模塊化多電平換流器用橋臂電抗器的溫升試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輸電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及模塊化多電平換流器用橋臂電抗器溫升試驗(yàn) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 模塊化多電平換流器是一種采用大功率電力電子器件和模塊化多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)的換流器，其既可以作為柔性直流輸電系統(tǒng)的換流器，也可以作為獨(dú)立的無功發(fā)生裝 置。模塊化多電平換流器具有輸出諧波特性好、響應(yīng)速度快、易于安裝和制造等特點(diǎn)，可以 為電網(wǎng)提供快速動(dòng)態(tài)無功支撐，提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性。
[0003] 模塊化多電平換流器一般由A、B、C三相共六只橋臂組成，每兩只橋臂串聯(lián)形成一 個(gè)相單元，每只橋臂由功率模塊和橋臂電抗器L串聯(lián)組成。詳細(xì)結(jié)構(gòu)可參見圖1，圖1為模 塊化多電平換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0004] 在考慮換流器的溫升問題時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)是針對不同類型的電抗器采用不同的電流 作為試驗(yàn)電流，如直流電抗器采用直流電流等效為試驗(yàn)電流，交流電抗器采用流過交流電 抗器的實(shí)際電流作為試驗(yàn)電流。但是，對應(yīng)模塊化多電平換流器中的橋臂電抗器，其橋臂電 流既有大量的交流基頻電流，又有較大直流分量、交流二倍頻諧波及少量高次諧波。因此， 在研究橋臂電抗器的溫升時(shí)，要考慮交流電流和直流電流的疊加作用，只采用直流電流等 效或者實(shí)際交流電流的方式進(jìn)行試驗(yàn)是不合適的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提出一種模塊化多電平換流器用橋臂電抗器的溫升試驗(yàn)方法，提高 溫升試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種模塊化多電平換流器用橋臂電抗器的溫升試驗(yàn)方法，所述 模塊化多電平換流器包括橋臂電抗器，所述溫升試驗(yàn)方法包括：
[0007] 在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下，對所述橋臂電抗器施加第一等效電流值，并測量繞組的第一 熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)；
[0008] 在過負(fù)荷運(yùn)行工況下，對所述橋臂電抗器施加第二等效電流值，并測量所述繞組 的第二熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)；
[0009] 在測量所述第二熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)后，將所述橋臂電抗器上施加的所述第二等效電流 值修改為所述第一等效電流；
[0010] 在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)持續(xù)運(yùn)行后，斷開電源，測量所述繞組斷電瞬間的熱電阻，并根據(jù) 所述熱電阻，計(jì)算獲得平均溫升數(shù)據(jù)；
[0011] 在所述第一熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)、所述第二熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)和所述平均溫升數(shù)據(jù)同時(shí)滿足 試驗(yàn)要求時(shí)，確定所述橋臂電抗器為試驗(yàn)合格。
[0012] 進(jìn)一步的，所述在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下，對所述橋臂電抗器施加第一等效電流值，并測 量繞組的第一熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)，具體為：
[0013] 在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下，對所述橋臂電抗器施加的第一等效電流值為第一等效交流電 流值；
[0014] 從施加第一等效交流電流值起，每隔半小時(shí)讀取所述繞組的第一熱點(diǎn)溫度和第一 環(huán)境溫度，當(dāng)繞組的熱點(diǎn)溫升變化不超過每小時(shí)IK后，持續(xù)運(yùn)行3小時(shí)；
[0015] 根據(jù)所述第一熱點(diǎn)溫度和所述第一環(huán)境溫度，計(jì)算獲得所述第一熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)。
[0016] 進(jìn)一步的，所述在過負(fù)荷運(yùn)行工況下，對所述橋臂電抗器施加第二等效電流值，并 測量所述繞組的第二熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)，具體為：
[0017] 在過負(fù)荷運(yùn)行工況下，對所述橋臂電抗器施加的第二等效電流值為第二等效交流 電流值；其中，所述第二等效交流電流值由所述橋臂電抗器的過負(fù)荷能力要求而確定；
[0018] 從施加所述第二等效交流電流值起，每隔半小時(shí)讀取所述繞組的第二熱點(diǎn)溫度和 第二環(huán)境溫度，持續(xù)運(yùn)行2小時(shí)；
[0019] 根據(jù)所述第二熱點(diǎn)溫度和所述第二環(huán)境溫度，計(jì)算獲得所述第二熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)。
[0020] 進(jìn)一步的，所述第一等效交流電流值具體根據(jù)以下計(jì)算公式計(jì)算獲得：
[0021]
[0022] 其中，U為所述第一等效交流電流值，Rael為所述橋臂電抗器的等效交流電阻，I d。 為通過所述橋臂電抗器的額定直流電流，Rd。為所述橋臂電抗器的直流電阻，I 為通過所 述橋臂電抗器的額定交流基波電流，Ra。?為所述橋臂電抗器在額定交流基波電流下的交流 電阻，Σ Ph為所述橋臂電抗器的諧波總損耗。
[0023] 進(jìn)一步的，所述在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下，對所述橋臂電抗器施加第一等效電流值，并測 量繞組的第一熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)，具體為：
[0024] 在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下，對所述橋臂電抗器施加的第一等效電流值為第三等效直流電 流值；
[0025] 從施加第三等效直流電流值起，每隔半小時(shí)讀取所述繞組的第三熱點(diǎn)溫度和第三 環(huán)境溫度，當(dāng)繞組的熱點(diǎn)溫升變化不超過每小時(shí)IK后，持續(xù)運(yùn)行3小時(shí)；
[0026] 根據(jù)所述第三熱點(diǎn)溫度和所述第三環(huán)境溫度，計(jì)算獲得所述第一熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)。
[0027] 進(jìn)一步的，所述在過負(fù)荷運(yùn)行工況下，對所述橋臂電抗器施加第二等效電流值，并 測量所述繞組的第二熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)，具體為：
[0028] 在過負(fù)荷運(yùn)行工況下，對所述橋臂電抗器施加的第二等效電流值為第四等效直流 電流值；其中，所述第四等效直流電流值由所述橋臂電抗器的過負(fù)荷能力要求而確定；
[0029] 從施加所述第四等效直流電流值起，每隔半小時(shí)讀取所述繞組的第四熱點(diǎn)溫度和 第四環(huán)境溫度，持續(xù)運(yùn)行2小時(shí)；
[0030] 根據(jù)所述第四熱點(diǎn)溫度和所述第四環(huán)境溫度，計(jì)算獲得所述第二熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)。
[0031] 進(jìn)一步的，所述第三等效直流電流值具體根據(jù)以下計(jì)算公式計(jì)算獲得：
[0032]
[0033] 其中，Idel為所述第三等效直流電流值，R del為所述橋臂電抗器的等效直流電阻，I d。 為通過所述橋臂電抗器的額定直流電流，Rd。為所述橋臂電抗器的直流電阻，I 為通過所 述橋臂電抗器的額定交流基波電流，Ra。?為所述橋臂電抗器在額定交流基波電流下的交流 電阻，Σ Ph為所述橋臂電抗器的諧波總損耗。
[0034] 進(jìn)一步的，所述第一熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)、所述第二熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)和所述平均溫升數(shù)據(jù) 同時(shí)滿足試驗(yàn)要求，具體為：
[0035] 在測量所述第一熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)、所述第二熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)和所述平均溫升數(shù)據(jù)時(shí)不 出現(xiàn)煙霧、局部溫升異常偏高和異常放電聲響，且所述第一熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)S85K，所述第二 熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)< 115K，所述平均溫升數(shù)據(jù)< 65K。
[0036] 可見，實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：
[0037] 本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種模塊化多電平換流器用橋臂電抗器的溫升試驗(yàn)方法。該 方法通過測量設(shè)備在穩(wěn)態(tài)工況下繞組的第一熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)、在過負(fù)荷工況下繞組的第二熱 點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)以及繞組的平均溫升數(shù)據(jù)。在第一熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)、第二熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)以及平均 溫升數(shù)據(jù)均測量成功并滿足試驗(yàn)要求時(shí)，確定該設(shè)備試驗(yàn)合格。相比于現(xiàn)有技術(shù)的試驗(yàn)方 案只采用等效直流的試驗(yàn)方法，本發(fā)明試驗(yàn)方法中施加的等效電流可以為等效交流電流或 者等效直接電流，等效交流電流試驗(yàn)和等效直接電流試驗(yàn)一并開展，充分考慮橋臂電抗器 的交流電流和直流電流的疊加作用，從而提高溫升試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0038] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的模塊化多電平換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0039] 圖2是本發(fā)明提供的模塊化多電平換流器用橋臂電抗器的溫升試驗(yàn)方法的一種 實(shí)施例的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0041] 參見圖2,是本發(fā)明提供的模塊化多電平換流器用橋臂電抗器的溫升試驗(yàn)方法的 一種實(shí)施例的流程示意圖。該模塊化多電平換流器分別由A、B、C三相共六只橋臂組成，每 兩只橋臂串聯(lián)形成一個(gè)相單元，每只橋臂由功率模塊和橋臂電抗器串聯(lián)組成。
[0042] 本發(fā)明的溫升試驗(yàn)方法主要包括以下步驟：
[0043] 步驟101 :在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下，對橋臂電抗器施加第一等效電流值，并測量繞組的 第一熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)。
[0044] 在本實(shí)施例中，溫升試驗(yàn)需要采集橋臂電抗器在穩(wěn)態(tài)工況下繞組的熱點(diǎn)溫升數(shù) 據(jù)、在負(fù)荷工況下繞組的熱點(diǎn)溫升數(shù)據(jù)以及繞組的平均溫升數(shù)據(jù)。因此，本試驗(yàn)辦法的第一 步是在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下，對橋臂電抗器施加第一等效電流值。其中，該第一等效電流值可以 為第一等效交流電流值或第三等效直流電流值。
[0045] 如果該第一等效電流值為第一等效交流電流值，則從施加第一等效交流電流值 起，每隔半小時(shí)讀取繞組的第一熱點(diǎn)溫度和第一環(huán)境溫度，當(dāng)繞組的熱點(diǎn)溫升變化不超過 每小時(shí)IK后，持續(xù)運(yùn)行3小時(shí)。再根據(jù)第一熱點(diǎn)溫度和第一環(huán)境溫度，計(jì)算獲得第一熱點(diǎn) 溫升數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，根據(jù)繞組的熱點(diǎn)溫度和環(huán)境溫度來計(jì)算獲得熱點(diǎn)溫升為現(xiàn)有技 術(shù)，在此不再贅述。
[0046] 在本實(shí)施例中，施加的第一等效交流電流值可以但不限于利用微積分原理面積等 效的方式計(jì)算獲得，具體公式如下：
[0047]
[0048] 其中，L1為第一等效交流電流值，為橋臂電抗器的等效交流電阻，I d。為通過 橋臂電抗器的額定直流電流，Rd。為橋臂電抗器的直流電阻，I 為通過橋臂電抗器的額定 交流基波電流，Ra。?為橋臂電抗器在額定交流基波電流下的交流電阻，Σ Ph為橋臂電抗器 的諧波總損耗。當(dāng)模塊化多電平換流器電平數(shù)較高時(shí)，諧波總損耗可等效為交流二倍頻分 量的損耗值。
[0049] 如果該第一等效電流值為第三等效直流電流值，則從施加第三等效直流電流值 起，每隔半小時(shí)讀取繞組的第三熱點(diǎn)溫度和第三環(huán)境溫度，當(dāng)繞組的熱點(diǎn)溫升變化不超過 每小時(shí)IK后，持續(xù)運(yùn)行3小時(shí)。再根據(jù)第三熱點(diǎn)溫度和第三環(huán)境溫度，計(jì)算獲得第一熱點(diǎn) 溫升數(shù)據(jù)。
[0050] 在本實(shí)施例中，施加的第三等