專利名稱：一種mmc閥的端間直流耐壓試驗裝置及其試驗方法
技術領域：
本發明涉及一種電力電子及電力系統領域的試驗裝置及其試驗方法，具體涉及一種MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置及其試驗方法。
背景技術：
柔性直流輸電(VSC-HVDC )技術在高壓直流輸電領域中有著廣泛的應用前景，基于模塊化多電平換流器(MMC)的VSC-HVDC，是實現利用IGBT閥進行直流輸電的一種方式，其核心部件稱作MMC閥。
MMC閥端間直流耐壓試驗，以考察閥內部所有子模塊串聯后的整體耐壓水平，即考驗IGBT、反并聯二極管、電子電路以及其它相關部件的耐壓水平。
在試驗裝置投運之前，需要進行MMC閥的直流耐壓試驗，這是閥后續調試和運行的基礎。MMC閥作為較為復雜的電力電子設備，它的絕緣試驗相比傳統高壓設備具有一定的特殊性；需要考慮試驗中可能出現的各種狀況，做好控制保護的準備工作。發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供一種MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置及其試驗方法，指導MMC閥端間直流耐壓試驗，并能保證試驗中設備的安全。試驗方法能夠考察試品閥內部所有子模塊串聯后的整體耐壓水平，即考驗IGBT模塊和其他附屬部件的耐壓水平， 同時也考察了試品閥在充電過程中個子模塊之間或閥模塊之間的均壓情況。
本發明的目的是采用下述技術方案實現的
一種MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置，所述試驗裝置包括試品閥、充電電源、水冷卻裝置、局部放電儀、主閘、分壓器和后臺控制器；其改進之處在于，將試品閥的水冷管路連接至水冷卻裝置；所述后臺控制器通過光纖與所述試品閥連接；所述分壓器與試品閥并聯；所述主閘分別與充電電源和后臺控制器連接；所述局部放電儀與試品閥連接，用來測量試品閥的局部放電值；充電電源為所述試驗裝置供電。
其中，所述試品閥由至少兩個子模塊串聯組成；所述試品閥的每個子模塊均連接有子模塊控制器和高位取能電源；每個子模塊均包括直流電容器以及與其并聯的半橋結構；所述高位取能電源并聯在子模塊直流電容器兩端；高位取能電源為所述子模塊控制器供電。
其中，所述試品閥包括水冷管路，采用軟管將試品閥的水冷管路連接至水冷卻裝置，與水冷卻裝置組成回路。
本發明基于另一目的提供的一種MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置的試驗方法，其改進之處在于，所述試驗方法包括下述步驟
A、調節水冷卻裝置的冷卻劑流量至試品閥額定運行工況下冷卻劑流量，確保進水溫度小于20度；冷卻劑電導率在O. 2 μ S/cm以下，試品閥 水冷管路無滲漏；
B、確認所述后臺控制器能夠可靠控制主閘分合閘；
C、將后臺控制器通過光纖與試品閥連接，并設置試品閥為全閉鎖狀態；
D、在試品閥端間加一半試驗電壓(試驗電壓一般為試品閥額定電壓的1.1倍)；
E、逐步升高試品閥端電壓至試驗電壓，保持5分鐘，在最后一分鐘記錄局部放電 儀的局部放電值；
F、試驗電壓降至零，退出后臺控制器，等待20分鐘后用高壓放電棒將試品閥中每 子模塊電容放電至OV ；
G、判斷試驗是否通過。
其中，所述步驟A中，用軟管將試品閥的水冷管路接至水冷卻裝置，累積運行I小 時試品閥的水冷管路無滲漏。
其中，所述步驟D中，采用充電電源在試品閥端間加一半試驗電壓，在加電壓的過 程中監測每個子模塊的電壓分布是否均勻，子模塊控制器工作是否正常，在電壓分布均勻 和子模塊工作正常的情況下繼續進行試驗。
其中，所述步驟E中，所述試驗電壓為試品閥端間最高直流電壓,用Utds5min表 示，根據試品閥的額定工作電壓確定。
其中，所述步驟G中，若試品閥中的水冷管路、子模塊以及子模塊控制器未發生擊 穿且無局部放電現象，則表示試驗通過。
與現有技術比，本發明達到的有益效果是
1、本發明提供的MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置，能夠指導絕緣試驗的順利安全 進行，并能保證試驗中設備的安全。試驗方法能夠考察試品閥內部所有子模塊串聯后的整 體耐壓水平，即考驗IGBT模塊和其他附屬部件的耐壓水平，同時也考察了試品閥在充電過 程中個子模塊之間或閥模塊之間的均壓情況。
2、本發明采用后臺控制器與主閘連接，保證在試品閥子模塊中出現過壓時，后臺 控制器控制主閘斷開充電電源，保護試品閥及試驗裝置。
圖1是本發明提供的MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置的原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步的詳細說明。
本發明提供的MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置原理如圖1所示，包括試品閥、充電 電源、水冷卻裝置、局部放電儀、主閘、分壓器和后臺控制器；采用軟管將試品閥的水冷管路 連接至水冷卻裝置，與水冷卻裝置組成回路。后臺控制器通過光纖與所述試品閥連接；分壓 器與試品閥并聯；主閘分別與充電電源和后臺控制器連接；局部放電儀與試品閥連接，用 來測量試品閥的局部放電值；充電電源為整個試驗裝置供電。
試品閥由若干個子模塊串聯組成；試品閥的每個子模塊均連接有子模塊控制器和 高位取能電源；每個子模塊均包括直流電容器以及與其并聯的半橋結構；半橋結構包括均 壓電阻、兩個IGBT單元、晶閘管和開關；兩個IGBT單元串聯組成IGBT串聯支路；所述均 壓電阻位于直流電容器和IGBT串聯支路，分別與直流電容器和IGBT串聯支路并聯；每個 IGBT單元均包括上管IGBT器件以及與其反并聯的二極管和下管IGBT器件以及與其反并聯的二極管；開關、晶閘管和下官IGBT器件依次并聯。
高位取能電源并聯在子模塊直流電容器兩端；高位取能電源為所述子模塊控制器供電；每個子模塊不短接并且處于不同電位上。
本發明還提供了一種MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置的試驗方法，包括下述步驟
一、試驗準備階段
(I)水系統檢查調節水冷卻裝置的冷卻劑流量至試品閥額定運行工況下冷卻劑流量，保證水冷卻裝置的進水溫度小于20度。冷卻劑電導率在O. 2 μ S/cm以下，試品閥水冷管路無滲漏。
(2)確認所述后臺控制器能夠可靠控制主閘分合閘。
二、試驗階段
①按圖1接好試驗電路，接好試品閥和后臺控制器之間的光纖，并設置試品閥為全閉鎖狀態；
②首先在試品閥端間加一半試驗電壓(試驗電壓一般為試品閥額定電壓的1.1 倍)，加電壓的過程中注意監測各個試品閥模塊的電壓分布是否均勻，子模塊控制器是否工作正常，一切正常后，繼續進行試驗；
③逐步升高端電壓至試驗電壓Utds_5min (試品閥端間最高直流電壓),保持5分鐘，最后一分鐘記錄局部放電儀的局部放電值，滿足試驗標準的要求，考察5分鐘內試品閥的端間直流耐壓強度是否滿足絕緣要求。
④試驗電壓降至零，退出后臺控制器，等待20分鐘后用高壓放電棒將試品閥中各子模塊的直流電容器放電至0V，降低試品閥電壓恢復至試驗前的狀態。
⑤若試品閥中的水冷管路、子模塊以及子模塊控制器未發生擊穿且無局部放電現象發生，則表示試驗通過。
最后應當說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改 或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置，所述試驗裝置包括試品閥、充電電源、水冷卻裝置、局部放電儀、主閘、分壓器和后臺控制器；其特征在于，將試品閥的水冷管路連接至水冷卻裝置；所述后臺控制器通過光纖與所述試品閥連接；所述分壓器與試品閥并聯；所述主閘分別與充電電源和后臺控制器連接；所述局部放電儀與試品閥連接，用來測量試品閥的局部放電值；充電電源為所述試驗裝置供電。
2.如權利要求1所述的MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置，其特征在于，所述試品閥由至少兩個子模塊串聯組成；所述試品閥的每個子模塊均連接有子模塊控制器和高位取能電源；每個子模塊均包括直流電容器以及與其并聯的半橋結構；所述高位取能電源并聯在子模塊直流電容器兩端；高位取能電源為所述子模塊控制器供電。
3.如權利要求2所述的MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置，其特征在于，所述試品閥包括水冷管路，采用軟管將試品閥的水冷管路連接至水冷卻裝置，與水冷卻裝置組成回路。
4.一種MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置的試驗方法，其特征在于，所述試驗方法包括下述步驟 A、調節水冷卻裝置的冷卻劑流量至試品閥額定運行工況下冷卻劑流量，確保進水溫度小于20度；冷卻劑電導率在O. 2μ S/cm以下，試品閥水冷管路無滲漏； B、確認所述后臺控制器控制主閘分合閘； C、將后臺控制器通過光纖與試品閥連接，并設置試品閥為全閉鎖狀態； D、在試品閥端間加低電壓； E、逐步升高試品閥端電壓至試驗電壓，保持5分鐘，在最后一分鐘記錄局部放電儀的局部放電值； F、試驗電壓降至零，退出后臺控制器，等待20分鐘后用高壓放電棒將試品閥中每個子模塊電容放電至OV ； G、判斷試驗是否通過。
5.如權利要求4所述的MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置的試驗方法，其特征在于，所述步驟A中，用軟管將試品閥的水冷管路接至水冷卻裝置，累積運行I小時試品閥的水冷管路無滲漏。
6.如權利要求4所述的MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置的試驗方法，其特征在于，所述步驟D中，采用充電電源在試品閥端間加一半試驗電壓，在加電壓的過程中監測每個子模塊的電壓分布是否均勻，子模塊控制器工作是否正常，在電壓分布均勻和子模塊工作正常的情況下繼續進行試驗。
7.如權利要求4所述的MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置的試驗方法，其特征在于，所述步驟E中，所述試驗電壓為試品閥端間最高直流電壓,用Utds_5min表示,根據試品閥的額定工作電壓確定。
8.如權利要求4所述的MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置的試驗方法，其特征在于，所述步驟G中，若試品閥中的水冷管路、子模塊以及子模塊控制器未發生擊穿且無局部放電現象，則表示試驗通過。
全文摘要
本發明涉及一種MMC閥的端間直流耐壓試驗裝置及其試驗方法，試驗裝置包括試品閥、充電電源、水冷卻裝置、局部放電儀、主閘、分壓器和后臺控制器；將試品閥的水冷管路連接至水冷卻裝置；所述后臺控制器通過光纖與所述試品閥連接；所述分壓器與試品閥并聯；所述主閘分別與充電電源和后臺控制器連接；所述局部放電儀與試品閥連接，用來測量試品閥的局部放電值；充電電源為所述試驗裝置供電。本發明能夠指導絕緣試驗的順利安全進行，并能保證試驗中設備的安全。
文檔編號G01R31/12GK103048596SQ20121054446
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者賀之淵, 羅湘, 查鯤鵬, 孔明 申請人:國網智能電網研究院, 中電普瑞電力工程有限公司, 國家電網公司