[發明專利]一種換流閥閥冷系統內冷水入閥溫度高保護方法

有效

• 申請號: 201610662733.0
• 申請日: 2016-08-12
• 公開（公告）號: CN106253220B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 王振;陳歡;國建寶;彭德輝
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心
• 主分類號: H02H5/04
• 分類號: H02H5/04
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司44001
• 代理人: 黃培智

技術領域

本發明涉及電力系統換流閥冷卻控制領域，尤其涉及一種高壓或特高壓直流輸電系統用換流閥冷卻系統內冷水入閥溫度高保護的方法。

背景技術

高壓或特高壓直流輸電用換流閥目前主要采用晶閘管串聯形式組成，其核心元器件晶閘管的工作狀態密切依賴于其芯片(硅)的溫度，即結溫。當結溫升高時，硅的介電能力減弱，耐疲勞能力降低，其主要表現為耐壓能力降低、反向恢復電荷增加以及使用壽命降低等。總之，晶閘管的結溫既影響換流閥的運行可靠性，又影響其使用壽命。在晶閘管運行過程中，晶閘管芯片的溫升主要由芯片自身工作產生的損耗引起。因此，高壓或特高壓直流輸電晶閘管閥配有水冷電阻將其工作損耗帶走，同時在閥冷系統控制保護中配置有內冷水入閥溫度高保護，但目前國內閥冷系統控制保護設備廠家的普遍做法是在內冷水入閥口的內冷水管道處裝設三個溫度傳感器，當其中任意兩個溫度傳感器的溫度超過報警定值時則報警，超過跳閘定值時則閉鎖直流輸電系統，以控制晶閘管穩態運行結溫在限制值90℃以下。這種換流閥冷卻系統內冷水入閥溫度高保護方法沒有考慮晶閘管實際通態損耗，只考慮額定直流電流工況下的通態損耗。當直流輸電系統在額定直流以下工況下運行時，這種保護方法降低了運行裕度；當直流輸電系統在額定直流以上工況下運行(1.2倍過負荷運行)時，這種保護方法可能存在導致晶閘管結溫超過限制值90℃的風險，損壞晶閘管或縮短晶閘管使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中存在的問題，提出一種提高并聯混合直流輸電系統換相失敗抵御能力的協調控制策略。

為達到上述發明的目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種換流閥閥冷系統內冷水入閥溫度高保護方法，

所述閥冷系統包括閥冷控制保護系統，閥冷控制保護系統從極控設備引入直流輸電系統實時直流電流，并與內冷水管道內設的三個冗余溫度傳感器信號連接，所述閥冷控制保護系統用以發出報警信號、發出跳閘指令閉鎖直流輸電系統；

所述保護方法包括：

步驟1、換流閥冷卻系統投入運行后，閥冷控制保護系統讀取內冷水管道入閥處三個冗余溫度傳感器的溫度值，如果溫度傳感器采樣回路電流值小于4mA或者大于20mA，則認為該溫度傳感器故障，否則認為該溫度傳感器正常運行；

步驟2、如果三個冗余溫度傳感器都正常運行，則從三個冗余溫度傳感器中選取一個最大的溫度值作為內冷水實時入閥溫度，即實時入閥溫度

Tν_CW＝MAX(B101、B102、B103)，以B101表示第一冗余溫度傳感器的溫度值，B102表示第二冗余溫度傳感器的溫度值，B103表示第三冗余溫度傳感器的溫度值，MAX(B101、B102、B103)則表示從第一至第三冗余溫度傳感器的溫度值中選取最大的溫度值；如果有一個或者兩個溫度傳感器故障，就從剩下的正常運行溫度傳感器中選取一個最大的溫度值作為內冷水實時入閥溫度；如果三個溫度傳感器都故障，閥冷控制保護系統發跳閘命令，閉鎖直流輸電系統；

步驟3、讀取直流輸電系統該極的實際電流值I_dH，計算出換流閥晶閘管的實時通態損耗P_TH0＝(1.32V+0.29mΩ×I_dH)×I_dH/3；

步驟4、利用步驟3計算出的換流閥晶閘管實時通態損耗P_TH0以及晶閘管動態損耗P_TH.dyn，所述晶閘管損耗P_TH.dyn只與晶閘管的型號有關，因此在實際直流輸電工程中，對于一個具體換流閥，其晶閘管損耗P_TH.dyn是一個常數，計算出換流閥晶閘管的實際損耗：P_TH.1＝P_TH0+P_TH.dyn；

步驟5、計算晶閘管結到散熱器的接觸熱阻與散熱器到進水間的接觸熱阻的和，得出總熱阻R_TH，對于一個特定的工程，晶閘管結到散熱器的接觸熱阻以及散熱器到進水間的接觸熱阻都是一個常數，其中，散熱器到進水間的接觸熱阻主要與內冷水的水流速度有關；

步驟6、根據步驟2、4、5計算出的結果，利用公式計算出換流閥晶閘管的實際結溫：Tν_J＝Tν_CW+P_TH.1·R_TH；