摘要：随着我国对能源应用需求的不断增大，以及国家电网建设的实际需要，当前我国正在致力于开发包括±1100kV、6250A等在内的，具有大容量特性的特高压直流换流阀技术，并且在此基础上对特高压直流换流阀试验能力进行有效提升，使得换流阀的运行更加安全、稳定、高效。进而通过充分运用成本低廉、适宜长距离、大容量输送的特高压直流输电技术以有效完成实现洲际能源互联的目标。在此背景下，本文将通过对现阶段特高压直流换流阀试验能力进行简单介绍，分别从绝缘和运行试验能力出发，对特高压直流换流阀试验能力提升技术进行分析研究，并通过相关试验验证的方式检验其能否有效提升特高压直流换流阀试验能力。
关键词：特高压；直流换流阀；试验能力；提升技术
引言：在我国社会经济发展速度不断加快之下，我国的用电需求量越来越大，开发特高压直流换流阀技术已经势在必行。该技术因其使用过程中不会出现占地面积过大、额外增加输电线路等问题，因此能够在有效控制成本的基础之上使得我国能够有效面对电流量大、损耗严重、温升过大和过快等一系列问题，真正推动我国电力建设实现长久稳定发展。因此本文将简要分析研究特高压直流换流阀试验能力提升技术。
一、现阶段特高压直流换流阀试验能力基本情况
本文以某实验室为例，通过对实验室的外观以及运行试验数据进行分析，了解到当前我国特高压直流换流阀试验能力良好，在±800kV/5000A的换流阀试验要求之下，特高压直流换流阀中的试验设备运行情况良好，试验能力也基本能够符合相关标准要求。譬如说在±1100kV的高压阀厅绝缘试验当中，阀支架、多重阀以及单阀的操作冲击电压分别为1630kV、2105kV以及632kV，在雷电冲击电压方面，三者的数值分别为1800kV、2352kV和587kV。而一旦换流阀绝缘试验需求超过了±1100kV,则现有的绝缘试验装置并不能够有效提供良好的试验能力，因此研究特高压直流交换阀试验能力提升技术具有十分重要的现实意义[1]。
二、特高压直流交换阀试验能力提升技术
（一）绝缘试验能力
1.直流耐压试验装置
在提升绝缘试验能力方面，首先需要优化升级直流耐压试验装置，该装置的额定电压为±2400kV，试验装置长9.5m，宽8.3m、高20.3m，顶屏蔽罩到实验室的最顶端和四周墙壁最短距离为8.8m。通过使用专业软件对空间电场进行高仿真建模，能够有效了解到当直流电压为1795kV情况下，电场会在屏蔽罩的表面以何种方式进行分布。在此基础上通过试验了解到空气的击穿场强为30kV/cm，但其最高电场强度只有不到22kV/cm，当电压从原来的1795kV升高至1840kV情况下，实验室顶部钢梁最尖的位置会同直流耐压试验装置之间产生放电，因此其难以达到±1100kV下试验特高压直流交换阀的标准要求。而为了能够有效保障试验大厅可以顺利完成试验，需要对现有的试验大厅顶端的屏蔽系统进行优化升级，在重新分布直流装置场强之后保障所有的最高场强均不会超过30kV/cm，而在此后的直流耐压试验当中，在超过1900kV的情况下试验装置依旧保持正常状态，此时其已经能够有效完成直流耐压试验[2]。
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2.冲击电压试验装置
仍然以该实验室为例，在尚未对其中的冲击装置进行升级改造之前，如果装置的输出操作冲击电压峰值超过1900kV，同样会出现放电情况，即墙壁与冲击本体的屏蔽罩产生放电，这也意味着其无法顺利完成冲击电压试验，更无法达到±1100kV下试验多重阀冲击电压的相关要求。通过测量后我们发现冲击本体距离墙壁基本保持在10cm以上的空气距离，而其在与墙壁进行放电过程中会先经历电晕和先导放电之后，才会出现主放电。因此通过调整场强裕度并对屏蔽罩放电进行严控，从理论上来说能够有效避免出现放电情况。因此本文在使用与优化直流耐压试验装置相同的方法之下，分析出具体的电磁场数值，并配合使用伽辽金边界元法对屏蔽罩表面曲率进行优化，从而在对其进行最小化处理的基础之上使得阀厅能够拥有更大的空气净距，进而有效保障其能够顺利完成±1100kV下试验多重阀冲击电压。
（二）运行试验能力
1.试验回路
通过使用合成试验的方式，在运行试验装置当中将使用高电压、大电流源和故障电流源以及冲击电压这四个回路。而为了能够使得试验回路能够有效保障运行试验能力的提升，并且不会对之直流输电工程造成不良影响，本文将直流电流以及故障电流设备的目标电流分别设定为7500A和60kA，并且尽可能提高设备的冷却能力和整流变压器容量，从而使得平波电抗器的电感值能够实现进一步优化。
2.升级方案
本文在提升故障电流试验能力方面，将选用立足于现有振荡电路之上，通过进行放电回路的叠加从而有效保障其能够到达目标电流峰值的升级方案。这主要是由于通过后期计算我们可以得知，试验回路在于实际工程电流峰值保持一致的基础之上，二者的I2t值也基本上能够保持一致。通过叠加回路的方式在实现故障电流峰值最大化的同时，可以有效实现相关试验性能提升的目的。
（三）试验验证
本文选择使用±1100kV/5500A和±800kV/6520A这两种换流阀分别进行绝缘试验和运行试验，这两种换流阀的阀塔结构均为二重阀塔，前者的每一个单阀当中均包含5个模块，而后者则要少一个模块即只有4个模块。同时±1100kV/5500A换流阀中拥有三个冗余晶闸管和20台饱和电抗器，而±800kV/6520A换流阀当中则拥有四台饱和电抗器，同时使用了超大功率的晶闸管。在对1100kV/5500A换流阀进行绝缘试验的过程当中，将直流耐压从1800kV一直调高至2100kV，并且保障雷电冲击不低于2350kV的情况下，绝缘试验装置一直保持良好状态，未出现任何异常情况。而在对±800kV/6520A换流阀进行运行试验过程中也未曾出现异常情况，因此验证了经过优化升级的装置确实能够有效提升试验能力[3]。
结束语：总而言之，实验室中的屏蔽系统进行优化，并调整了原有的屏蔽罩曲率半径，使得直流耐压以及冲击电压的实验装置试验能力均得到有效提升，经过优化升级后的实验装置可以轻松达到特高压换流阀绝缘试验的要求；而通过灵活运用先进的故障电流拓扑，也使得额定电流和故障电流峰值均实现优化，从而能够有效符合运行换流阀试验相关标准要求。在此后的实验验证过程中，试验结果良好，意味着使用的相关技术确实能够有效提升特高压直流换流阀试验能力，因此本文提出的技术以及方法思路等均具有较好的实用性和可靠性。
参考文献：
[1]查鲲鹏，王高勇，高冲. 特高压直流换流阀试验能力提升技术[J]. 电力建设，2015，09:62-68.
[2]刘士利，魏晓光，曹均正，查鲲鹏，王高勇，宗文志. ±1100kV特高压直流换流阀冲击电压试验能力研究[J]. 中国电机工程学报，2016，28:161-167+24.
[3]欧阳文敏，肖万芳，王治翔，张静，纪锋，周建辉. ±800kV/6250A特高压直流换流阀研制[J]. 电网技术，2017，03:1-6.
论文作者:黄龙观
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/9
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