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专利名称：分级式可控并联电抗器阀控系统的试验装置及试验方法
技术领域：
本发明涉及超高压、特高压技术领域，具体涉及一种分级式可控并联电抗器阀控系统的试验装置及试验方法。
背景技术：
可控并联电抗器是解决超/特高压输电系统中无功电压调节和限制过电压对并联电抗器不同需求之间矛盾的关键技术手段之一。可控并联电抗器不仅能随着线路传输容量的变化而自动连续或分级调节自身的容量，而且当线路轻载时，一旦发生暂态过程，它会迅速将容量调节至最大值，限制故障引起的工频过电压，提高系统的暂态稳定性。同时，对于系统的各种震荡也可起到一定的抑制作用，在一定程度上提高了系统的动态稳定性。其工作原理为在系统正常的情况下，通过调节可控并联电抗器的容量可以达到无功和电压调节的目的，在系统暂态(如接地故障)时，配合合适的中性点小电抗，可以抑制工频过电 压和潜供电流，提高重合闸成功率，保证系统的安全稳定运行，可控并联电抗器的这些作用可有效提闻电网的运行效益，其还具有提闻线路输送能力、提升电网稳定水平、减少电网损耗等作用。现今，在特高压输电中，可控并联电抗器的作用将更加明显。一套稳定可靠的分级式可控并联电抗器阀控系统是可控并联电抗器设备安全运行的必要保证。阀控系统中各晶闸管阀、电抗器、断路器、控制系统的型式和出厂试验完成后，设备现场安装前将它们组合在一起，在投入实际工程前，有必要在试验室按实际工况进行联合验，可实际考验装置，检测和发现设备问题，解决存在的隐患。

发明内容
针对现有技术的问题，本发明提供一种分级式可控并联电抗器阀控系统的试验装置及试验方法，不需要可控并联电抗器本体和容量调节电抗器参与，出厂前在试验室实现等效实际工况的试验。本发明提供的一种分级式可控并联电抗器阀控系统的试验装置，包括试验电源Su、电感Xs、三相开关Ks、避雷器Ml和阀控系统；其改进之处在于，所述试验电源Su—次侧与交流电源连接，其二次侧与所述电感Xs串联后与所述三相开关Ks输入端连接，所述三相开关Ks输出端的任意两相分别与所述阀控系统和所述避雷器Ml并联。其中，所述阀控系统包括断路器TD1、电抗Xbll和晶闸管阀TKl ;所述断路器TDl和所述电抗Xbll串联后形成支路一，与所述晶闸管阀TKl形成的支路二并联。其中，所述支路一设有用于电流检测和录波的电流测量元件CS1。其中，所述电流测量元件CSl包括互感器或直流电流测量元件。其中，所述支路二设有用于电流检测和录波的电流测量元件CS2。其中，所述电流测量元件CS2包括互感器或直流电流测量元件。其中，所述试验装置包括电压测量元件PS ;所述电压测量元件PS与所述阀控系统并联。
其中，所述电压测量元件包括电压互感器或分压器。其中，所述试验电源Su输出端均串联一个所述电感Xs ;所述电感Xs再与所述三相开关连接。其中，所述试验电源Su包括发电机或变压器。其中，所述电感Xs为可调电感。本发明基于另一目的提供的上述试验装置的试验方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤(I)调节所述试验电源Su的输出电压，使所述三相开关输出端输出的电压值与分级式可控并联电抗器中的晶闸管阀闭锁，断路器断开时两端承受的电压值相等； (2)调节所述电感Xs的容量值，使流过所述电感Xs的短路电流值与所述分级式可控并联电抗器中的晶闸管阀导通而断路器断开时所述晶闸管阀流过的电流值相等；(3)断开所述断路器TDl并且闭合所述三相开关Ks ;发触所述发晶闸管阀TKl导通并且闭合所述断路器TDl ;所述发晶闸管阀TKl导通设定的时间后，闭锁所述发晶闸管阀TKl，并通过所述电流测量元件CS1、CS2和所述电压测量元件PS记录相关数据并录波；(4)按设定的允许间隙时间，循环步骤(3)，用红外法或接触法测量晶闸管阀热点温度;(5)闭合所述断路器TDl和所述三相开关Ks ;触发所述发晶闸管阀TKl导通并且断开所述断路器TD1，所述发晶闸管阀TKl导通设定的时间后，闭锁所述发晶闸管阀TK1，并通过所述电流测量元件CS1、CS2和所述电压测量元件PS记录相关数据并录波；(6)按设定的允许间隙时间，循环步骤(5)，用红外法或接触法测量晶闸管阀热点温度。其中，记录相关的数据包括a)所述断路器TDl电流、所述晶闸管阀TKl电流和晶闸管阀TKl端电压波形；b)所述晶闸管阀TKl关断电压过冲数据，即在晶闸管阀TKl端电压波形中晶闸管阀从开通到关断的瞬间出现的过电压尖峰最大值；c)触发所述晶闸管阀TKl并开始导通时刻，对导通电流直流分量的影响；d)所述晶闸管阀TKl上各元件在至少一次试验中热点温度值。与现有技术比，本发明的有益效果为本发明不需要可控并联电抗器本体和容量调节电抗器参与，而接入电源Su和可调电抗Xs，Su电压可调整，改变试验电压，考核阀控系统电压适应性；而在电源输出接入通过调节Xs值，改变试验电流，考核阀控系统电流适应性；出厂前均在试验室实现等效实际工况的试验；本发明可以模拟可控并联电抗器阀控系统容量调节前后各设备的实际电气条件，使试验效果更加符合实际工况；本发明不需要特殊试验设备，利用一般试验室冲击变压器或发电机的试验电路条件即可实现，节省了成本。本发明可以检验阀控系统工作过程中，断路器电流、晶闸管阀电压、电流以及晶闸管阀关断电压过冲的实际工况，来检验设计、制造和装配中的问题。本发明可利用试验室电源设备，模拟阀控系统在现场运行，等效提供阀控系统中各设备在容量调节切换前后及切换暂态过程中的各设备电气条件，验证阀控系统调节过程中电流在阀和断路器之间的转移、切换阶段阀和断路器的电气工作强度、阀的工作情况。本发明可在出厂前对各设备以实际工况进行考核，及早发现设备的问题，大大降低工程风险。


图I为本发明提供的分级式可控并联电抗器一次原理图。图2为本发明提供的分级式可控并联电抗器阀控系统试验装置电路图。
具体实施例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。
本实施例提出的一种分级式可控并联电抗器阀控系统的试验装置如图2所示，包括试验电源Si!、电感Xs、三相开关Ks、避雷器Ml和阀控系统；所述试验电源Su为发电机或变压器(变压器与电源相接，通过调节配比进行供电)，每相输出端均串联一个电感Xs;所述电感Xs再与所述三相开关Ks的输入端连接，所述三相开关Ks输出端的任意两相分别与所述阀控系统和所述避雷器Ml并联。本实施例的电感Xs为可调电感。避雷器Ml其保护晶闸管阀的作用。其中，所述阀控系统包括断路器TD1、电抗Xbll和晶闸管阀TKl ;所述断路器TDl和所述电抗Xbll串联后形成支路一，与所述晶闸管阀TKl形成的支路二并联。所述支路一设有检测电流的电流测量元件CS1，其可采用互感器，也可以采用直流电流测量元件如霍尔电流传感器等。所述支路二设有检测电流的电流测量元件CS2，其可采用直流电流测量元件如霍尔电流传感器等。在此之上,本实施例还包括电压测量元件PS ;所述电压测量元件PS与所述阀控系统并联用于检测阀控系统的电压。其中，所述试验装置包括避雷器Ml ;所述避雷器Ml与所述阀控系统并联。根据上述装置，本实施例提供一种试验方法，对试验装置进行试验。在实验之前，先根据分级式可控并联电抗器原理获取两种数据。本实施例提出的分级式可控并联电抗器成套设备单相图如图I所示，包括可控并联电抗器本体CSR、阀控系统、容量配置电抗器Xbl、Xb2，阀控系统接在本体CSR控制绕组(低压绕组，右侧)上，并联在容量配置电抗器Xbl、Xb2的高压端和地之间，主要实现对可控并联电抗器容量控制。其中，晶闸管阀TK1、电抗Xbll和断路器TDl构成一个阀控系统1，晶闸管阀TK12、电抗Xbl2和断路器TD2构成另一个阀控系统2。通过理论计算以下数据求取晶闸管阀TKl承受的最大工作电压，作为本实施例阀控系统I (晶闸管阀TK1、电抗Xbll和断路器TDl)试验所需的试验电源Su输出电压；求取流过晶闸管阀TKl的最大工作电流，作为本实施例阀控系统I (晶闸管阀TK1、电抗Xbll和断路器TDl)试验所需试验电流，该试验电流通过电感Xs调整到合适的数值得到。同理，求取阀控系统2 (晶闸管阀TK2、电抗Xbl2和断路器TD2)试验所需的试验电源Su输出电压与阀控系统2 (晶闸管阀TK2、电抗Xbl2和断路器TD2)试验所需的试验电流和对应的电感Xs的数值。晶闸管阀TKl承受的最大工作电压求取方法为当阀控系统I和阀控系统2均断开，即TK1，TDl, TK2，TD2均断开情况下，晶闸管阀TKl承受的电压。晶闸管阀TK2承受的最大工作电压求取方法为当阀控系统I和阀控系统2均断开，即TK1，TDl, TK2，TD2均断开情况下，晶闸管阀TK2承受的电压。流过晶闸管阀TKl的最大工作电流求取方法为当TKl导通，TD1，TK2，TD2均断开情况下，流过晶闸管阀TKl的电流。流过晶闸管阀TK2的最大工作电流求取方法为当TK2导通，TD1，TK1，TD2均断开情况下，流过晶闸管阀TKl的电流。本实施例提出的一种对分级式可控并联电抗器阀控系统的试验装置的试验方法，分别对每一组阀控系统I和阀控系统2进行由小容量到大容量调节试验和由大容量到小容量的调节试验，以阀控系统I为例的试验步骤如下，阀控系统2的试验步骤相同。(I)调节图2中所述试验电源Su的输出电压，使输出电压值与图I中分级式可控 并联电抗器中的阀控系统I的晶闸管阀TKl的最大工作电压相等；(2)调节图2中所述电感Xs的电感值，使经过所述电感Xs短路的短路电流值与图I中分级式可控并联电抗器中的阀控系统I的晶闸管阀TKl的最大工作电流值相等；(3)进行由小容量到大容量调节试验，试验前断路器TDl分闸、阀TKl做好触发前准备。闭合所述三相开关Ks，稳定后，同时发触发晶闸管阀TK1、合TDl命令，TKl触发导通规定时间后，闭锁阀TK1，并通过所述电流测量元件CS1、CS2和所述电压测量元件PS记录相关数据并录波。(4)按设计允许间隙时间，循环步骤(3)，连续进行试验多次，如10次，同时用红外法或接触法测量晶闸管阀热点温度。(5)进行由大容量到小容量调节试验，试验前断路器TDl处于合闸位置，阀TKl做好触发前准备，闭合所述三相开关Ks，稳定后，同时发触发晶闸管阀TKl、分TDI命令，TKl触发导通规定时间后，闭锁阀TK1，并通过所述电流测量元件CS1、CS2和所述电压测量元件PS记录相关数据并录波。(6)按设计允许间隙时间，循环步骤(5)，连续进行试验多次，如10次，同时用红外法或接触法测量晶闸管阀热点温度。以上，试验步骤(3)到步骤(6)也可以合并进行如下试验前断路器TDl分闸、阀TKl做好触发前准备；闭合所述三相开关Ks，稳定后，同时发触发晶闸管阀TK1、合TDl命令，TKl触发导通规定时间后，闭锁阀TKl ;间隔一定时间后，同时发触发晶闸管阀TK1、分TDl命令，TKl触发导通规定时间后，闭锁阀TK1，一个试验循环结束；通过所述电流测量元件CS1、CS2和所述电压测量元件PS记录相关数据并录波。按设计允许间隙时间，连续进行所述试验循环多次，如10次，同时用红外法或接触法测量晶闸管阀热点温度。其中，相关数据包括a)所述断路器TDl电流、所述晶闸管阀TKl电流和晶闸管阀TKl端电压波形；b)所述晶闸管阀TKl关断电压过冲数据，即在晶闸管阀TKl端电压波形中晶闸管阀从开通到关断的瞬间出现的过电压尖峰最大值；c)触发所述晶闸管阀TKl并开始导通时刻，对导通电流直流分量的影响；d)所述晶闸管阀TKl上各元件在至少一次试验中热点温度值。分别对每一级阀进行由小容量到大容量调节试验和由大容量到小容量的调节试验，可以考核各级晶闸管阀和断路器在实际电压和电流情况下的工作过程，来检验阀控系统各设备设计、制造和装配中的问题。通过对试验数据记录分析，可以考核各设备的实际工作情况，并验证技术设计的合理性。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
1.一种分级式可控并联电抗器阀控系统的试验装置，包括试验电源(Su)、电感(Xs)、三相开关(Ks)、避雷器(Ml)和阀控系统；其特征在于，所述试验电源(Su) —次侧与交流电源连接，其二次侧与所述电感(Xs)串联后与所述三相开关(Ks)输入端连接，所述三相开关(Ks)输出端的任意两相分别与所述阀控系统和所述避雷器(Ml)并联。
2.如权利要求I所述的试验装置，其特征在于，所述阀控系统包括断路器(TD1)、电抗(Xb 11)和晶闸管阀(TKl);所述断路器(TDI)和所述电抗(Xb 11)串联后形成支路一，与所述晶闸管阀(TKl)形成的支路二并联。
3.如权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述支路一设有用于电流检测和录波的电流测量元件(CS I)。
4.如权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述电流测量元件(CSl)包括互感器或直流电流测量元件。
5.如权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述支路二设有用于电流检测和录波的电流测量元件(CS2 )。
6.如权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述电流测量元件(CS2)包括互感器或直流电流测量元件。
7.如权利要求I所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置包括电压测量元件(PS);所述电压测量元件(PS)与所述阀控系统并联。
8.如权利要求I所述的试验装置，其特征在于，所述电压测量元件包括电压互感器或分压器。
9.如权利要求I所述的试验装置，其特征在于，所述试验电源(Su)输出端均串联一个所述电感(Xs);所述电感(Xs)再与所述三相开关连接。
10.如权利要求I或8任一所述的试验装置，其特征在于，所述试验电源(Su)包括发电机或变压器。
11.如权利要求I所述的试验装置，其特征在于，所述电感(Xs)为可调电感。
12.一种基于权利要求1-11任一所述的试验装置的试验方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (1)调节所述试验电源(Su)的输出电压，使所述三相开关输出端输出的电压值与分级式可控并联电抗器中的晶闸管阀闭锁，断路器断开时两端承受的电压值相等； (2)调节所述电感(Xs)的容量值，使流过所述电感(Xs)的短路电流值与所述分级式可控并联电抗器中的晶闸管阀导通而断路器断开时所述晶闸管阀流过的电流值相等； (3)断开所述断路器(TDl)并且闭合所述三相开关(Ks);发触所述发晶闸管阀(TKl)导通并且闭合所述断路器(TDl);所述发晶闸管阀(TKl)导通设定的时间后，闭锁所述发晶闸管阀(TK1)，并通过所述电流测量元件(CS1、CS2)和所述电压测量元件(PS)记录相关数据并录波； (4)按设定的允许间隙时间，循环步骤(3)，用红外法或接触法测量晶闸管阀热点温度； (5)闭合所述断路器(TDl)和所述三相开关(Ks);触发所述发晶闸管阀(TKl)导通并且断开所述断路器(TD1)，所述发晶闸管阀(TKl)导通设定的时间后，闭锁所述发晶闸管阀(TK1)，并通过所述电流测量元件(CS1、CS2)和所述电压测量元件(PS)记录相关数据并录波；(6)按设定的允许间隙时间，循环步骤(5)，用红外法或接触法测量晶闸管阀热点温度。
13.如权利要求12所述的试验方法，其特征在于，记录相关的数据包括a)所述断路器(TDl)电流、所述晶闸管阀(TKl)电流和晶闸管阀(TKl)端电压波形； b)所述晶闸管阀(TKl)关断电压过冲数据，即在晶闸管阀(TKl)端电压波形中晶闸管阀从开通到关断的瞬间出现的过电压尖峰最大值； c)触发所述晶闸管阀(TKl)并开始导通时刻，对导通电流直流分量的影响； d)所述晶闸管阀(TKl)上各元件在至少一次试验中热点温度值。
全文摘要
本发明公开了一种分级式可控并联电抗器阀控系统的试验装置，包括试验电源(Su)、电感(Xs)、三相开关(Ks)和阀控系统；所述试验电源(Su)与所述电感(Xs)串联后与三相开关(Ks)输入端连接，三相开关(Ks)输出端的任意两相分别与阀控系统和避雷器(M1)并联。通过对试验电源(Su)和电感(Xs)的调节，并对晶闸管阀(TK1)的控制，等效提供阀控系统中各设备在容量调节切换前后及切换暂态过程中的各设备电气条件,验证阀控系统调节过程中电流在阀和断路器之间的转移、切换阶段阀和断路器的电气工作强度和阀的工作情况。
文档编号G01R19/00GK102749540SQ20121022943
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者刘红恩, 张振环, 徐桂芝, 雷晰 申请人:中电普瑞科技有限公司