气接线图；图2示出了本专利技术提供的饱和电抗器热等效试验装置的拓扑结构；图3示出了饱和电抗器与冷却系统的连接图；图4示出了饱和电抗器热等效试验步骤的流程图。具体实施例方式本专利技术提供的饱和电抗器热等效试验装置的拓扑结构如图2所示，试验装置包括 充电机、充电电容Q、谐振电容C、电抗k、L2、辅助阀Vi、V21、V22、与饱和电抗器串联的试品阀 等元件；饱和电抗器与冷却系统的连接如图3所示，温度表、压力表和流量计用于监测饱和 电抗器出口的温度压力等状态量。根据图2和图3连接饱和电抗器电气系统和冷却系统，启动冷却水系统对饱和电 抗器进行供水，水系统达到稳定运行状态；启动电气系统，首先采用高电压回路，对试品阀 进行充电，解锁试品阀，使试品阀充分取能；闭锁试品阀，调节大电流回路，使输出电流达到 规定值；解锁试品阀，开始试验。保持饱和电抗器的电压电流强度直至热稳定状态，监测饱 和电抗器表面温度是否超过限值。此处已经根据特定的示例性实施例对本专利技术进行了描述。对本领域的技术人员来 说在不脱离本专利技术的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅 是例证性的，而不是对本专利技术的范围的限制，本专利技术的范围由所附的权利要求定义。权利要求一种饱和电抗器热等效试验方法，其特征在于采用两套电源系统，在一个周期内向饱和电抗器交替施加高电压、小电流和低电压、大电流，从而使一个周期内饱和电抗器承受的电压电流可与实际工况相等效，其通态损耗和铁芯损耗均达到运行水平，同时采用独立的水系统对饱和电抗器进行冷却，使冷却条件与其在换流阀系统中的条件相同，通过试验装置提供的电气强度实现饱和电抗器与真实工况的发热等效，通过设置冷却系统实现饱和电抗器与真实工况的散热等效，当运行一定时间后，饱和电抗器即可达到热稳定状态，监测饱和电抗器表面温度即可获知本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，温家良，魏晓光，于海玉，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：11