直流輸電工程晶閘管換流閥

直流輸電工程晶閘管換流閥北京網(wǎng)聯(lián)直流工程技術(shù)有限公司2009年08月.高壓直流輸電用（HVDC）晶閘管換流閥是當(dāng)代世界上先進(jìn)的輸變電技術(shù)重要組成部分。直流輸電以其特有的優(yōu)點(diǎn)，在我國的交流輸電和電力系統(tǒng)中起著十分重要的補(bǔ)充和完善的作用，具有廣泛的發(fā)展前景。換流閥是直流輸電的核心設(shè)備，它是集高電壓、電力電子、自動(dòng)控制、微電子、光電技術(shù)等為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，其主要作用有遠(yuǎn)距離大功率高壓直流輸電和跨大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)，其價(jià)值約占其成套直流設(shè)備總價(jià)的22%左右。.高壓直流輸電系統(tǒng)的基本工作原理是通過整流站將送端系統(tǒng)的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再由逆變站將直流電轉(zhuǎn)換為交流電送入受端系統(tǒng)。在此過程中實(shí)現(xiàn)換流(交流變直流—整流，或直流變交流—逆變)功能的裝置稱之為換流裝置。在高壓直流輸電系統(tǒng)中，換流裝置的基本功能單元通常為三相橋式換流器。而三相橋式換流器的每個(gè)橋臂，在直流輸電系統(tǒng)中稱之為直流換流閥。.從20世紀(jì)50年代開始運(yùn)行的第一個(gè)瑞典哥特蘭島一→瑞典本土的直流工程到目前投運(yùn)的高嶺背靠背直流聯(lián)網(wǎng)工程，直流換流閥的制造技術(shù)隨著大功率半導(dǎo)體器件的制造技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，它經(jīng)歷了從汞弧換流閥，到門極可關(guān)斷晶閘管換流閥(GTO閥)，再到絕緣柵雙極晶體管換流閥(IGBT閥)的發(fā)展過程。.一、概述直流輸電中使用的換流閥是從汞弧閥開始的：哥特蘭島工程2陽極汞弧閥，額定電流200A，額定電壓50kV。英法海峽工程4陽極汞弧閥，額定電流800A，額定電壓100kV。意大利撒丁島工程4陽極汞弧閥，額定電流1000A，額定電壓100kV。日本佐久間工程4陽極汞弧閥，額定電流1200A，額定電壓125kV。庫克海峽工程4陽極汞弧閥，額定電流1200A，額定電壓125kV。康梯＿斯坎工程4陽極汞弧閥，額定電流1200A，額定電壓125kV。溫哥華島I工程4陽極汞弧閥，額定電流1200A，額定電壓130kV。太平洋聯(lián)絡(luò)線I工程6陽極汞弧閥，額定電流1800A，額定電壓133kV。伏爾加格勒＿頓巴斯1陽極汞弧閥，額定電流900A，額定電壓125kV。金斯諾思＿倫敦4陽極汞弧閥，額定電流1200A，額定電壓133kV。納爾遜河工程6陽極汞弧閥，額定電流1800A，額定電壓150kV。.從1970年開始，在瑞典的哥特蘭島擴(kuò)建工程中首次采用晶閘管換流閥，額定電流200A，額定電壓50kV。到目前為止，晶閘管換流閥的額定電流最高達(dá)4500A，額定電壓最高達(dá)800kV。根據(jù)觸發(fā)方式不同，晶閘管閥又可分為電觸發(fā)晶閘管換流閥和光觸發(fā)晶閘管換流閥。晶閘管閥有空氣絕緣和油絕緣兩種，空氣絕緣占主導(dǎo)地位。空氣絕緣閥有風(fēng)冷、循環(huán)油冷和水冷等冷卻方式，其中以水冷的效果最好。.葛上直流工程四重閥結(jié)構(gòu)，額定電流1200A，額定電壓500kV。天廣直流工程四重閥結(jié)構(gòu)，額定電流1800A，額定電壓500kV。三常直流工程雙重閥結(jié)構(gòu)，額定電流3000A，額定電壓500kV。三廣直流工程雙重閥結(jié)構(gòu)，額定電流3000A，額定電壓500kV。三滬直流工程雙重閥結(jié)構(gòu)，額定電流3000A，額定電壓500kV。貴廣直流工程四重閥結(jié)構(gòu)，額定電流3000A，額定電壓500kV。靈寶換流站雙重閥結(jié)構(gòu)，額定電流3000A，額定電壓120kV。高嶺換流站雙重閥結(jié)構(gòu)，額定電流3000A，額定電壓125kV。國內(nèi)已投運(yùn)直流工程晶閘管換流閥：.包括特高壓直流工程在內(nèi)的目前國內(nèi)直流工程使用的晶閘管換流閥，都是采用空氣絕緣和水冷，其中貴廣直流工程和德寶工程以及背靠背工程換流站的部分換流閥將采用光觸發(fā)晶閘管，其它工程均采用電觸發(fā)晶閘管。.由于晶閘管目前仍是耐壓水平最高、輸出容量最大的電力電子器件，在大容量、高電壓應(yīng)用領(lǐng)域，在國內(nèi)外已經(jīng)投運(yùn)的近90項(xiàng)直流輸電工程中，絕大多數(shù)采用晶閘管直流換流閥。特別是近些年在我國取得重大發(fā)展的±800kV級(jí)特高壓直流輸電技術(shù)采用了基于6inch晶閘管的直流換流閥技術(shù)。.800kV特高壓直流輸電工程中的晶閘管換流閥采用了近十幾年來大功率高壓直流輸電工程中先進(jìn)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)以及嚴(yán)格的質(zhì)量保證體系，具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、損耗低的特點(diǎn)，并配備有完善的防火系統(tǒng)。這種換流閥經(jīng)過了嚴(yán)格的型式試驗(yàn)的檢驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，換流閥的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或高于IEC60700的標(biāo)準(zhǔn)和合同要求，為今后直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了可靠保證。.二、晶閘管為了實(shí)現(xiàn)電流形態(tài)的轉(zhuǎn)換，換流閥必須采用非線性器件，其電阻阻值會(huì)隨著電流的方向不同而發(fā)生很大的變化。對于直流換流閥，其電流的方向只能通過一個(gè)方向，稱之為正方向，這時(shí)換流閥的正向?qū)娮韬苄?而在反方向，電流根本不能導(dǎo)通，其反向電阻可以認(rèn)為是無窮大。.晶閘管是由PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)成的，它中間形成三個(gè)PN結(jié)。由最外層的P和N分別引出兩個(gè)電極，成為陽極和陰極，由中間的P引出控制極。晶閘管是一個(gè)可以控制的單方向?qū)ǖ陌雽?dǎo)體元件。它的反向伏安特性與一般的二極管相似，在反向電流急劇增大時(shí)所對應(yīng)的電壓稱為擊穿電壓。當(dāng)不加控制電壓時(shí)，其正向特性與反向相似；在正向電壓達(dá)到某一轉(zhuǎn)折電壓后，元件突然導(dǎo)通，導(dǎo)通后的正向特性與二極管的正向特性相似。.晶閘管的導(dǎo)通有兩個(gè)基本條件，一個(gè)是施加正向電壓，另一個(gè)就是觸發(fā)。只有在正向電壓下進(jìn)行觸發(fā)，晶閘管才能安全導(dǎo)通。晶閘管正向能夠通過多大電流，歸根結(jié)蒂由管芯的允許溫度(環(huán)溫加上P結(jié)溫)決定的。導(dǎo)致管芯溫度升高的因素有環(huán)境溫度、元件的各種損耗，以及冷卻系統(tǒng)能力。.元件的損耗包括：正向?qū)〒p耗、泄漏損耗、開關(guān)損耗等。環(huán)境溫度一般情況下比設(shè)備溫度底，有利于散熱。冷卻系統(tǒng)可以帶走損耗產(chǎn)生的熱量，降低元件溫度

換流閥的通流能力就是上述三個(gè)因素綜合作用的結(jié)果.晶閘管通常與控制、輔助設(shè)備及陽極電抗器(又稱di/dt電抗器，為飽和電抗器)及阻尼回路元件等組裝在一起，如下圖所示：.在施加觸發(fā)信號(hào)晶閘管開始導(dǎo)通的初期，只在硅片上靠近控制極的很小區(qū)域里導(dǎo)通，然后才擴(kuò)展到整個(gè)硅片導(dǎo)通。所以，如果在晶閘管開始導(dǎo)通是就通過很大電流，這個(gè)電流將集中在控制極附近很小的區(qū)域中，很容易引起局部過熱，損壞晶閘管元件。陽極電抗器能有效限制晶閘管開通初期電流的上升速度，避免晶閘管局部過熱造成的損壞。.如果在晶閘管兩端突然施加一個(gè)正向電壓，即使這個(gè)電壓未超過轉(zhuǎn)折電壓，也會(huì)使晶閘管導(dǎo)通。為了限制電壓的上升速度，一般在晶閘管的兩端并聯(lián)一個(gè)電容與電阻的串聯(lián)回路，阻尼晶閘管關(guān)斷時(shí)的高頻振蕩造成的誤導(dǎo)通。晶閘管在從導(dǎo)通狀態(tài)變成截止?fàn)顟B(tài)需要一定的時(shí)間，為了加速晶閘管的關(guān)斷，通常在晶閘管兩端施加一個(gè)反向電壓。但如果反向電壓的時(shí)間過短，晶閘管可能再次導(dǎo)通，造成閥的換相失敗。.近十年來晶閘管技術(shù)發(fā)展迅猛，通過改進(jìn)技術(shù)和工藝，晶閘管具備了極高的抗沖擊電壓和沖擊電流能力。目前高壓直流輸電中使用的晶閘管的最大管徑為150mm（6英寸），最高阻斷電壓為8.5kV。特高壓直流輸電工程采用了6英寸的晶閘管，額定電流4500A，短路電流46-50kA，最大的非重復(fù)正向電壓VDSM的承受能力為8kV，最大的反向非重復(fù)電壓承受能力為8.5kV。這種規(guī)格的晶閘管在直流工程中第一次采用。.三、換流閥結(jié)構(gòu)晶閘管換流閥是由晶閘管元件及其相應(yīng)的電子電路、阻尼回路以及陽極飽和電抗器、均壓元件等組成的換流閥組件，又由若干換流閥組件組成換流橋的一個(gè)橋臂。換流閥的額定電壓等級(jí)取決于單個(gè)晶閘管元件的電壓以及元件串聯(lián)的個(gè)數(shù)，其電流取決于晶閘管的通流能力。.早期的直流輸電工程多采用6脈動(dòng)換流器作為基本換流單元。由于6脈動(dòng)換流器會(huì)在交直流側(cè)產(chǎn)生較多的低次諧波，因此在現(xiàn)代高壓直流工程中均采用12脈動(dòng)換流器作為其基本單元。因此可以認(rèn)為三相6脈動(dòng)換流器由6個(gè)橋臂組成;直流輸電常用的12脈動(dòng)換流器則由12個(gè)橋臂組成。.典型傳統(tǒng)HVDC換流器單線原理圖.換流閥結(jié)構(gòu)示意圖.晶閘管及晶閘管級(jí)晶閘管級(jí)由晶閘管元件及其所需的觸發(fā)、保護(hù)及監(jiān)控電子電路、阻尼回路組成。晶閘管級(jí)是換流閥的最基本的功能單元。每一個(gè)晶閘管級(jí)包括一個(gè)RC均壓阻尼回路。該回路和閥的電抗器合理匹配可以實(shí)現(xiàn)： ——限制換向關(guān)斷過沖； ——確保從工頻至瞬態(tài)陡前波電壓時(shí)晶閘管級(jí)的電壓均勻分布。.閥組件閥組件是由晶閘管和緊靠它們的輔助設(shè)備及陽極電抗器(又稱di/dt電抗器，為飽和電抗器)機(jī)械組裝在一起的結(jié)構(gòu)單元。..單閥單閥(或閥臂)。由若干閥組件串聯(lián)組成的單元，它構(gòu)成了6脈動(dòng)換流器的一個(gè)橋臂，故又稱為閥臂.多重閥（雙重閥）雙重閥是將2個(gè)單閥串聯(lián)連接，結(jié)構(gòu)上做成一個(gè)閥塔?！?00kV高壓直流輸電工程每個(gè)換流站共需要12個(gè)這樣的雙重閥，每個(gè)雙重閥塔如左圖所示。.二重閥接線示意圖..四重閥接線示意圖.貴州－－廣東二回直流輸電工程換流閥外形圖.四、換流閥的電氣特點(diǎn)換流閥最主要的特性是僅能在一個(gè)方向?qū)娏?，這個(gè)方向定為正向。電流僅在周期的1/3期間內(nèi)流過一個(gè)換流閥。不導(dǎo)通的換流閥應(yīng)能耐受正向及反向阻斷電壓，換流閥電壓最大值由避雷器保護(hù)水平確定。當(dāng)換流閥上的電壓為正時(shí)，得到一個(gè)控制脈沖換流閥就會(huì)從閉鎖狀態(tài)轉(zhuǎn)向?qū)顟B(tài)，一直到流過換流閥的電流減小到零為止，換流閥始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，不能自動(dòng)關(guān)斷。一旦流過換流閥的電流到零，閥即關(guān)斷。換流閥要有一定的過電流能力，通過健全換流閥的最大過電流發(fā)生在閥兩端間的直接短路，而過電流的幅值主要由系統(tǒng)短路容量和換流變壓器短路阻抗所決定。.換流閥應(yīng)能承受各種不同的過電壓，換流閥的耐壓設(shè)計(jì)應(yīng)考慮保護(hù)裕度。當(dāng)考慮到電壓的不均勻分布、過電壓保護(hù)水平的分散性以及其他換流閥內(nèi)非線性因素對閥應(yīng)力的影響時(shí)，保護(hù)裕度必須足夠大。避雷器是換流閥的正方向和反方向的主要保護(hù)，每一個(gè)單閥都由一個(gè)無間隙的ZnO避雷器保護(hù)。

對于操作沖擊過電壓，閥的耐受水平高于避雷器保護(hù)水平10% 對于雷電沖擊過電壓，閥的耐受水平高于避雷器保護(hù)水平10% 對于陡波頭沖擊過電壓，閥的耐受水平高于避雷器保護(hù)水平15%。.通常，換流閥的過電壓耐受能力是由每個(gè)晶閘管的耐壓水平通過多個(gè)元件串聯(lián)疊加來實(shí)現(xiàn)的，故在一定的元件耐壓水平參數(shù)下，換流閥的耐壓能力由晶閘管的串聯(lián)元件數(shù)所決定。閥臂中每個(gè)閥組件與一個(gè)飽和電抗器串聯(lián)，而該電抗器將承擔(dān)陡波沖擊的大部分過電壓和雷電沖擊的部分過電壓，而且平波電抗器還將限制從線路侵人的雷電波，上述兩種過電壓對閥臂串聯(lián)元件數(shù)并不是主要的控制因素。.操作沖擊是決定串聯(lián)元件數(shù)的主要因素。由于多個(gè)元件串聯(lián)和各元件對端部的雜散電容及元件特性的不均勻性，盡管有均壓回路，但仍會(huì)存在電壓分布不均勻，操作沖擊波的電壓分布不均勻系數(shù)，目前制造水平可達(dá)到1.05-1.10，這是決定閥臂最小串聯(lián)元件數(shù)時(shí)應(yīng)予以考慮的因素。.換流閥的另外一個(gè)重要的過電壓保護(hù)措施就是每個(gè)晶閘管元件配備的保護(hù)觸發(fā)功能(BOD)，保護(hù)水平的整定要求當(dāng)晶閘管元件兩端出現(xiàn)正向過電壓時(shí)，該保護(hù)立即動(dòng)作，對晶閘管實(shí)施有效的保護(hù)；而對于交流側(cè)故障產(chǎn)生的過電壓保護(hù)觸發(fā)不動(dòng)作，以利于直流系統(tǒng)的快速恢復(fù)，提高系統(tǒng)的安全性。從絕緣配合要求看，閥臂正向非重復(fù)阻斷電壓應(yīng)高于避雷器保護(hù)水平和最小正向保護(hù)觸發(fā)電壓(BOD)，閥臂的反向非重復(fù)阻斷電壓應(yīng)高于避雷器保護(hù)水平并滿足最小絕緣配合裕度要求。.晶閘管換流閥應(yīng)能耐受在負(fù)荷額定運(yùn)行工況、連續(xù)過負(fù)荷及短時(shí)過負(fù)荷工況下的直流電流，而且還應(yīng)具有一定的暫態(tài)過電流能力。其中連續(xù)過負(fù)荷、短時(shí)過負(fù)荷等穩(wěn)態(tài)工況下晶閘管換流閥的通流能力要求決定了冷卻系統(tǒng)容量選擇。而，各種暫態(tài)故障電流將決定晶閘管元件的最高允許結(jié)溫目前國際上的制造水平是:導(dǎo)致永久性損壞的極限結(jié)溫為300-400℃

，承受最嚴(yán)重故障電流后的最高結(jié)溫為190-250℃

。.五、換流閥的控制保護(hù)系統(tǒng)換流閥的觸發(fā)系統(tǒng)指控制系統(tǒng)發(fā)出指令至晶閘管控制極接受指令之間的全部環(huán)節(jié)。換流閥觸發(fā)系統(tǒng)向換流器發(fā)出一定的波形和相位，并滿足其他要求的門極觸發(fā)脈沖，對換流閥的觸發(fā)開通時(shí)刻(相位)進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)直流輸電系統(tǒng)的電流、電壓及功率的控制。.為了保證安全導(dǎo)通，晶閘管換流閥的觸發(fā)系統(tǒng)必須滿足的要求有: ①控制系統(tǒng)發(fā)出的觸發(fā)指令必須傳遞到不同高電位下的每個(gè)晶閘管級(jí); ②在晶閘管所處的電位下，需有足夠的能量來產(chǎn)生觸發(fā)脈沖; ③所有晶閘管必須同時(shí)接收到觸發(fā)脈沖。.觸發(fā)脈沖的具體參數(shù)視晶閘管制造商的不同而略有差別。目前，換流閥的觸發(fā)方式主要有光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)和光直接觸發(fā)兩種。光電轉(zhuǎn)換觸發(fā)把由換流閥控系統(tǒng)來的觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過光纜傳送到每個(gè)晶閘管級(jí)，在門極控制單元把光信號(hào)再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大后觸發(fā)晶閘管元件。光觸發(fā)工作原理是在晶閘管元件門極區(qū)周圍，有一個(gè)小光敏感區(qū)，當(dāng)一定波長的光被光敏感區(qū)吸收后，在硅片的耗盡層內(nèi)吸收光能而產(chǎn)生電子一空穴對，形成注入電流使晶閘管元件觸發(fā).換流閥運(yùn)行還需要相關(guān)的外圍設(shè)備——觸發(fā)與在線監(jiān)控裝置整個(gè)系統(tǒng)包括閥基電子設(shè)備(VBE)、晶閘管電子設(shè)備(TE板)、閥控(VC)和站控(SC)設(shè)備以及一些連接光纜.六、換流閥的冷卻系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)是晶閘管換流閥的一個(gè)重要組成部分，要確保在運(yùn)行中帶走換流閥產(chǎn)生的熱量，使晶閘管的結(jié)溫，以及電抗器、電阻等元件的溫度在允許范圍以內(nèi)特高壓直流換流閥通常采用空氣絕緣水冷卻方式。通常冷卻水系統(tǒng)又可以分為內(nèi)冷水系統(tǒng)和外冷水系統(tǒng)。. 內(nèi)冷水系統(tǒng)換流閥的內(nèi)冷卻水系統(tǒng)又稱為一次循環(huán)水。在換流閥第一次投運(yùn)前，必須向換流閥的內(nèi)冷卻回路注入一定數(shù)量的冷卻水，冷卻水管將閥內(nèi)所有元件的散熱器連接起來。較低溫度的冷卻水經(jīng)循環(huán)水泵加壓后，進(jìn)入冷卻水管，流入換流閥內(nèi)全部散熱器，吸收晶閘管元件及其輔助元件產(chǎn)生的熱量，水溫將升高。一次循環(huán)水經(jīng)過冷卻系統(tǒng)后，水溫降至初始值，開始下一個(gè)循環(huán)冷卻。.由于換流閥體處于幾百千伏的高電位上，一次循環(huán)水必須具有極低的電導(dǎo)率。工程經(jīng)驗(yàn)表明，電導(dǎo)率一般為0.1-0.5μS/cm，達(dá)到0.5μS/cm時(shí)換流閥須立即停運(yùn)。為此，內(nèi)冷卻水系統(tǒng)必須配置長期并聯(lián)去離子運(yùn)行的封閉式循環(huán)水處理支路。. 外冷卻系統(tǒng)換流閥外冷卻系統(tǒng)的主要功能是對一次循環(huán)進(jìn)行冷卻

使水溫降至初始值，再進(jìn)入換流閥體進(jìn)行循環(huán)冷卻。換流閥組對外冷卻系統(tǒng)的要求是提供足夠的冷卻容量，保證換流閥組安全可靠運(yùn)行。外冷卻系統(tǒng)有二次水噴淋冷卻(濕冷)和空氣強(qiáng)迫冷卻(干冷)兩種方式。800kV直流輸電工程均采用二次水噴淋冷卻方式.七、閥廳布置閥廳用于布置換流閥，根據(jù)換流閥塔的安裝方式，換流閥塔的安裝可以采用支撐結(jié)構(gòu)和懸掛式結(jié)構(gòu)。但是無論采用支撐結(jié)構(gòu)還是懸掛式結(jié)構(gòu)，直流換流閥都應(yīng)布置于干燥的、低污穢程度、帶通風(fēng)和空調(diào)、區(qū)域環(huán)境、溫度可控的室內(nèi)，閥廳內(nèi)呈微正壓以減少灰塵的進(jìn)入。除此之外，為了保證換流閥的安全、可靠運(yùn)行，閥廳還應(yīng)該為金屬屏蔽，以屏蔽外部的電磁干擾和閥工作時(shí)產(chǎn)生的干擾。.德寶工程換流閥設(shè)計(jì)12脈動(dòng)換流閥的主要電氣性能數(shù)據(jù)：參數(shù)名稱參數(shù)值額定直流功率1500MW額定直流電壓500kV最大穩(wěn)態(tài)直流電壓515kV額定直流電流3000A最小直流電流300A德寶工程12脈動(dòng)換流閥技術(shù)參數(shù).額定觸發(fā)角15°額定功率最大觸發(fā)角17.5°+0.5°額定功率最小觸發(fā)角12.5°-0.5°最小觸發(fā)角5°額定熄弧角17°額定功率的最大熄弧角17°+1°額定功率的最小熄弧角17°-1°最小熄弧角16°.德寶換流閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)德寶工程每個(gè)四重閥由4個(gè)單閥串聯(lián)組成，一個(gè)完整的單閥由3個(gè)晶閘管組件串聯(lián)而成，每個(gè)晶閘管組件包括2個(gè)閥段，因此一個(gè)四重閥包括12個(gè)晶閘管組件。2個(gè)晶閘管閥段在組件中間，電抗器單元在組件端部，每個(gè)硅堆與2個(gè)電抗器單元組成1個(gè)閥段。.德寶工程換流站的晶閘管組件每個(gè)硅堆設(shè)計(jì)有13只晶閘管元件，由串聯(lián)的晶閘管元件及散熱器壓裝成一個(gè)硅堆，串聯(lián)兩個(gè)飽和電抗器，再并聯(lián)一個(gè)沖擊均壓電容組成。冷卻水主管道和光纜槽均從閥頂部接入，這種結(jié)構(gòu)同時(shí)也考慮了地震應(yīng)力對四重閥塔的最小影響。閥頂部組件直接安裝在閥廳頂部的懸吊絕緣子上。.每個(gè)閥段包括晶閘管及其散熱器，壓裝結(jié)構(gòu)，阻尼回路，晶閘管控制和監(jiān)測板（TVM），閥電抗器以及沖擊均壓電容。大功率5英寸晶閘管能夠滿足額定電流容量，不需要并聯(lián)。阻尼回路由一只電容器和一只冷卻效率極高的直接水冷式電阻器串聯(lián)。這種技術(shù)使閥段內(nèi)的功率器件數(shù)盡可能的減少，致使組件及其內(nèi)部連線異常簡捷。更換晶閘管時(shí)無需斷開任何水接頭。.閥組件四周的鋁型材屏蔽罩，一方面滿足電磁屏蔽的功能，另一方面又作為閥段中所有器件的機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)架。組件內(nèi)的空間能夠完全滿足必須的爬電距離。這樣，也保證每個(gè)電器件都有自己充足獨(dú)立的空間，易于維修。冷卻水管道和光纜導(dǎo)槽在四重閥內(nèi)垂直安裝，滿足絕緣要求的同時(shí)均采用柔性連接，適當(dāng)?shù)叵{地震時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)位移。.晶閘管硅堆主要由端板、夾緊板、晶閘管、水冷散熱器和碟彈單元組成。兩個(gè)端板和兩個(gè)夾緊板將晶閘管、水冷散熱器和碟彈裝置支撐并固定起來。晶閘管與散熱器是間隔串聯(lián)在一起的，其每個(gè)接觸面都必須保證良好的接觸，以保證散熱和電聯(lián)接。.高壓直流輸電閥的冷卻水采用去離子水，電導(dǎo)率最大為0.5μs/cm。水路將閥各個(gè)不同電位的電器件連接起來，不同電位的金屬件之間的水路就有可能產(chǎn)生電解電流。因此，這些金屬件會(huì)受到電解腐蝕。為了解決這一問題，在水路的相應(yīng)位置安裝電極。這樣，水路的電位將與晶閘管閥的電位一致。從而避免了金屬件的電解腐蝕。.來自冷卻系統(tǒng)的冷卻水管連接到四重閥的上部，1進(jìn)1出水管由上部垂直向下進(jìn)入閥體。水管連接成彎曲形狀，增加了水流路徑長度，因此減小了水流流經(jīng)不同電位的單閥而產(chǎn)生的漏電流。彎曲形狀保證了不同電位的閥層間具有足夠的爬電距離。通過電解惰性鉑金電極控制水管中冷卻水的電位。.閥塔懸吊部分的作用是將組件、閥底屏蔽框機(jī)械的串聯(lián)在一起，組成一個(gè)水平方向可任意擺動(dòng)的柔性結(jié)構(gòu)，以滿足抗震、沖擊要求。閥塔層間連接選用標(biāo)準(zhǔn)的硅橡膠絕緣子，它除了具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度外，也保證了層與層之間需要的空氣絕緣距離和爬電距離。.德寶換流閥防火設(shè)計(jì)盡管換流閥設(shè)計(jì)采取了多種防火措施，著火的可能性依然存在。除了技術(shù)方面的問題，人為失誤（例如檢修時(shí)工具遺漏在換流閥上）也可能引起火災(zāi)事故。所以，防止火災(zāi)事故的進(jìn)一步擴(kuò)大尤為重要，換流閥在這方面采取了一些措施。.換流閥材料選擇時(shí)，需考慮材料的阻燃特性。換流閥所選的塑料材料幾乎都具有阻燃特性（根據(jù)UL94V-0標(biāo)準(zhǔn)），這意味著當(dāng)火源去除后，火很快熄滅，燃燒后跌落物不會(huì)引起火災(zāi)。一些少量零件（例如塑料螺釘）防火阻燃等級(jí)為UL94HB，但因其數(shù)量少，又分布于整閥中，引起火災(zāi)的可能性極小。.唯一不容忽視的是光纜，阻燃等級(jí)為UL94HB的部件，但光纜不是起火根源，并且采取了充分的屏蔽措施防止火災(zāi)。光纜被全部埋入光纜槽里，光纜槽為玻璃絲加強(qiáng)的環(huán)氧塑料，阻燃等級(jí)為UL94V-0。光纜槽裝有防火材料，以隔絕火的擴(kuò)散。.德寶換流閥電氣設(shè)計(jì)德寶工程換流站換流閥的絕緣水平換流閥電壓耐受能力.單閥串聯(lián)晶閘管元件數(shù)由下式確定： nmin=SIPL×kd×kim/VDSM=73.6 其中：

SIPL：跨閥的操作波保護(hù)水平；

kd：操作沖擊電壓下單閥的電壓分布系數(shù)； kim：操作沖擊電壓下的安全系數(shù)； VDSM：晶閘管斷態(tài)非重復(fù)峰值電壓； 考慮3%冗余取nmin=74，工程設(shè)計(jì)僅需要76只晶閘管串聯(lián)，本工程設(shè)計(jì)單閥為78只。單閥晶閘管串聯(lián)數(shù).LTT晶閘管的門極觸發(fā)由光脈沖完成。光脈沖是由閥底部電子柜（VBE）通過光纜系統(tǒng)直接觸發(fā)每個(gè)晶閘管的門極。因此，ETT閥中的晶閘管門極電子電路、輔助電源以及任何防止電磁干擾的設(shè)備（EMI）是不需要的。當(dāng)超過其允許電壓值時(shí)，集成在光觸發(fā)晶閘管內(nèi)的正向保護(hù)BOD觸發(fā)該晶閘管。外部的保護(hù)觸發(fā)回路常用于電觸發(fā)的晶閘管。光觸發(fā)晶閘管不再需要這些回路。阻尼均壓回路.閥飽和電抗器主要功能如下： ·限制晶閘管開通的電流上升率； ·限制晶閘管瞬態(tài)陡前波沖擊電壓； ·和阻尼電路配合，改善串聯(lián)聯(lián)接的晶閘管間的電壓不均勻分布電抗器參數(shù)及外型的設(shè)計(jì)原則： 視每個(gè)閥組件中的器件數(shù)量而定，折衷選取最小值重量要易于維護(hù)和檢修。每個(gè)閥段設(shè)計(jì)有兩臺(tái)電抗器。閥飽和電抗器.為確保因雜散電容的影響，造成瞬態(tài)陡波沖擊在閥段間的不均勻分布，每個(gè)閥段并聯(lián)一個(gè)5.5nF的沖擊電容,內(nèi)部絕緣采用為氮?dú)夂蚐F6氣體，護(hù)套為硅橡膠并設(shè)計(jì)有一定的爬電距離，電壓與13個(gè)晶閘管串聯(lián)時(shí)閥段電壓在各種電壓應(yīng)力下的電壓相匹配，組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了沖擊電容與周圍帶電體的空氣間隙。組件均壓電容.德寶換流閥保護(hù)換流閥為四重閥結(jié)構(gòu)，但保護(hù)設(shè)計(jì)的原則是對每一個(gè)單閥進(jìn)行的。每個(gè)單閥由78只3000A/8kV的LTT晶閘管串聯(lián)而成。晶閘管為電力半導(dǎo)體器件，對電壓、電流的過載能力較低，通常當(dāng)其兩端電壓超過其可重復(fù)電壓時(shí)在幾個(gè)周波內(nèi)就可能導(dǎo)致其損壞。在晶閘管的串聯(lián)應(yīng)用中上述問題尤為突出。已損壞的晶閘管將不承擔(dān)電壓，勢必造成其余晶閘管承擔(dān)電壓的增加，依次類推，有可能造成雪崩導(dǎo)致全閥擊穿，為此作為第一級(jí)保護(hù)，每個(gè)單閥均并聯(lián)一個(gè)閥避雷器。避雷器保護(hù).在德寶工程中，考慮每個(gè)單閥去掉3個(gè)冗余其耐壓水平為：8kV75=600kV，考慮到晶閘管均壓的不均勻性，在設(shè)計(jì)上確定的閥實(shí)際耐壓水平為：571.4kV。閥避雷器保護(hù)動(dòng)作值設(shè)定為：496.3kV，即在閥耐壓水平的87%左右閥避雷器保護(hù)動(dòng)作從而有效保護(hù)閥.作為第二級(jí)保護(hù)，換流閥通常在每個(gè)LTT晶閘管內(nèi)集成了一個(gè)BOD器件（BreakOverDiode）作為該晶閘管的正向保護(hù)。BOD動(dòng)作電壓為7500V100V。整閥的BOD正向保護(hù)水平為750075=562.5kV。考慮到BOD動(dòng)作的分散性和晶閘管均壓的不均勻性，設(shè)計(jì)確認(rèn)的BOD保護(hù)動(dòng)作值為536kV。BOD保護(hù).晶閘管在電流過零關(guān)斷后，由于結(jié)電容存在一個(gè)反向恢復(fù)電流，這就需要一定的反向恢復(fù)時(shí)間。在反向恢復(fù)期內(nèi)載流子依然很活躍，過高的du/dt導(dǎo)致反向恢復(fù)電流過大，造成硅片局部過熱而損壞晶閘管。這時(shí)必須使晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，使其免受過高du/dt的損壞。因此，在換流閥中設(shè)計(jì)了RPU單元對晶閘管在反向恢復(fù)期進(jìn)行保護(hù)。反向恢復(fù)期保護(hù).德寶工程中LTT晶閘管反向恢復(fù)期為：300s400s。設(shè)計(jì)最終考慮3倍的裕度，保護(hù)區(qū)間設(shè)定為1.3ms。du/dt動(dòng)作值設(shè)定為100V/s。.電流保護(hù) 晶閘管換流閥的電流保護(hù)是： ——過電流保護(hù)； ——短路電流保護(hù)； ——換相故障保護(hù)； ——誤觸發(fā)過流保護(hù)。漏水保護(hù)

——膨脹水箱煙霧報(bào)警系統(tǒng)其它保護(hù).晶閘管冗余和可靠性冗余量必須滿足下面要求： （1）在運(yùn)行的12個(gè)月中，一個(gè)完整12脈動(dòng)換流閥，不能有多于一個(gè)閥的冗余量被耗盡。德寶工程設(shè)計(jì)值：晶閘管損壞最大量是3只。 （2）冗余量不能小于閥整個(gè)晶閘管數(shù)量3%，德寶工程設(shè)計(jì)值：3只晶閘管級(jí)冗余是78只晶閘管級(jí)的3.8%。.晶閘管閥的短路電流能力閥短路有后續(xù)閉鎖，浪涌電流、重復(fù)電壓、晶閘管結(jié)溫和時(shí)間的關(guān)系曲線.閥短路無后續(xù)閉鎖，浪涌電流、重復(fù)電壓、晶閘管結(jié)溫和時(shí)間關(guān)系曲線.晶閘管監(jiān)視系統(tǒng)晶閘管故障監(jiān)測系統(tǒng)主要功能是在線監(jiān)測晶閘管、阻尼均壓電路、晶閘管電子線路、光信號(hào)傳輸系統(tǒng)及光纜的故障。它是處于地電位的閥底部電子設(shè)備柜（VBE）的一部分。晶閘管故障監(jiān)測系統(tǒng)將光纜送來的閥上的回報(bào)信號(hào)進(jìn)行估值計(jì)算。正常運(yùn)行時(shí)，該系統(tǒng)能夠在每個(gè)周波內(nèi)檢測出閥上的任何故障。但對同一故障連續(xù)檢測三次，當(dāng)其完全相同時(shí)才預(yù)以確認(rèn)，以防故障的誤判別。.晶閘管、晶閘管電壓監(jiān)測板TVM、光纜以及保護(hù)觸發(fā)（BOD）故障時(shí)都能被打印出來，并標(biāo)明故障發(fā)生的日期、時(shí)間、原因以及晶閘管級(jí)的位置。當(dāng)損壞的晶閘管達(dá)到閥的冗余時(shí)，就會(huì)發(fā)出一個(gè)報(bào)警信號(hào)。超過冗余時(shí)，將危及閥的安全運(yùn)行，此時(shí)發(fā)出換流器停機(jī)的跳閘信號(hào)。.

LTT閥觸發(fā)和監(jiān)測系統(tǒng)框圖.晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)VBE的核心是以微處理器為主的晶閘管控制和監(jiān)測單元，簡稱TC&M。每柜中有兩套完全相同的TC&M系統(tǒng)，即系統(tǒng)1和系統(tǒng)2。兩個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立工作互為熱備用。運(yùn)行系統(tǒng)有效控制全部輸出，備用系統(tǒng)處于熱備用狀態(tài)。在運(yùn)行中兩個(gè)系統(tǒng)除自檢外還進(jìn)行互檢。當(dāng)運(yùn)行系統(tǒng)故障后，備用系統(tǒng)能自動(dòng)切換入運(yùn)行狀態(tài)，無需停機(jī)。另外VBE中還有光發(fā)送、光接收、RPU控制電子線路板以及和外部控制與保護(hù)系統(tǒng)的接口。.在高壓閥上，每個(gè)閥段13個(gè)晶閘管具有一臺(tái)混合光耦合器MSC。MSC直接接收由VBE中激光二極管發(fā)出的觸發(fā)光脈沖。在此混合并均勻分配然后發(fā)送給與其相連的13個(gè)晶閘管的光控門極。每個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖寬度為10s。光功率不小于40mW。另外，在晶閘管的反向恢復(fù)期內(nèi)，MSC也接收RPU發(fā)出的保護(hù)觸發(fā)光脈沖。同樣將其均勻分配發(fā)送給與其相連的13個(gè)晶閘管，直接觸發(fā)該閥段，進(jìn)行保護(hù)。.光發(fā)送板屬VBE的一部分，分別裝在3塊不同扳子的激光二極管，在TCM的控制下，同時(shí)發(fā)出觸發(fā)光脈沖送往閥上的MSC。在這里混合再均勻分配后觸發(fā)一個(gè)閥段的每個(gè)晶閘管，光發(fā)送板是三取二的冗余系統(tǒng)，3路板中只要任意兩路正常就能保證正常觸發(fā)，故障的一塊板可隨意拆下檢修或交換。光發(fā)送板.光接收板屬VBE的一部分，接收從閥上TVM發(fā)來的“正向門檻達(dá)到”、“負(fù)電壓建立”、“BOD動(dòng)作”三個(gè)回報(bào)信號(hào)和一個(gè)附加的光發(fā)送系統(tǒng)試驗(yàn)回報(bào)信號(hào)。在這里經(jīng)光——電轉(zhuǎn)換后供TCM監(jiān)測讀取。RPU控制板屬VBE的一部分，在TCM的控制下，在晶閘管的反向恢復(fù)期啟動(dòng)閥上的RPU保護(hù)電路。光接收板及RPU控制板.換流閥控制系統(tǒng)框圖.閥冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)每個(gè)閥塔有獨(dú)立的供水管，包括一路進(jìn)水管和一路出水管，進(jìn)水管和出水管從閥頂部到底部貫穿閥塔每個(gè)組件中進(jìn)出水管與主水管的連接均采用并聯(lián)方式，每個(gè)晶閘管散熱器、阻尼電阻回路和單個(gè)電抗器與主水管的連接也采用并聯(lián)方式。水的均壓通過鉑金電極完成，鉑金電極插在每個(gè)組件的水管中和地電位處。.在閥組件設(shè)計(jì)中晶閘管采用兩面冷卻的方式，在晶閘管的兩邊都有一個(gè)鋁制的散熱器。而且連接晶閘管的水路采用并聯(lián)連接的方式，保證晶閘管兩側(cè)散熱器的進(jìn)水都是涼冷卻水（不同于串聯(lián)連接中一側(cè)是冷水，另一側(cè)是熱水），冷卻效果好。在晶閘管硅堆兩端，支水管的相應(yīng)位置裝有鉑電極，這樣布置能夠保證在晶閘管散熱器與支水管連接的支路水管兩端不會(huì)產(chǎn)生電壓差，避免散熱器由于電解電流而引起電腐蝕。.晶閘管閥水路連接.HVDC換流閥試驗(yàn)試驗(yàn)是控制產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段，晶閘管換流閥的試驗(yàn)包括：換流閥型式試驗(yàn)、例行試驗(yàn)、抽樣試驗(yàn)、長期老化試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)。對于HVDC換流閥的試驗(yàn)，通常依據(jù)IEC60700-1，1998的有關(guān)規(guī)定。不同的換流閥供應(yīng)商對其質(zhì)量控制都有其相應(yīng)獨(dú)特的要求，根據(jù)換流閥的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，由換流閥供應(yīng)商制定換流閥型式試驗(yàn)規(guī)范，業(yè)主、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、監(jiān)造商、供應(yīng)商共同討論認(rèn)可型式試驗(yàn)規(guī)范。.換流閥型式試驗(yàn)換流閥型式試驗(yàn)分為運(yùn)行型式試驗(yàn)和絕緣型式試驗(yàn)。（1）試品運(yùn)行型式試驗(yàn)試品——單閥或與單閥數(shù)量相當(dāng)?shù)木чl管組件、電抗器組件。絕緣型式試驗(yàn)試品——獨(dú)立完整的換流閥結(jié)構(gòu)。所有的試品應(yīng)適用相同的閥或組件。.2）試驗(yàn)順序絕緣型式試驗(yàn)→運(yùn)行型式試驗(yàn)3）實(shí)驗(yàn)程序

IEC600604）試驗(yàn)依據(jù)

IEC60700-11998、5）型式試驗(yàn)?zāi)康慕^緣型式試驗(yàn)試驗(yàn)：檢驗(yàn)換流閥高電壓下的性能運(yùn)行型式試驗(yàn)：檢驗(yàn)換流閥的開通、關(guān)斷及與電流特性有關(guān)的性能。.6）成功型式試驗(yàn)的判據(jù)——任何一項(xiàng)型式試驗(yàn)后，如果短路的晶閘管級(jí)數(shù)大于1，則未通過型式試驗(yàn)?！魏我豁?xiàng)型式試驗(yàn)后，如果有1級(jí)晶閘管短路，允許需修復(fù)損壞的晶閘管級(jí)，重新進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)。——在重復(fù)進(jìn)行某項(xiàng)型式試驗(yàn)時(shí)，如果再次發(fā)生任何一級(jí)或多級(jí)晶閘管短路，則未通過型式試驗(yàn)?！獞?yīng)對閥或閥組件進(jìn)行檢查。如果試驗(yàn)中或試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)損壞的晶閘管級(jí)或附件，在下一項(xiàng)試驗(yàn)前允件更換?！捎跈z查導(dǎo)至的短路晶閘管級(jí)也應(yīng)按上述規(guī)定納入判據(jù)中。.6）成功型式試驗(yàn)的判據(jù)——除短路的晶閘管級(jí)外，在型式試驗(yàn)以及隨后進(jìn)行的檢查中出現(xiàn)參數(shù)改變但尚未短路的晶閘管級(jí)數(shù)不能超過一個(gè)完整閥中全部晶閘管級(jí)數(shù)的3%。關(guān)于整體閥的型式試驗(yàn)判據(jù)：——在試驗(yàn)中閥的外部閃絡(luò)，閥冷卻系統(tǒng)的損壞以及觸發(fā)脈沖傳輸和分配系統(tǒng)的任何絕緣材料的擊穿都是不允許的。——任何元件、導(dǎo)體及其接頭的溫度，附近物體的表面溫度都不能超過設(shè)計(jì)允許值。.換流閥絕緣型式試驗(yàn)1）閥基絕緣型式試驗(yàn)：閥的兩個(gè)主要端子應(yīng)連接在一起，直流電壓施加在連接在一起的兩個(gè)端子和地之間。試驗(yàn)項(xiàng)目試品——直流耐壓試驗(yàn)——交流耐壓試驗(yàn)——操作沖擊波耐壓試驗(yàn)——雷電沖擊波耐壓試驗(yàn)——陡波頭沖擊波耐壓試驗(yàn)考核目的：檢查閥支承結(jié)構(gòu)（包括閥支承結(jié)構(gòu)內(nèi)的冷卻介質(zhì)管道，光纖通道等）具有足夠的內(nèi)部絕緣能力，能耐受所規(guī)定的各種試驗(yàn)電壓，并能保證在過電壓條件下的局部放電不超過規(guī)定值。

閥基.閥基直流耐壓試驗(yàn)試驗(yàn)電壓：UDC1=±Udms﹡1.6*katm

時(shí)間1分鐘UDC2=±Udms﹡1.3*katm

時(shí)間3小時(shí)，在最后1小時(shí)測局部放電量Udms：出現(xiàn)在閥支撐上穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電壓的直流分量的最大值。對于雙重閥結(jié)構(gòu)高12脈動(dòng)雙重閥Udms=UDCmax/4*3，對于四重閥結(jié)構(gòu)Udms=UDCmax/2。Katm：大氣修正系數(shù).閥基交流耐壓試驗(yàn)試驗(yàn)電壓：UAC1=±Ums﹡1.3*Katm

時(shí)間1分鐘UAC1=±Ums﹡1.15*Katm

時(shí)間30分鐘，在規(guī)定的30分鐘試驗(yàn)期間內(nèi)，測量局部放電量Ums：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行（包括換向過沖）期間閥支撐上的最大重復(fù)運(yùn)行電壓的峰值。Katm：大氣修正系數(shù).閥基操作沖擊波耐壓試驗(yàn)正負(fù)極性各3次。采用符合IEC60060的標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波形。試驗(yàn)電壓的選擇應(yīng)符合HVDC直流站的絕緣配合,試驗(yàn)時(shí)考慮大氣修正系數(shù)及一定的試驗(yàn)安全系數(shù)。對于雙重閥結(jié)構(gòu)，高12脈動(dòng)閥組的閥基操作沖擊波耐受電壓以高12脈動(dòng)橋6脈動(dòng)母線避雷器操作保護(hù)水平為依據(jù)。對于四重閥結(jié)構(gòu)，高12脈動(dòng)閥組的閥基操作沖擊波耐受電壓以雙12脈動(dòng)橋400kV母線避雷器操作保護(hù)水平為依據(jù)。波形：250/2500us.閥基雷電沖擊波耐壓試驗(yàn)正負(fù)極性各3次。采用符合IEC60060的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波形。試驗(yàn)電壓的選擇應(yīng)符合HVDC直流站的絕緣配合,試驗(yàn)時(shí)考慮大氣修正系數(shù)及一定的試驗(yàn)安全系數(shù)。對于雙重閥結(jié)構(gòu)，高12脈動(dòng)閥組的閥基雷電沖擊波耐受電壓以高12脈動(dòng)橋6脈動(dòng)母線避雷器雷電保護(hù)水平為依據(jù)。對于四重閥結(jié)構(gòu)，高12脈動(dòng)閥組的閥基雷電沖擊波耐受電壓以雙12脈動(dòng)橋400kV母線避雷器雷電保護(hù)水平為依據(jù)。波形：1.2/50us.閥基陡波頭沖擊波耐壓試驗(yàn)正負(fù)極性各3次。試驗(yàn)電壓的選擇應(yīng)符合HVDC直流站的絕緣配合,試驗(yàn)時(shí)考慮大氣修正系數(shù)及一定的試驗(yàn)安全系數(shù)。對于雙重閥結(jié)構(gòu)，高12脈動(dòng)閥組的閥基陡波沖擊波耐受電壓以高12脈動(dòng)橋6脈動(dòng)母線避雷器陡波保護(hù)水平為依據(jù)。對于四重閥結(jié)構(gòu)，高12脈動(dòng)閥組的閥基陡波沖擊波耐受電壓以雙12脈動(dòng)橋400kV母線避雷器陡波保護(hù)水平為依據(jù)。波形：1200kV/us.2）多重閥(MVU)的絕緣型式試驗(yàn)：MVU高壓端子和地之間試驗(yàn)項(xiàng)目試品——直流耐壓試驗(yàn)——操作沖擊波耐壓試驗(yàn)——雷電沖擊波耐壓試驗(yàn)——陡波頭沖擊波耐壓試驗(yàn)考核目的：驗(yàn)證多重閥單元整體結(jié)構(gòu)以及多重閥中各單閥之間具有足夠的絕緣強(qiáng)度，考核絕緣配合，包括電暈和局部放電特性。MVU（四重閥或雙重閥）.多重閥的絕緣試驗(yàn)除應(yīng)完全滿足IEC60700-1，1998中第7款的要求外，還應(yīng)滿足以下要求：(1)

如果在多重閥中安裝有閥避雷器，在試驗(yàn)中應(yīng)僅裝設(shè)閥避雷器外套。多重閥中可以不安裝全部的閥組件，但需包含均壓電路或補(bǔ)償電容以確保試驗(yàn)中電壓的適當(dāng)分布。(2)

多重閥中應(yīng)包含所有冷卻設(shè)備和控制設(shè)備，連接被試模塊和處于地電位的元件，試驗(yàn)中的冷卻介質(zhì)參數(shù)（電導(dǎo)率、流量、溫度）應(yīng)與運(yùn)行時(shí)相同。.MVU直流耐壓試驗(yàn)試驗(yàn)電壓：UDC1=±Udmm﹡1.6*katm

時(shí)間1分鐘UDC2=±Udmm﹡1.3*katm

時(shí)間3小時(shí)，在最后1小時(shí)測局部放電量，局部放電的要求參見IEC60700-1，Udms：出現(xiàn)在MVU高壓端子和地之間的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電壓的直流分量的最大值。Katm：大氣修正系數(shù).MVU操作沖擊耐壓試驗(yàn)采用符合IEC60060的標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波形試驗(yàn)電壓：Ut=SIPLTh*k1*katmSIPLTh：MVU高壓端子和地之間的避雷器操作波保護(hù)水平Katm：大氣修正系數(shù)k1：試驗(yàn)安全系數(shù),建議采用1.15.MVU雷電沖擊耐壓試驗(yàn)采用符合IEC60060的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波形試驗(yàn)電壓：Ut=LIPLTh*k1*katmLIPLTh：MVU高壓端子和地之間的避雷器操作波保護(hù)水平Katm：大氣修正系數(shù)k1：試驗(yàn)安全系數(shù),建議采用1.15.MVU陡波頭沖擊耐壓試驗(yàn)采用符合IEC60060的標(biāo)準(zhǔn)陡前沖擊電壓波形試驗(yàn)電壓：Ut=SFIPLTh*k1*katmSFIPLTh：MVU高壓端子和地之間的避雷器（CB2）陡波頭保護(hù)水平Katm：大氣修正系數(shù)k1：試驗(yàn)安全系數(shù)，建議采用1.2.3）閥的絕緣型式試驗(yàn)：單閥的主端子和地之間試驗(yàn)項(xiàng)目試品——直流耐壓試驗(yàn)——交流耐壓試驗(yàn)——操作沖擊波耐壓試驗(yàn)——雷電沖擊波耐壓試驗(yàn)——陡波頭沖擊波耐壓試驗(yàn)——濕態(tài)操作沖擊波耐壓試驗(yàn)——濕態(tài)直流耐壓試驗(yàn)——非周期觸發(fā)試驗(yàn)考核目的：驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的閥在各種過電壓下（直流、交流工頻、操作沖擊波、雷電沖擊波和陡波頭沖擊波過電壓以及非周期觸發(fā)）的特性。

單閥.通過這些試驗(yàn)表明：閥具有足夠的絕緣水平，能夠耐受所規(guī)定的各種過電壓。閥內(nèi)部的各種過電壓保護(hù)功能正確。在正常情況下不產(chǎn)生局部放電，在高的過電壓情況下，局部放電強(qiáng)度應(yīng)在所規(guī)定的范圍內(nèi)。內(nèi)部阻尼均壓回路的額定容量足夠大。在各種過電壓（包括過電壓保護(hù)動(dòng)作的情況）下，閥內(nèi)任何部件，包括晶閘管級(jí)和飽和電抗器等，實(shí)際承受的電壓不超過其電壓耐受能力。各種電子回路具有足夠的干擾能力，功能正確。閥能在規(guī)定的過電壓下觸發(fā)而不發(fā)生損壞。當(dāng)電流從與閥并聯(lián)的閥避雷器上向閥轉(zhuǎn)換時(shí)，閥應(yīng)具有足夠的通流能力。.單閥直流耐壓試驗(yàn)試驗(yàn)電壓：UDC1=±UdN﹡1.6

時(shí)間1分鐘UDC2=±UdN﹡0.8

時(shí)間3小時(shí)，在最后1小時(shí)測局部放電量，局部放電的要求參見IEC60700-1，UdN：6脈動(dòng)橋的額定電壓.單閥交流耐壓試驗(yàn)試驗(yàn)電壓參照IEC60700-1，1998單閥操作沖擊試驗(yàn)采用符合IEC60060的標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波形試驗(yàn)電壓：Ut=SIPL*k1SIPL：閥端避雷器（V）操作波保護(hù)水平k1：試驗(yàn)安全系數(shù)，建議采用1.15.單閥雷電沖擊試驗(yàn)采用符合IEC60060的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波形試驗(yàn)電壓：Ut=LIPL*k1SIPL：閥端避雷器（V）雷電沖擊