浅析直流输电工程换流阀控制系统对比.doc

浅析直流输电工程换流阀控制系统对比董秋军国网山东电力公司检修公司山东济南市邮编：250000；姓名：董秋军(1995.01-)；性别：男，籍贯：山东省荷泽市，学历：硕士，毕业于大连海事大学；现有职称：初级工程师 研究方向：电力系统摘要：换流阀是直流输电工程的关键设备，其能否稳定运行对于确 保电能的有效输送具有十分重要的现实意义在实际的直流输电过程 中，不同的输电线路对换流阀控制系统的要求不尽相同，因此，就要 对换流阀控制系统进行深入的对比分析，进而优选适合的控制系统, 确保整个直流输电过程的安全稳定进行本文对换流阀的控制原理进 行了一定的论述，在此基础上，将西门子技术换流阀和ABB技术换流 阀进行了对比分析，对于从事相关工作的技术人员具有一定的借鉴意 义关键词：直流输电；换流阀；控制1前言随着科学技术的不断发展，±800kV特高压直流输电技术得到了 广泛的应用，促进了我国直流输电工作水平的不断提高换流阀是直 流输电工程的关键设备，其能否稳定运行对于直流输电的有效进行具 有决定性的作用换流阀不仅能够对电流进行相应的整流和逆变，而 且在整流站中还具有开关控制的功能，借助其快速的可控性实现对直 流输电的有效启动和停运，进而确保直流输电过程的安全平稳进行。

但是在实际的直流输电过程中，换流阀的选取要充分结合输电线路进 行有针对性的选择，进而确保换流阀能够对输电线路进行系统全面的 有效控制2换流阀控制原理 2.1换流阀触发及关断条件在换流阀实际的工作过程中，其导通的条件主要有：（1）阀电压 必须为正数，也就是说阳极上的附加电压要大于阴极；（2）换流阀的 控制极上具有相应的触发脉冲，换流阀只有同时满足这两个条件，才 能进行导通换流阀的关断条件主要有：（1）换流阀中的电流要减小 过零；（2）换流阀中的电压不得大于零，并维持一段时间，只有在这 两个条件同时满足后，换流阀才能进行有效的关断2.2换流阀控制设备在实际的直流输电工程中，换流阀往往是由多个晶闸管元件按照串联的方式组合而成的，其稳定性会受到晶闸管元件的质量影响换 流阀控制系统根据各部分功能的不同可以分为以下几个部分：（1） 极控系统，该部分主要是根据直流电的输送情况，对触发 角进行科学合理的计算，再通过产生一适宜的控制脉冲，并将其发送 至阀控系统中，进而对系统进行有效的调控；（2） 阀控系统，该部分主耍用于接收由极控系统发送而来的控制脉冲信号，并生成相应的触发脉冲，再将其发送至晶闸管中，同吋， 还能对晶闸管反馈而来的回报脉冲信号进行有效的接收，并进行系统 全面的分析处理，最终将其传输给极控系统进行更进一步的分析处理;（3）晶闸管控制单元，该部分主要用于接收由阀控系统传输而来的触发脉冲信号，经过相应的处理后，产生一门极脉冲进而将晶闸 管导通，从而实现晶闸管相关保护功能，避免其在工作过程中受到损 坏。

2. 3换流阀控制保护功能在换流阀正常工作的过程中，为了尽可能的降低无功消耗、减少谐波分量以及减少不必要的运行损耗，就要对其触发角进行科学合理 的控制，确保其越小越好但是为了确保换流阀能够安全平稳的进行 换相和具有足够的调节裕度，换流阀的触发角就有一个最小的限制, 不能无限的减小综合多个直流输电工程的经验，整流器的触发角宜 设置为15°左右，逆变器的触发角宜设置为17°左右，这样就能对 换流阀起來良好的保护作用在换流阀运行的过程中，为了有效避免 由于触发光纤或触发回路故障导致晶闸管不能进行正常的触发导通, 进而可能产生非常高的电压，造成晶闸管的损坏，可以通过在晶闸管 的控制单元中增设一过压保护功能，当晶闸管两端的正向电压超过设 定的数值后，该保护电路就能将晶闸管进行有效的导通，并向阀控系 统发送信号脉冲，进而对换流阀起到一定的保护作用3换流阀控制系统对比分析 3.1西门子技术换流阀西门子技术换流阀按照模块化进行设计，由多个晶闸管按照一定的组合方式组成了晶闸管组件基本模块，每个基本模块中包含11~15 个晶闸管，其模块的集成度较高，在工作现场便丁安装和维修换流 阀的组成元器件是由新型聚合材料制作的，其具有良好的防火性能, 能够在一定程度上提高换流阀的防火能力。

换流阀的触发以阀组件为 单元进行光纤配置，能够大大减少工作过程所需要的触发光纤数换 流阀的组件冷却回路按照并联的形式进行连接，能够确保换流阀得到 充分的冷却，该换流阀的触发控制原理如下图所示0:驴护性$勒忘'!'VBI?—»TFM |||]11控制秋冲 I ||PCP —> VBE I! I!TFM—>VBE反向电压状态阿检 状态冋检图1西门子技术换流阀触发原理示意图3. 2 ABB技术换流阀ABB技术换流阀所具有的优势主要有:采用了模块化的设计方式, 晶闸管按照串联的组合方式形成了晶闸管组件基本模块，在每个组件 中含有6〜8个晶闸管，能够确保换流阀满足机械应力和电气应力的要 求同时，换流阀中的组成元器件也是由新型的防火聚合材料制作而 成的，能够大大改善换流阀的防火性能该换流阀的冷却回路组件是 按照串联的组合形式连接的，能够大大减少所需要的接头数量，进而 有效降低冷却液的泄露风险，提高换流阀工作的稳定性，该换流阀的 触发控制原理如下图所示图2 ABB技术换流阀触发原理示意图3.3对比分析这两种不同的换流阀控制系统具有不同的优势，其中，西门子换 流阀的控制原理时序性非常强，能够通过指令脉冲对不同阶段的任务 进行充分的明确，并且晶闸管能够严格按照指令进行相应的操作。

西 门子换流阀在导通的过程中并不监测晶闸管中的电压情况，也就能够 大大降低保护性触发的误断率ABB换流阀控制系统的控制原理比较 简单，并且具有非常高的稳定性，当发生恢复期保护动作时，仅对故 障位置的晶闸管进行触发，也就大大降低误触发的概率4结语总而言之，为了确保直流输电工程的安全平稳运行，就要结合实 际的输电工作要求，釆取有针对性的换流阀控制系统，进而对整个直 流输电过程进行系统全面的控制，从而为直流输电提供可靠的保障参考文献：[1] 毛灿.特高压直流输电换流阀安装过程控制[J].中国设备 工程,2018(01) : 143-148.[2] 罗永金，杨垒，马根坡，等.复合式换流阀冷却系统的设 计与试验[J]・自动化仪表，2018(07):11-15・[3] 周建辉，盛财旺，杨勇，等.基于试验数据的6250A换流 阀逆向校核分析[J]・电网技术，2018(01):65-71・[4] 胡文旺，唐志军，林国栋，等.柔性直流换流站阀冷系统 方案及其工程应用[J]・电气应用，2018(05):92-100.。