IGCT培訓(xùn)陳天錦

1、許繼集團(tuán)公司許繼集團(tuán)公司20062006年年9 9月月內(nèi)容提要內(nèi)容提要 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用概述電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用概述 STATCOMSTATCOM（靜止同步補(bǔ)償裝置）工作原理（靜止同步補(bǔ)償裝置）工作原理 高壓大功率主電路方案比較及器件選型高壓大功率主電路方案比較及器件選型 鏈?zhǔn)街麟娐吠負(fù)湎到y(tǒng)方案設(shè)計(jì)鏈?zhǔn)街麟娐吠負(fù)湎到y(tǒng)方案設(shè)計(jì) 閥單元設(shè)計(jì)閥單元設(shè)計(jì) 閥體型式試驗(yàn)閥體型式試驗(yàn) IGCTIGCT損壞原因分析改進(jìn)措施損壞原因分析改進(jìn)措施 總結(jié)總結(jié)我國(guó)電網(wǎng)面臨的技術(shù)問(wèn)題我國(guó)電網(wǎng)面臨的技術(shù)問(wèn)題 1. 我國(guó)電網(wǎng)輸電能力總體水平偏低，不能很好地適應(yīng)遠(yuǎn)距我國(guó)電網(wǎng)輸電能力總體水平偏低，不能很好地適

2、應(yīng)遠(yuǎn)距離、大容量輸電的需要；離、大容量輸電的需要；2. 電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，電網(wǎng)安全穩(wěn)定問(wèn)題電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，電網(wǎng)安全穩(wěn)定問(wèn)題較為突出；較為突出；3. 大負(fù)荷中心動(dòng)態(tài)電壓支持不足，電網(wǎng)電壓穩(wěn)定問(wèn)題嚴(yán)重；大負(fù)荷中心動(dòng)態(tài)電壓支持不足，電網(wǎng)電壓穩(wěn)定問(wèn)題嚴(yán)重；4. 部分電網(wǎng)的短路容量超過(guò)或接近開(kāi)關(guān)遮斷容量，已經(jīng)成部分電網(wǎng)的短路容量超過(guò)或接近開(kāi)關(guān)遮斷容量，已經(jīng)成為電網(wǎng)運(yùn)行的重大安全隱患；為電網(wǎng)運(yùn)行的重大安全隱患；5. 電網(wǎng)損耗較大，電網(wǎng)總體效率和效益有待于進(jìn)一步提高；電網(wǎng)損耗較大，電網(wǎng)總體效率和效益有待于進(jìn)一步提高；6. 在國(guó)家環(huán)保要求不斷趨嚴(yán)和輸電走廊資源有限的條件下，在國(guó)家

3、環(huán)保要求不斷趨嚴(yán)和輸電走廊資源有限的條件下，如何提高和改善輸變工程走廊資源利用率；如何提高和改善輸變工程走廊資源利用率；7. 電力市場(chǎng)環(huán)境下，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電力潮流的有效控制；電力市場(chǎng)環(huán)境下，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電力潮流的有效控制；8. 供電系統(tǒng)所提供的常規(guī)電能已經(jīng)不能滿(mǎn)足敏感性負(fù)荷的供電系統(tǒng)所提供的常規(guī)電能已經(jīng)不能滿(mǎn)足敏感性負(fù)荷的特殊要求。特殊要求。 電力輸電系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)電力輸電系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)o 需求需求n 傳輸更多的功率傳輸更多的功率n 更好的電能質(zhì)量更好的電能質(zhì)量n 更高的可靠性更高的可靠性n 更低的成本更低的成本o 限制限制n 安全極限安全極限n 擾動(dòng)性負(fù)荷擾動(dòng)性負(fù)荷n 開(kāi)放性要求開(kāi)放性要求n 環(huán)

4、境影響和規(guī)劃許可環(huán)境影響和規(guī)劃許可遠(yuǎn)距離輸電及負(fù)荷波動(dòng)帶來(lái)的問(wèn)題遠(yuǎn)距離輸電及負(fù)荷波動(dòng)帶來(lái)的問(wèn)題0MW 弗雷迪效應(yīng)弗雷迪效應(yīng)800 km500kV目標(biāo)目標(biāo) 800MW 負(fù)荷負(fù)荷1000MW 系統(tǒng)崩潰系統(tǒng)崩潰500kV500kV800MWGeneration800MWLoad500kVPower500kV500kV 輸電線輸電線 (未補(bǔ)償未補(bǔ)償)補(bǔ)償后的傳輸容量變化補(bǔ)償后的傳輸容量變化800 km線路長(zhǎng)度線路長(zhǎng)度500kV目標(biāo)目標(biāo) 1000MW SVC帶來(lái)容量提高帶來(lái)容量提高500kV500kV1000MWGeneration1000MWLoad500kV1000MW500kVSVCSVC并聯(lián)補(bǔ)償

5、線路并聯(lián)補(bǔ)償線路電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景 電力電子技術(shù)應(yīng)用提高輸電能力儲(chǔ)能、新能源和分布發(fā)電節(jié)能、降耗精確、快速控制更大容量、更大范圍的電力交換環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展更加經(jīng)濟(jì)、高效電網(wǎng)更加安全、可靠 以以HVDCHVDC、FACTSFACTS、DFACTSDFACTS為代表的電力電子技術(shù)可以在為代表的電力電子技術(shù)可以在電力系統(tǒng)的輸配電各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，提高電網(wǎng)的靈活性電力系統(tǒng)的輸配電各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，提高電網(wǎng)的靈活性與可控性，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、環(huán)保性和高效性與可控性，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、環(huán)保性和高效性的發(fā)展目標(biāo)。其中的發(fā)展目標(biāo)。其中FACTS/D

6、FACTSFACTS/DFACTS技術(shù)是逐漸加入現(xiàn)行的交技術(shù)是逐漸加入現(xiàn)行的交流系統(tǒng)，而不是摒棄現(xiàn)有系統(tǒng)，可以與現(xiàn)行的交流輸電系流系統(tǒng)，而不是摒棄現(xiàn)有系統(tǒng)，可以與現(xiàn)行的交流輸電系統(tǒng)并行發(fā)展、完全兼容，具有強(qiáng)大的技術(shù)生命力。統(tǒng)并行發(fā)展、完全兼容，具有強(qiáng)大的技術(shù)生命力。 柔性電力系統(tǒng) 在交流輸電系統(tǒng)中，引入各類(lèi)并聯(lián)型、串聯(lián)型在交流輸電系統(tǒng)中，引入各類(lèi)并聯(lián)型、串聯(lián)型電力電子補(bǔ)償控制器，可顯著增大交流輸電的可控電力電子補(bǔ)償控制器，可顯著增大交流輸電的可控性，提高交流輸電極限容量，改善電力系統(tǒng)運(yùn)行安性，提高交流輸電極限容量，改善電力系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，使交流輸電系統(tǒng)成為控制靈活全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，

7、使交流輸電系統(tǒng)成為控制靈活的柔性交流輸電系統(tǒng)（的柔性交流輸電系統(tǒng)（Flexible AC Transmission System，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)FACTS）。在發(fā)電、輸電、配電和負(fù)）。在發(fā)電、輸電、配電和負(fù)載用電整個(gè)電力系統(tǒng)中廣泛采用電力電子技術(shù)，引載用電整個(gè)電力系統(tǒng)中廣泛采用電力電子技術(shù)，引入各類(lèi)電力電子補(bǔ)償控制器和電力電子變換器，可入各類(lèi)電力電子補(bǔ)償控制器和電力電子變換器，可以改善電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為電力系統(tǒng)提供眾多有效以改善電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為電力系統(tǒng)提供眾多有效的控制手段，顯著提高電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電的控制手段，顯著提高電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電和負(fù)載用電的可控性。和負(fù)載用電的可控性。 柔性

8、電力系統(tǒng) 在這種電力系統(tǒng)中再配置各地電力設(shè)備運(yùn)行工在這種電力系統(tǒng)中再配置各地電力設(shè)備運(yùn)行工況和運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)、同步定時(shí)監(jiān)（視）、測(cè)（量）況和運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)、同步定時(shí)監(jiān)（視）、測(cè)（量）系統(tǒng)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換和通信系統(tǒng)，在各級(jí)信息系統(tǒng)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換和通信系統(tǒng)，在各級(jí)信息處理、監(jiān)控的基礎(chǔ)上，中央信息處理和決策管理系處理、監(jiān)控的基礎(chǔ)上，中央信息處理和決策管理系統(tǒng)集中完成對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理，運(yùn)行狀態(tài)的分析，統(tǒng)集中完成對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理，運(yùn)行狀態(tài)的分析，按一定的控制目標(biāo)形成控制決策和相關(guān)的控制指令，按一定的控制目標(biāo)形成控制決策和相關(guān)的控制指令，在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和暫態(tài)過(guò)程中，利用從傳統(tǒng)經(jīng)在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行

9、和暫態(tài)過(guò)程中，利用從傳統(tǒng)經(jīng)典控制到基于現(xiàn)代控制理論的智能控制技術(shù)，對(duì)各典控制到基于現(xiàn)代控制理論的智能控制技術(shù)，對(duì)各地的電力電子補(bǔ)償控制器和相關(guān)電力設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)地的電力電子補(bǔ)償控制器和相關(guān)電力設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)、適式、靈活、有效地協(xié)調(diào)控制行實(shí)時(shí)、適式、靈活、有效地協(xié)調(diào)控制 柔性電力系統(tǒng) 這將使現(xiàn)今系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不夠合理、缺乏有效的控制這將使現(xiàn)今系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不夠合理、缺乏有效的控制手段的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，無(wú)論是發(fā)電、輸電、配電和負(fù)手段的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，無(wú)論是發(fā)電、輸電、配電和負(fù)載電能應(yīng)用都將獲得更高的安全可靠性，更好的經(jīng)濟(jì)載電能應(yīng)用都將獲得更高的安全可靠性，更好的經(jīng)濟(jì)效益，更靈活有效的控制特性，更好的運(yùn)行特性和供

10、效益，更靈活有效的控制特性，更好的運(yùn)行特性和供電質(zhì)量。電質(zhì)量。 隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用和電力系統(tǒng)控制技隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用和電力系統(tǒng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)將成為一個(gè)運(yùn)行更加安術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)將成為一個(gè)運(yùn)行更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、控制更為靈活的柔性電力系全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、控制更為靈活的柔性電力系統(tǒng)統(tǒng)FPS( Flexible Power System)，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)將發(fā)生，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)將發(fā)生革命性的變革，同時(shí)也將推動(dòng)電力電子技術(shù)在更高水革命性的變革，同時(shí)也將推動(dòng)電力電子技術(shù)在更高水平上的新發(fā)展。平上的新發(fā)展。FACTS FACTS 柔性交流輸電技術(shù)柔性交流輸

11、電技術(shù)Parallel CompensationSeries CompensationG G 0Load-Flow Control 0PmaxPm功角曲線功角曲線306090120 150 180負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn) 不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)FACTS FACTS 柔性交流輸電技術(shù)柔性交流輸電技術(shù)FACTS裝置種類(lèi)及其主要功能裝置種類(lèi)及其主要功能序序號(hào)號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)接入接入方式方式換流換流方式方式主要功能主要功能 1 1可控串聯(lián)電抗器可控串聯(lián)電抗器(TCR)(TCR)串聯(lián)串聯(lián)自然自然電流控制、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、抑制故障電流電流控制、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、抑制故障電流 2 2可控制動(dòng)

12、電阻器可控制動(dòng)電阻器(TCBR)(TCBR)串聯(lián)串聯(lián)自然自然諧波抑制、暫態(tài)穩(wěn)定諧波抑制、暫態(tài)穩(wěn)定3 3可控串聯(lián)電容補(bǔ)償器（可控串聯(lián)電容補(bǔ)償器（TCSCTCSC）串聯(lián)串聯(lián)自然自然電流控制、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、抑制故障電流電流控制、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、抑制故障電流44 可控移相器可控移相器(TCPR)(TCPR)串聯(lián)串聯(lián)自然自然有功控制、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定有功控制、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定5 5短路電流限制器（短路電流限制器（SCCLSCCL）串聯(lián)串聯(lián)自然自然抑制故障電流抑制故障電流6 6可控并聯(lián)電容器（可控并聯(lián)電容器（TSCTSC）并聯(lián)并聯(lián)自然自然電壓控制、無(wú)功補(bǔ)償、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定電壓控制、無(wú)功補(bǔ)

13、償、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定77 靜止無(wú)功補(bǔ)償器（靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVCSVC）并聯(lián)并聯(lián)自然自然電壓控制、無(wú)功補(bǔ)償、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定電壓控制、無(wú)功補(bǔ)償、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定88 靜止同步補(bǔ)償器（靜止同步補(bǔ)償器（STATCOMSTATCOM）并聯(lián)并聯(lián)強(qiáng)迫強(qiáng)迫電壓控制、無(wú)功補(bǔ)償、諧波抑制、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定電壓控制、無(wú)功補(bǔ)償、諧波抑制、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定9 9靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC)(SSSC)串聯(lián)串聯(lián)強(qiáng)迫強(qiáng)迫電流控制、諧波抑制、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、抑制故障電流控制、諧波抑制、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、抑制故障電流電流1010統(tǒng)一潮流控制器（統(tǒng)一潮流控制器（UPFCUPFC）串聯(lián)串聯(lián)并

14、聯(lián)并聯(lián)強(qiáng)迫強(qiáng)迫有功控制、無(wú)功控制、電壓控制、無(wú)功補(bǔ)償、諧波抑制、有功控制、無(wú)功控制、電壓控制、無(wú)功補(bǔ)償、諧波抑制、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、抑制故障電流暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、抑制故障電流1111可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器(CSC)(CSC)串聯(lián)串聯(lián)并聯(lián)并聯(lián)強(qiáng)迫強(qiáng)迫有功控制、無(wú)功控制、電壓控制、無(wú)功補(bǔ)償、諧波抑制、有功控制、無(wú)功控制、電壓控制、無(wú)功補(bǔ)償、諧波抑制、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、抑制故障電流暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、抑制故障電流DFACTS裝置種類(lèi)及其主要功能裝置種類(lèi)及其主要功能 序序號(hào)號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)接入接入方式方式換流換流方式方式主要功能主要功能1 1動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)(DVR)串

15、聯(lián)串聯(lián)強(qiáng)迫強(qiáng)迫抑制系統(tǒng)的電壓波動(dòng)、不平衡、高次諧波等對(duì)負(fù)抑制系統(tǒng)的電壓波動(dòng)、不平衡、高次諧波等對(duì)負(fù)荷的影響荷的影響22靜止同步補(bǔ)償器靜止同步補(bǔ)償器（DSTATCOMDSTATCOM）) )并聯(lián)并聯(lián)強(qiáng)迫強(qiáng)迫抑制負(fù)荷所產(chǎn)生的高次諧波、不對(duì)稱(chēng)、無(wú)功和閃抑制負(fù)荷所產(chǎn)生的高次諧波、不對(duì)稱(chēng)、無(wú)功和閃變等對(duì)系統(tǒng)的影響變等對(duì)系統(tǒng)的影響33 有源濾波器有源濾波器(APF)(APF)串聯(lián)串聯(lián)強(qiáng)迫強(qiáng)迫補(bǔ)償負(fù)荷的諧波電壓補(bǔ)償負(fù)荷的諧波電壓并聯(lián)并聯(lián)強(qiáng)迫強(qiáng)迫補(bǔ)償負(fù)荷的諧波電流補(bǔ)償負(fù)荷的諧波電流4 4統(tǒng)一電能質(zhì)量補(bǔ)償器統(tǒng)一電能質(zhì)量補(bǔ)償器(UPQC)(UPQC)串聯(lián)串聯(lián)并聯(lián)并聯(lián)強(qiáng)迫強(qiáng)迫同時(shí)具備同時(shí)具備DSTATCOM DST

16、ATCOM 和和DVRDVR的功能的功能55 固態(tài)斷路器（固態(tài)斷路器（SSBSSB）串聯(lián)串聯(lián)自然自然實(shí)現(xiàn)快速無(wú)弧投切，避免操作過(guò)電壓實(shí)現(xiàn)快速無(wú)弧投切，避免操作過(guò)電壓6 6固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)固態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(SSTS)(SSTS)并聯(lián)并聯(lián)自然自然實(shí)現(xiàn)快速無(wú)弧投切，避免操作過(guò)電壓實(shí)現(xiàn)快速無(wú)弧投切，避免操作過(guò)電壓7 7飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)（飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)（FESSFESS）并聯(lián)并聯(lián)強(qiáng)迫強(qiáng)迫負(fù)荷波動(dòng)、電壓波動(dòng)、功率因數(shù)負(fù)荷波動(dòng)、電壓波動(dòng)、功率因數(shù)8 8超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)（超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)（SMESSMES）并聯(lián)并聯(lián)強(qiáng)迫強(qiáng)迫負(fù)荷波動(dòng)、電壓波動(dòng)、功率因數(shù)負(fù)荷波動(dòng)、電壓波動(dòng)、功率因數(shù)9 9電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BESSBESS）并

17、聯(lián)并聯(lián)強(qiáng)迫強(qiáng)迫負(fù)荷波動(dòng)、電壓波動(dòng)、功率因數(shù)負(fù)荷波動(dòng)、電壓波動(dòng)、功率因數(shù)1010靜態(tài)電壓調(diào)整器靜態(tài)電壓調(diào)整器(SVR)(SVR)串聯(lián)串聯(lián)自然自然電壓波動(dòng)電壓波動(dòng)靜止無(wú)功補(bǔ)償器的作用模擬靜止無(wú)功補(bǔ)償器的作用模擬FACTS FACTS 并聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展并聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展慢速無(wú)功設(shè)備慢速無(wú)功設(shè)備第一代第一代機(jī)械開(kāi)關(guān)設(shè)備機(jī)械開(kāi)關(guān)設(shè)備晶閘管控制組件晶閘管控制組件第二代第二代 基于基于VSC的技術(shù)的技術(shù)GTO, IGBT, IGCT第三代第三代快速無(wú)功設(shè)備快速無(wú)功設(shè)備 斷路器延遲斷路器延遲 2 - 3 周波周波 1- 2 周波周波 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間V-控制控制I-控制控制: 1 周波周波FACTS FACTS

18、 并聯(lián)補(bǔ)償方案配置并聯(lián)補(bǔ)償方案配置MSC / MSRMechanical SwitchedCapacitors / Reactors電抗器 開(kāi)關(guān)電容器SVCStatic Var Compensator電抗器晶閘管閥 控制和保護(hù)變壓器電容器STATCOMStatic CompensatorGTO/IGBT閥控制和保護(hù)變壓器直流電容器 保護(hù)靜止同步補(bǔ)償器靜止同步補(bǔ)償器（STATCOMSTATCOM）的工作原理）的工作原理STATCOM STATCOM 作用及特點(diǎn)作用及特點(diǎn)特點(diǎn)特點(diǎn)作用作用控制電網(wǎng)無(wú)功功率潮流控制電網(wǎng)無(wú)功功率潮流穩(wěn)定系統(tǒng)電壓穩(wěn)定系統(tǒng)電壓提高線路輸送能力提高線路輸送能力抑制系統(tǒng)振蕩抑制

19、系統(tǒng)振蕩短時(shí)有功輸出短時(shí)有功輸出諧波補(bǔ)償諧波補(bǔ)償動(dòng)態(tài)補(bǔ)償動(dòng)態(tài)補(bǔ)償快速響應(yīng)能力快速響應(yīng)能力連續(xù)雙向調(diào)節(jié)連續(xù)雙向調(diào)節(jié)不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償安裝尺寸小安裝尺寸小維護(hù)工作量小維護(hù)工作量小諧波及無(wú)功同時(shí)補(bǔ)償諧波及無(wú)功同時(shí)補(bǔ)償有源濾波器有源濾波器(APF)STATCOM STATCOM 補(bǔ)償特性補(bǔ)償特性system voltage(p.u.)STATCOMTCRTSC0.4capacitive current(leading)inductive current(lagging)01.0產(chǎn)品簡(jiǎn)介產(chǎn)品簡(jiǎn)介 新型靜止同步補(bǔ)償裝置（新型靜止同步補(bǔ)償裝置（STATCOMSTATic synchronous C

20、OMpensator）屬于柔性交流輸電系統(tǒng)（）屬于柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTSFlexible AC Transmission System）中的電壓穩(wěn)定及控制器，也可用于輸電系統(tǒng)的潮流控制。它以大功率三相）中的電壓穩(wěn)定及控制器，也可用于輸電系統(tǒng)的潮流控制。它以大功率三相電壓型逆變器為核心，其輸出電壓通過(guò)連接電抗接入系統(tǒng)，與系統(tǒng)側(cè)電壓保持同頻、電壓型逆變器為核心，其輸出電壓通過(guò)連接電抗接入系統(tǒng)，與系統(tǒng)側(cè)電壓保持同頻、同相，通過(guò)調(diào)節(jié)其輸出電壓幅值與系統(tǒng)電壓幅值的關(guān)系來(lái)確定輸出功率的性質(zhì)，當(dāng)其同相，通過(guò)調(diào)節(jié)其輸出電壓幅值與系統(tǒng)電壓幅值的關(guān)系來(lái)確定輸出功率的性質(zhì)，當(dāng)其幅值大于系統(tǒng)側(cè)電壓幅值時(shí)輸出容性

21、無(wú)功，小于時(shí)吸收感性無(wú)功。幅值大于系統(tǒng)側(cè)電壓幅值時(shí)輸出容性無(wú)功，小于時(shí)吸收感性無(wú)功。 STATCOM作為作為FACTS最典型的設(shè)備，代表著最典型的設(shè)備，代表著FACTS（柔性交流輸電）技術(shù)的（柔性交流輸電）技術(shù)的發(fā)展方向，也可應(yīng)用于輸電系統(tǒng)及鋼廠、電氣化鐵道等大型工業(yè)配電系統(tǒng)。其核心技發(fā)展方向，也可應(yīng)用于輸電系統(tǒng)及鋼廠、電氣化鐵道等大型工業(yè)配電系統(tǒng)。其核心技術(shù)可以應(yīng)用于其它術(shù)可以應(yīng)用于其它FACTS/DFACTS設(shè)備以及各類(lèi)新能源發(fā)電設(shè)備。由于設(shè)備以及各類(lèi)新能源發(fā)電設(shè)備。由于STATCOM調(diào)節(jié)速度快，響應(yīng)時(shí)間一般小于調(diào)節(jié)速度快，響應(yīng)時(shí)間一般小于20ms，對(duì)提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加系統(tǒng)阻尼，抑，

22、對(duì)提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加系統(tǒng)阻尼，抑制系統(tǒng)振蕩和治理諧波可起到顯著作用。隨著我國(guó)跨區(qū)電網(wǎng)建設(shè)的迅速發(fā)展，電力系制系統(tǒng)振蕩和治理諧波可起到顯著作用。隨著我國(guó)跨區(qū)電網(wǎng)建設(shè)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的無(wú)功問(wèn)題及動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定問(wèn)題日益凸顯統(tǒng)的無(wú)功問(wèn)題及動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定問(wèn)題日益凸顯,裝設(shè)高壓大容量裝設(shè)高壓大容量 STATCOM是解決這一是解決這一問(wèn)題的一種有效手段。問(wèn)題的一種有效手段。 50MVar STATCOM是由許繼集團(tuán)、清華大學(xué)和上海市電力公司聯(lián)合研發(fā)的具是由許繼集團(tuán)、清華大學(xué)和上海市電力公司聯(lián)合研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和五項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利、達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的第一臺(tái)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和五項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利、達(dá)到國(guó)際領(lǐng)

23、先水平的第一臺(tái)STATCOM，是國(guó)，是國(guó)家電網(wǎng)公司倡導(dǎo)的自主創(chuàng)新，產(chǎn)、學(xué)、研多方聯(lián)合，將科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的成功家電網(wǎng)公司倡導(dǎo)的自主創(chuàng)新，產(chǎn)、學(xué)、研多方聯(lián)合，將科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的成功典范。典范。系統(tǒng)配置方案系統(tǒng)配置方案220kV10kV35kVIGCT換流器+30MVar固定電容器組1+30MVar固定電容器組250MVarSTATCOM110kV/10kV靜閥變主變高壓大功率的電力電子變換電路高壓大功率的電力電子變換電路缺點(diǎn)：器件直接串聯(lián)、諧波較大、缺點(diǎn)：器件直接串聯(lián)、諧波較大、dv/dtdv/dt大、絕緣要求高大、絕緣要求高應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)傳動(dòng)，機(jī)車(chē)牽引，船舶推進(jìn)，電力系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域：工

24、業(yè)傳動(dòng)，機(jī)車(chē)牽引，船舶推進(jìn)，電力系統(tǒng)1. 1. 中點(diǎn)二極管鉗位三電平電路中點(diǎn)二極管鉗位三電平電路高壓大功率的電力電子變換電路高壓大功率的電力電子變換電路2. 2. 多重化變流器多重化變流器缺點(diǎn)：變壓器占地大、成本高、無(wú)冗余運(yùn)行能力、磁非線性導(dǎo)致過(guò)電壓缺點(diǎn)：變壓器占地大、成本高、無(wú)冗余運(yùn)行能力、磁非線性導(dǎo)致過(guò)電壓和過(guò)電流、絕緣由變壓器承擔(dān)和過(guò)電流、絕緣由變壓器承擔(dān)高壓大功率的電力電子變換電路高壓大功率的電力電子變換電路優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)模塊化結(jié)構(gòu)，便于制模塊化結(jié)構(gòu)，便于制造，擴(kuò)容方便造，擴(kuò)容方便開(kāi)關(guān)頻率低，輸出電開(kāi)關(guān)頻率低，輸出電壓波形質(zhì)量好壓波形質(zhì)量好模塊輸出電流小，功模塊輸出電流小，功率回路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單率

25、回路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單采用普通變壓器，工采用普通變壓器，工藝要求低藝要求低各模塊負(fù)荷均分各模塊負(fù)荷均分Cdc110kV饋線A 27.5kV饋線B 27.5kV缺點(diǎn)缺點(diǎn)變壓器磁芯獨(dú)立，制變壓器磁芯獨(dú)立，制造成本高造成本高3. 3. 變壓器隔離型級(jí)聯(lián)主電路拓?fù)渥儔浩鞲綦x型級(jí)聯(lián)主電路拓?fù)涓邏捍蠊β实碾娏﹄娮幼儞Q電路高壓大功率的電力電子變換電路優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)模塊化結(jié)構(gòu)，便于制模塊化結(jié)構(gòu)，便于制造，擴(kuò)容方便造，擴(kuò)容方便開(kāi)關(guān)頻率低，輸出電開(kāi)關(guān)頻率低，輸出電壓波形質(zhì)量好壓波形質(zhì)量好模塊輸出電流小，功模塊輸出電流小，功率回路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單率回路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單采用普通變壓器，工采用普通變壓器，工藝要求低藝要求低各模塊負(fù)荷均分各模塊負(fù)荷均分

26、缺點(diǎn)缺點(diǎn)多組電容器，不能進(jìn)多組電容器，不能進(jìn)行背靠背連接行背靠背連接TaTb110kV饋線A 27.5kV饋線B 27.5kVCdcCdcCdcCdcCdcCdcCdcCdcCdcCdcLfLf4. 4. 直流側(cè)獨(dú)立型級(jí)聯(lián)主電路拓?fù)渲绷鱾?cè)獨(dú)立型級(jí)聯(lián)主電路拓?fù)涓邏捍蠊β实碾娏﹄娮幼儞Q電路高壓大功率的電力電子變換電路優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)模塊化結(jié)構(gòu)，便于制模塊化結(jié)構(gòu)，便于制造，擴(kuò)容方便造，擴(kuò)容方便開(kāi)關(guān)頻率低，輸出電開(kāi)關(guān)頻率低，輸出電壓波形質(zhì)量好壓波形質(zhì)量好模塊輸出電流小，功模塊輸出電流小，功率回路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單率回路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單變壓器共用磁芯，制變壓器共用磁芯，制造成本較低造成本較低缺點(diǎn)缺點(diǎn)共用磁芯，各逆變模共用磁芯，各

27、逆變模塊間存在環(huán)流，必須塊間存在環(huán)流，必須對(duì)環(huán)流進(jìn)行抑制對(duì)環(huán)流進(jìn)行抑制變壓器制造工藝復(fù)雜變壓器制造工藝復(fù)雜 ，設(shè)計(jì)成本高設(shè)計(jì)成本高TaCdcTb110kV饋線A 27.5kV饋線B 27.5kV5. 5. 特殊變壓器隔離型級(jí)聯(lián)主電路拓?fù)涮厥庾儔浩鞲綦x型級(jí)聯(lián)主電路拓?fù)涔β拾雽?dǎo)體器件的發(fā)展功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展1001010.10.01100100010 0001010010 0001000Trend閉鎖電壓 (V) 換流器開(kāi)關(guān)頻率 (kHz)Power-MOS10 kWLV-IGBTHV-IGBTGTOIGCT4 MW7 MW15 MW40 MW趨勢(shì)關(guān)斷電流 (A)典型額定功率Thyristor1

28、 MW電力半導(dǎo)體器件額定電流的定義電力半導(dǎo)體器件額定電流的定義序號(hào)序號(hào)器件種類(lèi)器件種類(lèi) 基本工況基本工況 額定電流的定義額定電流的定義 相對(duì)關(guān)系相對(duì)關(guān)系 1 硅整流管硅整流管 不控整流不控整流 正弦半波電流在正弦半波電流在全波內(nèi)的平均值全波內(nèi)的平均值 I I1硅晶閘管硅晶閘管 可控整流可控整流 2 雙向晶閘管雙向晶閘管全波調(diào)壓全波調(diào)壓 正弦全波電流有效值正弦全波電流有效值 2.22I I13GTOIGCT逆變逆變 斬波斬波逆變逆變 斬波斬波 最大可關(guān)斷最大可關(guān)斷峰值電流峰值電流 3.14I I14GTRMOSFETIGBTIEGT開(kāi)關(guān)工況開(kāi)關(guān)工況 持續(xù)通過(guò)的持續(xù)通過(guò)的直流電流值直流電流值 (2

29、-3)I I1 visible LEDvisible LED indicators indicators Status Feedback Command SignalStatus Feedback Command Signaloptical fibre connectorsoptical fibre connectorspower supply power supply connectionconnectionuV VDRMDRM=4500V=4500VuI ITGQMTGQM=4000A=4000AuV VDClinkDClink=2800V=2800VudiT/dtcr1000A/SdiT

30、/dtcr1000A/SuF Fm m=36kN=36kN44kN44kN功率器件選型功率器件選型IGCT 5SHY 35L4510IGCT 5SHY 35L4510反并聯(lián)二極管反并聯(lián)二極管 5SDF 16L45035SDF 16L4503uV VRRMRRM=4500V=4500VuI IFAVMFAVM=1650A=1650AuV VDClinkDClink=2800V=2800VudiT/dtcr600A/SdiT/dtcr600A/SuF Fm m=36kN70kN=36kN70kNIGCT可能的損壞原因可能的損壞原因o 過(guò)壓過(guò)壓o 開(kāi)通開(kāi)通di/dt超限超限o 過(guò)溫過(guò)溫o 開(kāi)通開(kāi)通/

31、關(guān)斷時(shí)間過(guò)短關(guān)斷時(shí)間過(guò)短o 不合適的門(mén)極驅(qū)動(dòng)電源（電壓不合適的門(mén)極驅(qū)動(dòng)電源（電壓/絕緣）絕緣）o 不合適的壓裝應(yīng)力不合適的壓裝應(yīng)力o 不正常的損壞機(jī)理不正常的損壞機(jī)理IGCTIGCT開(kāi)通和關(guān)斷特性開(kāi)通和關(guān)斷特性低于低于1000A/uS1000A/uS小于小于3800A3800A低于低于4500V4500V大電流開(kāi)斷試驗(yàn)電路大電流開(kāi)斷試驗(yàn)電路ABBABB標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試電路標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試電路實(shí)際應(yīng)用電路實(shí)際應(yīng)用電路基本要求1.峰值電壓低于允許值2.開(kāi)通di/dt1000A/uS3.結(jié)溫低于允許值4.最小開(kāi)通/關(guān)斷時(shí)間大于10uS，保證電流分布均勻5.門(mén)極交流電源幅值符合數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)定6.門(mén)極驅(qū)動(dòng)電源與IGCT陽(yáng)

32、極和陰極絕緣7.壓裝力在36kN和40kN之間8.IGCT不具備反向阻斷能力，其陰極和陽(yáng)極之間的反向電壓不能超過(guò)20V級(jí)聯(lián)多電平級(jí)聯(lián)多電平PQCPQC理論模型理論模型等效主電路：逆變單元的級(jí)聯(lián)等效主電路：逆變單元的級(jí)聯(lián)可等效為相等直流側(cè)電容的可可等效為相等直流側(cè)電容的可控導(dǎo)通串聯(lián)模式，假設(shè)逆變單控導(dǎo)通串聯(lián)模式，假設(shè)逆變單元的開(kāi)關(guān)函數(shù)為元的開(kāi)關(guān)函數(shù)為 ，則級(jí)，則級(jí)聯(lián)逆變器的輸出為聯(lián)逆變器的輸出為 等效電阻：各級(jí)逆變單元在各等效電阻：各級(jí)逆變單元在各種導(dǎo)通狀態(tài)下的組合，因此等種導(dǎo)通狀態(tài)下的組合，因此等效電阻的大小隨著運(yùn)行狀態(tài)的效電阻的大小隨著運(yùn)行狀態(tài)的不同而不同。不同而不同。連接電抗：僅與系統(tǒng)要求

33、有關(guān)，連接電抗：僅與系統(tǒng)要求有關(guān)，與主電路的形式?jīng)]有關(guān)系。與主電路的形式?jīng)]有關(guān)系。)()()()(21ttttSSSvnf)(tSnSTATCOM STATCOM 閥體閥體單相閥的構(gòu)成單相閥的構(gòu)成參數(shù)參數(shù)數(shù)值數(shù)值說(shuō)明說(shuō)明閥額定工作電壓閥額定工作電壓10kV rms10kV rms閥最大連續(xù)工作電壓閥最大連續(xù)工作電壓13.6kV rms13.6kV rms系統(tǒng)短時(shí)過(guò)電壓系統(tǒng)短時(shí)過(guò)電壓1.3 p.u./1s1.3 p.u./1s閥過(guò)電壓保護(hù)水平閥過(guò)電壓保護(hù)水平1.5 p.u1.5 p.u. .鏈節(jié)過(guò)電壓保護(hù)水平鏈節(jié)過(guò)電壓保護(hù)水平DC2650V DC2650V 閉鎖閉鎖DC3000V DC3000V

34、 放電放電閥避雷器保護(hù)水平閥避雷器保護(hù)水平30kV(30kV(峰值）峰值）操作沖擊波操作沖擊波IGCTIGCT額定值額定值4500V/4000A4500V/4000A閥體（每相）鏈節(jié)數(shù)閥體（每相）鏈節(jié)數(shù)9 91 11 1個(gè)冗余鏈節(jié)個(gè)冗余鏈節(jié)直流側(cè)最高電壓直流側(cè)最高電壓DC2450VDC2450V連接電抗連接電抗15%15%直流側(cè)電容直流側(cè)電容80008000F/DC2700V開(kāi)關(guān)頻率開(kāi)關(guān)頻率150Hz150Hz閥額定工作電流閥額定工作電流1670A rms1670A rms過(guò)流保護(hù)水平過(guò)流保護(hù)水平3000A 3000A 瞬時(shí)值瞬時(shí)值3000A 3000A 閉鎖閉鎖IGCTIGCT故障電流故障電

35、流11.1kA11.1kA散熱方式散熱方式水冷水冷最高環(huán)境溫度最高環(huán)境溫度45IGCTIGCT閥體參數(shù)閥體參數(shù)STATCOMSTATCOM三相閥的構(gòu)成三相閥的構(gòu)成CDC+_CDC+_A相閥CDC+_CDC+_B相閥CDC+_CDC+_C相閥電抗器升壓變壓器STATCOM STATCOM 系統(tǒng)接線圖系統(tǒng)接線圖STATCOM STATCOM 成套裝置平面布置圖成套裝置平面布置圖STATCOM Devices LayoutSTATCOM Devices Layout基頻優(yōu)化基頻優(yōu)化PWMPWM控制策略控制策略 通過(guò)控制各LINK的開(kāi)關(guān)角度，控制基波輸出電壓，并在同時(shí)尋求一個(gè)最優(yōu)的諧波優(yōu)化目標(biāo)。 優(yōu)化

36、函數(shù)如下：約束條件： 其中 HnnnVKF7 , 5 , 3minKiinnnV1cos4090180270360-10-8-6-4-20246810 va1 va2 va3 va4 va5 va6 va7 va8 va9 va1090 180 270 360 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 NiiM1cos/20i1 . 01ii實(shí)測(cè)相電壓輸出相電壓各單相橋輸出電壓優(yōu)化條件少，對(duì)直流電壓紋波峰值限制及電壓平衡控制不利各變換器三角載波依次相差固定的相位角，各變換器三角載波依次相差固定的相位角，主電路具有較高的開(kāi)關(guān)頻率，輸出電流諧波含量很小。主電路具有較高的開(kāi)關(guān)頻率，輸出電流諧波含

37、量很小。相移相移PWMPWM調(diào)制及輸出電壓波形調(diào)制及輸出電壓波形150Hz 150Hz 優(yōu)化優(yōu)化PWMPWM控制策略控制策略o使輸出電壓的基波幅值為控制目標(biāo)值，并且使各單相橋輸出的基波電壓幅值相使輸出電壓的基波幅值為控制目標(biāo)值，并且使各單相橋輸出的基波電壓幅值相位完全相同，且對(duì)直流電壓峰值進(jìn)行限制；位完全相同，且對(duì)直流電壓峰值進(jìn)行限制； o使逆變器總輸出電壓中的低次諧波性能達(dá)到最優(yōu)。使逆變器總輸出電壓中的低次諧波性能達(dá)到最優(yōu)。 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為 : 約束條件為約束條件為 : 102 , 1,20321iiiiMui1HnnVF7 , 5 , 32min101101311)(cos)

38、 1(4iijijjninnanEuV090180270360 a12 a13 a91 a92 a93vo1 vo2 vo3 vo4 vo5 vo6 vo7 vo8vo9 vo10 a21 a22 a23 a31 a32 a33 a41 a42 a43 a51 a52 a53 a61 a62 a63 a71 a72 a73 a81 a82 a83 a101 a102 a103090180270360-10-50510各單相橋輸出電壓輸出相電壓實(shí)測(cè)相電壓mUu50Hz PWM vs50Hz PWM vs 150Hz PWM 150Hz PWM50Hz PWM調(diào)制150Hz PWM調(diào)制STATCO

39、MSTATCOM關(guān)鍵制造技術(shù)關(guān)鍵制造技術(shù) 鏈?zhǔn)絾蜗噫準(zhǔn)絾蜗郒 H橋級(jí)聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主電路橋級(jí)聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主電路( (閥體閥體) )電氣設(shè)計(jì)電氣設(shè)計(jì) IGCTIGCT器件應(yīng)用技術(shù)，包括器件壓裝，電氣回路設(shè)計(jì)器件應(yīng)用技術(shù)，包括器件壓裝，電氣回路設(shè)計(jì) 10kV10kV無(wú)局放小型化隔離變壓器設(shè)計(jì)技術(shù)無(wú)局放小型化隔離變壓器設(shè)計(jì)技術(shù) 水冷陽(yáng)極電抗器設(shè)計(jì)技術(shù)水冷陽(yáng)極電抗器設(shè)計(jì)技術(shù) 閥體高壓絕緣設(shè)計(jì)技術(shù)閥體高壓絕緣設(shè)計(jì)技術(shù) 循環(huán)密閉水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)循環(huán)密閉水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 閥體電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)閥體電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù) 閥體及功率回路的材料工藝設(shè)計(jì)閥體及功率回路的材料工藝設(shè)計(jì) 功率器件和功率回路散熱設(shè)計(jì)功率器件和功率回路

40、散熱設(shè)計(jì) 鏈節(jié)電氣原理框圖鏈節(jié)電氣原理框圖鏈節(jié)電氣原理圖鏈節(jié)電氣原理圖鏈節(jié)功率主電路構(gòu)成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鏈節(jié)功率主電路構(gòu)成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)連接銅排盡可能短連接銅排盡可能短結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，布置合理結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，布置合理安裝維護(hù)方便安裝維護(hù)方便功率電路模塊化功率電路模塊化電磁兼容設(shè)計(jì)要求電磁兼容設(shè)計(jì)要求電氣絕緣設(shè)計(jì)要求電氣絕緣設(shè)計(jì)要求散熱設(shè)計(jì)要求散熱設(shè)計(jì)要求功率半導(dǎo)體器件壓裝功率半導(dǎo)體器件壓裝壓裝組件（閥堆）壓裝組件（閥堆）壓裝組件（二極管）壓裝組件（二極管）器件疊放順序及連接方式要保證連接最短；器件疊放順序及連接方式要保證連接最短；壓緊力要符合要求；壓緊力要符合要求；壓裝組件要保證器件散熱面受力均勻；壓裝組件要保證器

41、件散熱面受力均勻；壓裝組件要滿(mǎn)足電氣絕緣的設(shè)計(jì)要求；壓裝組件要滿(mǎn)足電氣絕緣的設(shè)計(jì)要求；壓裝組件在器件有效期內(nèi)應(yīng)具有穩(wěn)定的機(jī)械性能；壓裝組件在器件有效期內(nèi)應(yīng)具有穩(wěn)定的機(jī)械性能；壓裝組件的設(shè)計(jì)應(yīng)具有安裝和維護(hù)方便的特點(diǎn)。壓裝組件的設(shè)計(jì)應(yīng)具有安裝和維護(hù)方便的特點(diǎn)。 鏈節(jié)功率單元設(shè)計(jì)鏈節(jié)功率單元設(shè)計(jì)STATCOM STATCOM 鏈節(jié)設(shè)計(jì)鏈節(jié)設(shè)計(jì)閥串器件疊放順序閥串器件疊放順序PNPNPRAPLAPLBPRBDRBDRADLADLBPN左橋臂右橋臂(a) (a) 鏈節(jié)原理圖鏈節(jié)原理圖 (b)(b)疊放順序疊放順序1 (c) 1 (c) 疊放順序疊放順序2 2閥體型式試驗(yàn)閥體型式試驗(yàn)試驗(yàn)試驗(yàn)試驗(yàn)對(duì)象試驗(yàn)

42、對(duì)象閥端對(duì)地電介質(zhì)試驗(yàn)閥端對(duì)地電介質(zhì)試驗(yàn)交流電壓試驗(yàn)交流電壓試驗(yàn)閥閥雷電沖擊試驗(yàn)雷電沖擊試驗(yàn)閥閥閥端間電介質(zhì)試驗(yàn)閥端間電介質(zhì)試驗(yàn)交流電壓試驗(yàn)交流電壓試驗(yàn)閥閥操作沖擊試驗(yàn)操作沖擊試驗(yàn)閥閥鏈節(jié)端間電介質(zhì)補(bǔ)充試驗(yàn)鏈節(jié)端間電介質(zhì)補(bǔ)充試驗(yàn)鏈節(jié)鏈節(jié)運(yùn)行試驗(yàn)運(yùn)行試驗(yàn)空載空載鏈節(jié)鏈節(jié)電容器電壓平衡試驗(yàn)電容器電壓平衡試驗(yàn)鏈節(jié)鏈節(jié)周期觸發(fā)和熄滅試驗(yàn)周期觸發(fā)和熄滅試驗(yàn)鏈節(jié)鏈節(jié)功率損耗和溫升試驗(yàn)功率損耗和溫升試驗(yàn)鏈節(jié)鏈節(jié)過(guò)電流試驗(yàn)過(guò)電流試驗(yàn)鏈節(jié)鏈節(jié)快速放電和輔助逆變器試驗(yàn)快速放電和輔助逆變器試驗(yàn)鏈節(jié)鏈節(jié)電磁干擾電磁干擾操作沖擊試驗(yàn)操作沖擊試驗(yàn)閥閥STATCOMSTATCOM型式試驗(yàn)型式試驗(yàn) 國(guó)家繼電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心

43、（國(guó)家繼電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（NCQTRNCQTR）u 鏈?zhǔn)届o止無(wú)功補(bǔ)償成套裝置控制系統(tǒng)型式試驗(yàn)鏈?zhǔn)届o止無(wú)功補(bǔ)償成套裝置控制系統(tǒng)型式試驗(yàn)u 鏈?zhǔn)届o止無(wú)功補(bǔ)償成套裝置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)型式試驗(yàn)鏈?zhǔn)届o止無(wú)功補(bǔ)償成套裝置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)型式試驗(yàn)u 鏈?zhǔn)届o止無(wú)功補(bǔ)償成套裝置鏈?zhǔn)届o止無(wú)功補(bǔ)償成套裝置IGCTIGCT閥電磁兼容試驗(yàn)閥電磁兼容試驗(yàn)u 依據(jù)：依據(jù)：STATCOM 10STATCOM 10鏈?zhǔn)届o止無(wú)功補(bǔ)償成套裝置企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鏈?zhǔn)届o止無(wú)功補(bǔ)償成套裝置企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 中國(guó)電力科學(xué)院大功率電力電子實(shí)驗(yàn)室（中國(guó)電力科學(xué)院大功率電力電子實(shí)驗(yàn)室（CEPRICEPRI）u 鏈?zhǔn)届o止無(wú)功補(bǔ)償成套裝置鏈?zhǔn)届o止無(wú)功補(bǔ)償成套裝置IGCTIGCT

44、閥型式試驗(yàn)閥型式試驗(yàn)u 依據(jù)：鏈?zhǔn)届o止無(wú)功補(bǔ)償器技術(shù)規(guī)范依據(jù)：鏈?zhǔn)届o止無(wú)功補(bǔ)償器技術(shù)規(guī)范閥體運(yùn)行試驗(yàn)場(chǎng)地示意閥體運(yùn)行試驗(yàn)場(chǎng)地示意試驗(yàn)用直流電源試驗(yàn)用直流電源背靠背運(yùn)行試驗(yàn)背靠背運(yùn)行試驗(yàn)背靠背試驗(yàn)仿真波形背靠背試驗(yàn)仿真波形0.1950.20.2050.210.2150.22-4000-3000-2000-100001000200030004000timevoltsLead Lag 0.1950.20.2050.210.2150.22-3000-2000-10000100020003000time0.1950.20.2050.210.2150.22-4000-3000-2000-100001000

45、200030004000time0.1950.20.2050.210.2150.22-3000-2000-10000100020003000time（a）鏈節(jié)輸出電壓 （b）滯后鏈節(jié)輸出電壓/電流波形 （c）超前鏈節(jié)輸出電壓/電流波形 （d）連接電抗電壓/電流波形 背靠背試驗(yàn)試驗(yàn)波形背靠背試驗(yàn)試驗(yàn)波形（a）滯后鏈節(jié)輸出電壓/電流波形 （d）超前鏈節(jié)輸出電壓/電流波形 （b）超前鏈節(jié)輸出電壓/電流波形 （c）滯后鏈節(jié)輸出電壓/電流波形 過(guò)電流試驗(yàn)過(guò)電流試驗(yàn)過(guò)電流驗(yàn)試驗(yàn)波形過(guò)電流驗(yàn)試驗(yàn)波形（a）過(guò)流實(shí)驗(yàn)陽(yáng)極電抗電流波形 （b）過(guò)流實(shí)驗(yàn)右下管關(guān)斷電壓波形 快速放電試驗(yàn)波形快速放電試驗(yàn)波形（a）快速放

46、電實(shí)驗(yàn)直流電壓波形（1kV/div） IGCT在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)頻繁損壞在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)頻繁損壞原因分析原因分析: : uIGCTIGCT與反并聯(lián)二極管的連接銅排過(guò)長(zhǎng)，寄生電感過(guò)大，無(wú)法通過(guò)與反并聯(lián)二極管的連接銅排過(guò)長(zhǎng)，寄生電感過(guò)大，無(wú)法通過(guò)2500V2500V關(guān)斷關(guān)斷3000A3000A的過(guò)流試驗(yàn)的過(guò)流試驗(yàn) u反并聯(lián)二極管允許的反并聯(lián)二極管允許的dv/dtdv/dt較低較低, ,在從續(xù)流導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)在從續(xù)流導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)的反向恢復(fù)過(guò)程中容易損壞的反向恢復(fù)過(guò)程中容易損壞, ,并導(dǎo)致橋臂短路并導(dǎo)致橋臂短路, ,隨后同橋臂隨后同橋臂IGCTIGCT因因關(guān)斷短路電流失敗而損壞關(guān)斷短路電流

47、失敗而損壞u在橋臂短路后的劇烈暫態(tài)振蕩過(guò)程中有共模電流流過(guò)另一橋臂的在橋臂短路后的劇烈暫態(tài)振蕩過(guò)程中有共模電流流過(guò)另一橋臂的IGCTIGCT門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路, ,并有可能導(dǎo)致并有可能導(dǎo)致IGCTIGCT門(mén)極損壞門(mén)極損壞u反并聯(lián)二極管允許的電流上升率為反并聯(lián)二極管允許的電流上升率為600A/uS,600A/uS,低于低于IGCTIGCT允許的電流允許的電流上升率上升率(1000A/uS),(1000A/uS),陽(yáng)極電抗電感值偏小陽(yáng)極電抗電感值偏小采取措施采取措施: :u在每個(gè)反并聯(lián)二極管兩端安裝在每個(gè)反并聯(lián)二極管兩端安裝RCRC緩沖電路緩沖電路, ,抑制電壓上升率抑制電壓上升率dv/dt

48、dv/dt, ,保護(hù)反并聯(lián)二極管保護(hù)反并聯(lián)二極管u在在IGCTIGCT驅(qū)動(dòng)電源的輸入端安裝濾波器驅(qū)動(dòng)電源的輸入端安裝濾波器, ,抑制共模干擾抑制共模干擾u加大陽(yáng)極電抗電感值加大陽(yáng)極電抗電感值二極管硅片損壞情況二極管硅片損壞情況IGCT硅片及驅(qū)動(dòng)損壞情況硅片及驅(qū)動(dòng)損壞情況RC吸收電路設(shè)計(jì)吸收電路設(shè)計(jì)作用：限制作用：限制dv/dtdv/dt，保護(hù)反并聯(lián)二極管，保護(hù)反并聯(lián)二極管問(wèn)題：?jiǎn)栴}：IGCTIGCT反并聯(lián)二極管從續(xù)流導(dǎo)通狀反并聯(lián)二極管從續(xù)流導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，反向恢復(fù)過(guò)程中容易態(tài)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，反向恢復(fù)過(guò)程中容易損壞，二極管損壞后橋臂短路，導(dǎo)致?lián)p壞，二極管損壞后橋臂短路，導(dǎo)致IGCTIGCT因

49、關(guān)斷失敗而損壞。因關(guān)斷失敗而損壞。IGCTIGCT允許的允許的dv/dtdv/dt高達(dá)高達(dá)5600V/uS5600V/uS，而二極管損壞時(shí)的，而二極管損壞時(shí)的dv/dtdv/dt僅僅3700V/uS3700V/uS原因：二極管允許的原因：二極管允許的dv/dtdv/dt較低較低措施：在每個(gè)反并聯(lián)二極管兩端安裝措施：在每個(gè)反并聯(lián)二極管兩端安裝RCRC吸收電路，減小二極管反向恢復(fù)過(guò)程中吸收電路，減小二極管反向恢復(fù)過(guò)程中的電壓上升率。的電壓上升率。濾波電路設(shè)計(jì)濾波電路設(shè)計(jì)作用：抑制作用：抑制IGCTIGCT驅(qū)動(dòng)電源輸入側(cè)的共模和差模干擾驅(qū)動(dòng)電源輸入側(cè)的共模和差模干擾問(wèn)題：?jiǎn)栴}：IGCTIGCT橋臂短

50、路時(shí)的暫態(tài)振蕩過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的共模干擾橋臂短路時(shí)的暫態(tài)振蕩過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的共模干擾, ,當(dāng)共模電流流過(guò)當(dāng)共模電流流過(guò)IGCTIGCT驅(qū)動(dòng)器門(mén)極電路時(shí)可能損壞驅(qū)動(dòng)器門(mén)極電路時(shí)可能損壞IGCTIGCT驅(qū)動(dòng)器門(mén)驅(qū)動(dòng)器門(mén)極電路極電路; ;措施：在措施：在IGCTIGCT驅(qū)動(dòng)電源輸入端安裝驅(qū)動(dòng)電源輸入端安裝EMIEMI濾波器濾波器, ,并且在并且在IGCTIGCT驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電源輸入線上安裝非晶態(tài)磁芯電源輸入線上安裝非晶態(tài)磁芯, ,抑制共模干擾抑制共模干擾; ;EMI FilterMagnetic Core陽(yáng)極電抗器設(shè)計(jì)陽(yáng)極電抗器設(shè)計(jì)作用：限制作用：限制di/dtdi/dt（ 器件器件di/dtdi/dt允

51、許允許達(dá)到達(dá)到600A/uS,600A/uS,設(shè)計(jì)值為設(shè)計(jì)值為400A/uS400A/uS）問(wèn)題：電流波形如下圖所示，諧波含問(wèn)題：電流波形如下圖所示，諧波含量大。采用自然風(fēng)冷的空心電抗、半量大。采用自然風(fēng)冷的空心電抗、半截磁芯電抗和閉合磁芯的電抗截磁芯電抗和閉合磁芯的電抗, ,實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)溫升高達(dá)溫升高達(dá)200K,200K,無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行需要。行需要。措施：采用水冷卻空心電抗，其本體措施：采用水冷卻空心電抗，其本體為鍍鎳銅管，冷卻水從其底部流入，為鍍鎳銅管，冷卻水從其底部流入，頂部流出，實(shí)測(cè)溫升低于頂部流出，實(shí)測(cè)溫升低于10K10K隔離變壓器設(shè)計(jì)隔離變壓器設(shè)計(jì)作用：高頻隔離作用：高頻隔離最初采用干式變壓器方案，最初采用干式變壓器方案，具有體積小維護(hù)方便的特具有體積小維護(hù)方便的特點(diǎn)，但局放值難以達(dá)到