高岭背靠背工程换流阀电气设计

0 引言

    东北——华北联网高岭背靠背换流站工程（高岭背靠背工程）是西电公司承担的国家重点工程，其中晶闸管换流阀是高岭背靠背工程换流站的核心设备，高岭背靠背工程实现东北——华北电网的联网，是西安西电电力整流器有限责任公司（西整公司）首次承担制造的国内最大商业运行背靠背工程，是国内第一次独立进行±125kV直流背靠背工程晶闸管换流阀的设计、制造、绝缘型式试验、运行型式试验和现场调试的工程。高岭背靠背工程额定直流电压为±125kV，额定直流电流为3000A，已于2008年投入运行。

1 换流阀工作原理

    换流阀是换流站中的主要设备，它的作用是把交流电力变换成直流电力，或实现逆变换。直流换流阀的基本单元采用三相桥式接线，高岭背靠背工程±125kV高压换流阀是由2个三相桥串联构成一个12脉动换流阀，其主要优点是在增加容量的同时还能减少谐波分量。直流输电系统示意图见图1。

    图1 直流输电系统示意图

    背靠背高压直流换流阀的主要用途就是使不同电压等级和频率的两大交流系统联网，而且故障不会扩大，其主要优点是在增加容量的同时还能减少谐波分量，提高供电可靠性，对远距离输电主要是减少电能的损耗。换流阀工作原理框图见图2，其工作原理如下：

    图2 换流阀工作原理框图

    1)当换流阀晶闸管两端电压超过约32V时，晶闸管控制单元(TCU)将指示光脉冲(IP)经过高压光缆送到阀监控柜(VCU/THM)，说明晶闸管已承受正向电压，满足触发条件。

    2)从极控制和保护(PCP)来的120°控制脉冲(CP)进入VCU/THM后，经逻辑电路处理转变成触发脉冲传送到光接口，经过高压光缆发送到TCU触发晶闸管；同时经过逻辑电路产生一个20μs宽的脉冲送回PCP，作为PCP监测用。

    3)极控制和PCP、VCU/THM都是按照并行冗余系统设计的，运行信号是指示该系统为运行系统，否则为备用系统。

    4)VCU/THM收集所有换流阀晶闸管的信息。对阀报警和跳闸的水平进行检测和执行，并把报警和跳闸以及晶闸管状态经CAN总线传送到极控制和PCP。