GB T 31487.2-2015 直流融冰装置 第2部分 晶闸管阀.pdf

1、国昌ICS 29.240.99 K 46 中华人民共和国国家标准GB/T 31487.2-2015 策2部分:晶闸管阀直流融冰装置Direct current de-icing devices-Part 2: Thyristor valves 2015-12-01实施2015皿05-15发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会血也自例q.f，吨._w飞-、-. 4/二1、11￥):/: AF路吨听有商鸯乓t输GB/T 31487.2-2015 目次前言. . . . . . . . . . . . . . . . . I 1 范围. 2 规范性引用文件. . .

2、3 术语和定义.4 技术要求. . . . . . . . . . . 3 4.1 环境条件. . . . . . . . . . . . . . . 3 4.2 接入系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4.3 负载性质34.4 功能要求35 晶闸管阔的电气联结型式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 晶闸管阔的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6.1 晶闸管阔的电气设计.6.2 晶闸管阀的机械设计.6.3 晶闸管阀的热设计

3、. . . . . . . . . . . . . . . . 12 7 试验. . . . . . . . . 13 7.1 概述. . . . 7.2 型式试验和例行试验. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 7.3 现场试验. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 附录A(规范性附录)晶闸管阔的损耗计算方法. 前GBjT 31487(直流融冰装置分为3个部分z第1部分z系统设计和应用导则z第2部分z晶闸管阔z第3部分z试验。本部分是GBjT31487的第2部分。本

4、部分按照GBjT1.1-2009给出的规则起草。本部分由中国电器工业协会提出，本部分由全国电力电子学标准化技术委员会(SACjTC60)归口。G/T 31487.2-2015 本部分起草单位z南方电网科学研究院有限责任公司、南京南瑞继保电气有限公司、中国电力顾问集团西南电力设计院、西安高压电器研究院有限责任公司、中国南方电网超高压输电公司、贵州电力试验研究院、云南电力试验研究院、西安西电电力系统有限公司、云南电网公司昭通供电局、广东电网公司电力科学研究院、中电普瑞科技有限公司、荣信电力电子股份有限公司、浙江省电力公司电力科学研究院、许继柔性输电系统公司、常州博瑞电力自动化设备有限公司、浙江桂容

5、谐平科技有限公司。本部分主要起草人z饶宏、傅闯、陈赤汉、杨晓辉、田杰、卢志良、吴怡敏、许树楷、黎小林、孙鹏、马晓红、赵永涛、孙伟、贾跟卵、赵立进、陆岩、彭向阳、张凡勇、杨堂华、张翔、凌刚、余波、张迅、张建平、邹家勇、李长宁、万明、吴华能、张广泰、何青连、梁晨。I GB/T 31487.2-2015 直流融冰装置第2部分:晶闸管阀1 范围GB/T 31487的本部分规定了直流融冰装置晶闸管阔的功能、设计和试验等的基本要求。本部分适用于直流融冰装置水冷却晶闸管阀，采用其他冷却方式的晶闸管阀可参照本部分。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用

6、于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 3859.1-2013半导体变流器通周要求和电网换相变流器第1-1部分z基本要求规范GB/T 13498 高压直流输电术语GB/T 16927.1 高压试验技术第1部分z一般定义及试验要求GB/T 20990.1 2007 高压直流输电晶闸管阀第1部分z电气试验GB 50150-2006 电气装置安装工程电气设备交接试验标准IEC/TS 60815-1: 2008 、污染环境中所用高压绝缘子的选择和尺寸测定第l部分z定义、信息和一般原理(Selectiondimensioning of high-volta

7、ge insulators intended fuse in polluted conditions Part 1: Definitio:J.s , information general principles) IEC 61803: 2011 采用电网换相换流器的高压直流(HVDC)换流站功率损耗的确定Determination of power losses in high-voltage direct current (HVDC) converter stations with line commutated converters 3 术语和定义GB/T 13498界定的以及下列术语和定

8、义适用于本文件。3.1 阀valve由电力电子器件及辅助部件组成的电气和机械联合体，能实现单向或者双向导通。注z目前常用的阀有二极管阀、晶闸管阀、绝缘栅双极晶体管(lGBT)阀等。3.2 晶阁管阔thyristor valve 电力电子器件为晶闸管的阀。3.3 换流器converter 能实现完整换流功能的电气装置。3.4 单阑single valve 由若干个晶闸管级串联组成，是6脉波换流器的一个臂。1 GB/T 31487.2-2015 3.5 晶闸管组thyristor level 阔的部件，由一个晶闸管或若干并联的晶闸管与紧靠它们的辅助设备构成。3.6 阀电子电路valve el四tr

9、onics在阔电位上执行控制、监测和保护功能的电子电路，3.7 阀基电子单元valve base electronics 提供地电位控制设备与阀电子电路或阅装置之间接口的电子设备，又称阔接口电子设备。3.8 触发角firing angle三从理想正弦换相电压正向过零点至正向电流导通开始时刻的时间?民电角度康量。3.9 ，、心额定直流电流rated direct current 按规定的负载条件和使用条件，换流器输出的直流电流平均值。3.10 最大直流电流maximum direct current 换流器在规定的运行条件下，(理论上可在无限时间内)向负载输出的最大直流电流。注2一般在不同冷却媒

10、质和环境温度下有不同值。3.11 2h过载直流电施2 h overload direct current 换流器在规定的2h内，能向负载输出的直流电流。注2一般在不同冷却媒质和环境温度下有不同值。3.12 最大理想空载直流电压maximum ideal no-load direct voltage 一般指换流器在空载情况下的最大直流电压(UdiO皿。注z此时，将各种电压降和电网电压波动的因素忽略不计.3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 2 额定直流电压rated diredvoltage 在规定条件下，换流器输出的直流电压应达到的平均值。额定直流功率rated direct po

11、wer 换流器额定直流电压与额定直流电流之积。均流系数coeCCicient oC current distribution 直流融冰装置晶闸管阅采用双桥并联型式时，并联运行支路电流的平均值与最大支路电流值之比。额定结温rated junction temperature 晶闸管正常工作允许的最高结温。大角度大电流运行large angle and high current operation 直流融冰装置输出额定直流电流且触发角近似90。的运行方式。GB/T 31487.2-2015 3.18 零功率试验zero power t四t直流融冰装置直流侧经电抗器短接，将直流电流升至设定值，检查直

12、流融冰装置直流电流控制功能及电流承受能力。4 技术要求4.1 环境条件直流融冰装置晶闸管阀正常使用环境条件包括以下方面za) 海拔小于2000m; b) 环境温度不低于一20C，不高于50c ; c) 相对湿度最大值为85%(20 c以下时hd) 污秽等级为b级ze) 地震震级，不超过8级pf) 交流电网频率波动范围不超过士5%。注1:当海拔高度大于2000m时，应根据相关标准进行海拔修正设计。注2:户外污秽等级，在设计时，一般按照IECjTS60815-1 :2008中的d级考虑，4.2 接入系统直流融冰装置换流器宜通过专用换流变压器或者换相电抗器接在满足融冰容量要求的主变压器低压侧(10k

13、V或35kV侧)，也可与主变压器低压倒直接连接。否则，应追过专用变压器接在上一级电源母线上。4.3 负载性质直流融冰装置换流器的负载，主要是不同规格和不同长度的架空导线、架空地线、光纤复合地线(OPGW)、电抗器及其组合。对直流融冰兼静止无功补偿装置换流器，在静止无功补偿模式下为三相交流电压控制电路，负载为电抗器。4.4 功能要求4.4.1 输出直流电流的范围直流融冰装置换流器输出的直流电流，在稳定运行时，允许选择从设计要求最小值到最大电流之间的任意电流值。4.4.2 输出直流电流的偏差直流融冰装置换流器输出的直流电流，在稳定运行时，其输出电流的偏差应在目标设定值的士5%以内。4.4.3 输出

14、直流电压的要求直流融冰装置换流器输出的直流电压应满足设计要求。4.4.4 输出电流的断锺要求在电流较小的情况下，直流融冰装置晶闸管阔的输出电流可能出现断续的情况。如果每周波电流断续的次数少于6次，晶闸管阔应能短时间运行(至少10min).一般情况下应加装平波电抗器以保证零功率试验和架空地线(或光纤复合地线OPGW)融冰等工况下的电流连续。3 GB/T 31487.2-2015 4.4.5 大角度大电流运行的要求直流融冰装置晶闸管阀应允许在大电流大角度方式下持续稳定运行。在输出直流电流达到额定电流，触发角度近似90。的工况下，连续运行时间大于2h. 4.4.6 工作于静止无功补偿模式的要求对直流

15、融冰兼静止无功补偿装置，晶闸管阀需要满足直流融冰和静止无功补偿两种运行模式的要求。5 晶闸管阔的电气联结型式直流融冰装置晶闸管阔的电气联结型式为6脉披换流器或12脉波换流器。12脉披换流器由两组6脉波换流器串联或者并联组成6脉披换流器每相的臂称为单阅。为了满足电能质量的要求，减少直流融冰装置运行对供电系统的影响，在将两组6脉波换流器串联或并联时，阅侧绕组间的相位(角)差应为30.，以构成12脉波换流器。6脉波换流器如图1所示，两组6脉披换疏器串联构成的12脉波换流器如图2a)所示，两组6脉波换流器并联构成的12脉波换流器如图2b)所示。单阀.:1.-，+ A 距J哇!旦些J-圄16脉波换流器示

16、意图+ A a) b) 圄212脉波换流器示意圄换流器中的各个单阀由多个晶闸管级串联构成，晶闸管级简图见图3。工作于直流融冰模式时换流器接线图见图4。对直流融冰兼静止无功补偿装置换流器，工作于静止无功补偿模式时接线图见图5.图3晶闸管级+ V3 一飞li: 圄4圄5;去ij举ii ZEi 工作于直流融冰模式的换流器接结圄A B C 工作于静止无功补偿模式换流器接线圄GB/T 31487.2-2015 5 GB/T 31487.2-2015 6 晶闸管阔的设计6.1 晶闸管阔的电气设计6.1.1 电气设计的一般要求6.1.1.1 概述晶闸管阔的设计除保证正常的运行方式外，还应保证阀能承受因触发系

17、统误动或站内其他设备故障，甚至系统故障等所产生的电气应力。晶闸管阔的设计应有一定的冗余，保证阀在部分器件故障或损坏情况下，仍具有正常的运行能力。晶闸管阀的设计通常应考虑如下基本技术参数z一晶闸管阀组成元件的类型和数目，包括晶闸管、阻尼回路、阀电抗器(女日有)等;一一晶闸管阀的连接形式，包括脉波数和串并联接线等;一一一晶闸管阔的绝缘水平，应包括直流耐压水平、交流耐压水平、操作冲击电压水平和雷电冲击电压水平等;一一晶闸管阀的过电压保护类型，包括电压转折保护、反向恢复期过电压保护、操作过电压保护和雷电过电压保护等;晶闸管阀电流应力，包括故障电流、过载电流等。6. 1. 1.2 阔的暂态过电压能力晶闸

18、管阀设计首先应保证具有足够的交直流电压、操作冲击和雷电冲击电压等的耐受能力，同时，局部放电特性也应在规定范围内。在进行晶闸管阔的耐压设计时，应考虑足够的的安全系数。安全系数的确定，通常应考虑电压分布的不均匀性、过电压保护水平的分散性以及其他阀内非线性因素的影响等。晶闸管阔的绝缘裕度设计，通常，推荐选择下列裕度系数z一一对于操作冲击电压，设计绝缘裕度大于15%;一一对于雷电冲击电压，设计绝缘裕度大于15%。6. 1.1.3 阔的暂态过电流能力在直流融冰装置运行过程中，某些故障可能造成最大短路电流并流过晶闸管阀，晶闸管间应具备承受该过电流的能力，从而避免阔的损坏以及阀特性的永久改变。6.1.1 .

19、4 冗余度Fr在设计的晶闸管阀中，除了满足耐受规定试验电压所需的晶闸管级数外，还需要考虑冗余的晶闸管级。规定的冗余度是指晶闸管阔中冗余的晶闸管级数与晶闸管总级数的比率，直流融冰装置晶闸管阔中冗余度应大于10%，且每个桥臂中不少于2级。6. 1.2 晶闸管阔的电压设计6. 1.2.1 阎最小串联晶闸管组鼓Nm恒的确定6. 1.2.1.1 概述操作冲击水平是确定晶闸管阔最小串联晶闸管级数Nmin的主要因素。晶闸管本身的额定电压值，6 GB/T 31487.2-2015 对于单阀总的晶闸管级数，也将起一定作用。6. 1.2. 1.2 电压的耐受能力在晶闸管阀承受各种过电压的情况下，不考虑冗余晶闸管级

20、时，每级晶闸管平均承受的电压峰值，应不大于晶闸管的可重复电压，且裕度应大于等于200%。6. 1.2.1.3 电压分布系数kd由于串联电路电压分配的不均匀性，晶闸管阔电压设计应考虑在各种情况下的电压分布系数幻，而是d的大小与阔的均压回路参数误差、晶闸管参数偏差和冷却水路长度偏差等因素有关。直流融冰装置晶闸管阀电压分布系数kd可取1.051.1。6. 1.2.1 .4 设计余量系数k曲晶闸管阅设计余量系数kdm对应允许过冲系数，与电压应力的形式及具体设计经验有关。直流融冰装置晶闸管阅设计余量系数kdm可取1.21.6.6.1.2. 1.5 试验电压误差系数kr晶闸管阀试验电压的误差系数kr与试验

21、设备的电压输出偏差有关，也与实际测量误差有关。直流融冰装置晶闸管阀的试验电压误差kr系数可取1.031.05.6.1.2.1.6 晶闸管商量小晶闸管级数Nmln估算公式晶闸管阔最小晶闸管级数Nmin建议采用式(1)进行估算zN min =N, -Nr =SIPL X kdm X kd X kr/VRS1vIS ( 1 ) 式中zN, 一一晶闸管闽中串联晶闸管级总数;Nr 晶闸管闽中串联晶闸管级冗余数pSIPL一-晶闸管阀操作冲击保护水平，单位为千伏(kV);V赂m一一在操作冲击波下晶闸管断态不重复反向峰值电压，单位为千伏(kV)。6.1.2. 1.7 阁晶阁管冗余额数Nr的确定晶闸管冗余级数N

22、r可用式(2)进行计算zF 注一一一一Nmu . ( 2 ) l-Fr且直流融冰装置晶闸管阔的冗余度Fr不应小于10%，冗余级数不应小于2级。根据上述公式计算的冗余级数小于2时，应至少选择2.6.1.3 晶闸管阔的电流设计6.1.3.1 晶闸管阀额定电流的确定根据直流融冰装置的额定直流电流IdN从式(3)可得到流过单阔的额定电流方均根值1Vr. 1 Vr二. X IdN .J3 而选用晶闸管的额定电流IT应满足式的的要求zh二三kiX主XIvr 1c ( 3 ) . ( 4 ) 7 GB/T 31487.2-2015 式中zki-电流裕度系数，对于直流融冰装置晶闸管阀，可取2.54儿如果兼静止

23、无功补偿功能，额定电流由要求高的工况确定。6.1.3.2 短时过载电流的确定晶闸管阀短时过载电流，取决于晶闸管阔的损耗、冷却条件、环境条件和晶闸管等相关部件的温度限值。应依据工程技术规范对短时过载电流的要求，设计直流融冰装置晶闸管阔的短时过载电流。对于直流融冰装置，换流器2h过载直流电流要求为1.2倍额定直流电流。6.1.3.3 晶闸管阁暂态过电流的确定正常情况下，晶闸管阔不仅能在额定负载短时过载工况下运行，而且在故障情况下，还应具有一定的暂态过电流耐受能力。当单个间中所有的晶闸管全部短路或出现外部闪络等情况下，实际上将产生两相短路电流，这种故障对晶闸管阀影响最为严重。此时，阀的最大短路电流可

24、用式(5)计算:IK=u(1+cosh)-172王. ( 5 ) IN XU.;n 2 X d xmin X U diON 式中zIk 一一最大短路电流值，单位为千安(kA); Um一一最大理想空载直流电压，单位为千伏(kV); d叫一一最小相对感性电压降;UdiON一一额定理想空载直流电压，单位为千伏(kV); amin 一一最小(触发)延迟角，单位为度C);1 drn.J. 最大直流电流，单位为千安(kA)。其中，UdiOmax的计算如式(6)所示:UdN + (dxmin +d叩)x羊主XU邮N十UTU40maz=a dN X K off ( 6 ) 式中zUdN一一额定直流电压，单位为

25、千伏(kV); drm睛一一最小相对阻性电压降zcosamin U T 晶闸管阀一个单阔的额定电压降，单位为千伏(kV); Koff一一直流甩负荷所引起的电压升高系数。Koff的计算如式(7)所示zK叫(1+是忑)2+(d二二f式中zQ 一一间侧无功功率，单位为千乏(kvar); P 一一阀侧有功功率，单位为千瓦(kW);Ssccmax-一阀侧最大短路容量，单位为千伏安(kVA)。即要求晶闸管元件的浪涌电流不得小于预期的最大短路电流值。 ( 7 ) 计算最大故障电流应考虑的运行条件为E最高的阀侧绕组电压、最小的换流变压器漏抗、最大的交流系统短路水平和最小延迟角。通常情况下，故障电流最大值主要取

26、决于换流变压器短路阻抗。通常，在直流融冰装置技术规范中，对晶闸管阀暂态过电流应有具体要求，并应经过阔型式试验8 GB/T 31487.2-2015 验证。6.1.3.4 工作于静止无功补偿模式时晶阁管阔的视在功率静止无功补偿模式下晶闸管阀通常为三角形联结，该模式下晶闸管阀视在容量为直流融冰模式下的.f3倍。6.1 .4 阀损耗的确定6.1 .4.1 晶闸管阔的损耗计算晶闸管阔的损释是由晶闸管元件的各种损耗和阔内辅助元件或设备的损耗组成，主要包括z阔通态损耗PVl、阀开通时的扩散损耗PV2、间其他开通损耗PV3、与直流电压相关的损耗PV4、阻尼损耗(与电阻相关)PV5、阻尼损耗(与阻尼电容能量变

27、化相关的部分)PV6、阀关断损耗PV7、阔电抗器损耗PV8阔的总损耗PVTIlP为以上各项损耗之总和。阀上述各部分元件损耗的计算，可参照附录A进行，或按照IEC61803 :2011的5.1相关规定进行。直流融冰装置晶闸管阔损耗计算工况为:在额定电流下运行，触发角为900。6.1 .4.2 晶闸管结温的计算6.1.4.2.1 稳态结温稳态结温由式(8)或式(9)计算:Tj =Rjc X PAV十TcTj =Rj. X P AV + T. ( 8 ) ( 9 ) 式中z Tj一一稳态结温，单位为开尔文(K), 1一一管壳温度，单位为开尔文(K), T.一一使用环境温度，单位为开尔文(K);PAV

28、 一一晶闸管结输出的平均功率，单位为瓦(W)，Rjc -一一晶闸管的结壳热阻，单位为开尔文每瓦(K/W); Rj.一一晶闸管的总热阻，单位为开尔文每瓦(K/W)。6.1 .4.2.2 酣态暂态)结温瞬态(暂态结温由式(10)或式(11)计算zTj1 =Zjc(t) X t.P + T1 Tj1 =Zja(t) X t.P + T1 、，J、EJnui 唱EA唱E，、，、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 式中zTj1 一一瞬态结温，单位为开尔文(K); Z川t)一一晶闸管的结壳瞬态热阻抗，单位为开尔文每瓦(K/W)

29、;Zja (t)一一一晶闸管的总瞬态热阻抗，单位为开尔文每瓦(K/W);t.P 一一晶闸管的瞬态损耗与稳态损耗之差，单位为瓦(W);T1 一二施加瞬态负载前的稳态结温，单位为开尔文(K)。6.1.5 晶闸管阔的主要部件6.1.5.1 晶闸管直流融冰装置晶闸管阀，通常需要承受较高的电压和流过较大的电流，宜采用大功率晶闸管。该类G/T 31487.2-2015 晶闸管通常采用陶瓷管壳，双面冷却。浪涌电流需要满足6.1.3.3中确定的暂态电流的要求。6.1.5.2 阻尼回路在直流融冰装置晶闸管阅三相桥中，每个臂关断时，其电压由零突然上升至反向电压。由于回路中电感及杂散电容的存在，形成一个低阻的LC电

30、路，这种电压的突然跃变，将在回路中产生衰减很慢的振荡，如果不采取抑制措施，振荡电压的幅值可达反向电压峰值的数倍。参数不同时，该回路可能出现非临界振荡、临界振荡和振荡三种工作状态，工程中应将其设计为非临界振荡状态。应采用内阻尼方式对振荡电压进行抑制，常用电阻和电容串联构成阻尼回路，且将阻尼回路并联在晶闸管两端，设计时应充分考虑阻尼回路的功率损耗，对晶闸管阀大电流大角度触发运行方式，尤其应予关注。阻尼回路的具体参数，主要与使用的晶闸管参数、设计允许的冗余度、变压器参数、阀组整体结构、是否考虑取能作用等有关。设计时，需要针对不同的运行工况进行具体的分析和计算。阻尼回路中阻尼电容Cd和阻尼电阻Rd可由

31、式(12)计算。Rd =k.;r;币;. ( 12 ) 式中:Rd一一-阻尼电阻，单位为欧姆(0); h一一与限制过冲、晶闸管额定电压、晶闸管反向恢复电荷等参数有关。一般情况下，k可取O.73.2。当晶闸管额定电压大于3kV时，k宜取1.21.5; Lk一一阔侧进线电抗，单位为欧姆(0);Cd一一阻尼电容，单位为法拉(F)。阻尼回路的设计还应综合考虑损耗的因素，可根据阀电压波形，将电压按时间分成许多部分，求出每一部分阻尼电阻上的功率损耗，各部分功率损耗之和即为阻尼电阻的总损艳。一般情况下，直流融冰装置晶闸管阀阻尼回路参数可参照表l选取。表1阻尼回路参盖宽供选择参数参数1参数2品网管额定电压/V

32、I晶闸管额定电流/AI阻尼电容容值/FI 阻尼电阻阻值/0U.骂王4200350-3 000 0.1-2 20-100 4 200U.:S; 6 500 300-5000 0.5-3 30:-100 6.1.5.3 阔电子电路阀电子电路应满足直流融冰装置晶闸管间功能、性能和可靠性的总体要求。除具有正常的晶闸管触发和状态回报功能外，阀电子电路通常还应设计如下保护功能za) 晶闸管正向保护触发。当施加的正向电压超过允许的水平时，保护触发将晶闸管级触发导通，以避免晶闸管级损坏。允许晶闸管级保护触发连续动作;b) 晶闸管恢复期保护，确保不因恢复期du/dt上升或正向电压超过允许值造成晶闸管级损坏;c)

33、 高温过热保护可选)。6. 1.5.4 阀基电子单元设计阀基电子单元用于触发和监测晶闸管阀，应具有完善的自检功能，阔基电子单元的故障不应造成阀损坏za) 对晶闸管级进行监视，以便确认每一晶闸管级的状态，并指示任何晶闸管级损坏的位置F10 GB/T 31487.2-2015 b) 在任何晶闸管阀中任一晶闸管级损坏时，应发出报警信号。如果晶闸管级损坏数超过冗余数，应向监控系统或其他保护系统发出跳闸信号。6.1.5.5 阀电抗器(如果有)阎电抗器应满足如下要求za) 雷电冲击下承担主要电压，从而使晶闸管免受过电压损坏Eb) 限制晶闸管开通时的电流变化率di/dt; c) 限制晶闸管关断时的电压变化率

34、由/dt0 对直流融冰兼静止无功补偿装置，晶闸管阀工作于静止无功补偿装置模式时间电抗器应被旁路。阔电抗器的功能可由换流回路中的变压器漏抗或其他电抗器担任。6.1.6 设计优化晶闸管阔的设计是比较复杂的工作，各个部分之间相互独立又相互作用和影响。因此，在进行晶闸管阀设计时，应充分考虑各相关环节的配合，即对所设计的参数进行优化，遵循的主要原则为za) 应包含晶闸管阔的所有运行工况;b) 仿真回路的组成尽可能与实际运行情况相同;c) 仿真回路尽可能考虑到影响晶闸管阀运行的所有参数zd) 由仿真得出的各个部分的电压分布符合设计要求:e) 仿真回路中使用的等效回路完整、合理。6.2 晶闸管阔的机械设计6

35、.2.1 概述晶闸管阔的机械结构应简单而坚固，能承受4.1所规定的抗震要求。凡是与冷却水直接接触的各种材料，其表面耐受电腐蚀和老化的能力应足够高，以确保不致影响晶闸管阀的整体设计寿命。光纤布置应便于光通道内所有部件的更换，同时应避免光纤本身承受自然重力造成过度拉伸。晶闸管阀冷却回路的设计，应避免阀在运行期间出现冷却液泄漏或堵塞。如果发生了少量冷却液泄漏，晶闸管阅应仍然能继续运行。在必要的情况下，阀结构设计时可考虑装设冷却液泄漏报警装置，在晶闸管间出现较大的泄漏时，发出报警信号。晶闸管阔的机械设计，还应考虑在一根支撑绝缘子损坏的情况下，剩余支撑或绝缘子能承受阀的整体重量。剩余支撑仍有一定的承重冗

36、余，该冗余度应超过整体极限机械强度的50%。6.2.2 晶闸管阔的结构晶闸管阔的机械结构设计，应遵循的基本原则如下za) 运行稳定，抗电磁力和机械振动能力强zb) 电路、水路和触发光路布置合理，运行可靠性高;c) 尽量采用模块化技术，便于现场安装和巡视zd) 考虑更换主要部件时，不必断开冷却回路等，便于维护。在晶闸管阀的结构设计中，应尽量采用简单化和标准化的方法，使得设计的晶闸管阀重量轻、简洁和易于组装。同时，晶闸管阀设计还应遵循最短电连接和冷却回路连接的原则，以保证阀整体牢固和可靠。采用地面支撑的晶闸管阔，在需要运输和移动时，宜采用侧面加装支撑的特殊结构。11 GB/T 31487.2-20

37、15 6.2.3 晶闸管阔的施力构架晶闸管阀的机械结构设计中，施力构架是很重要的部分。直流融冰装置晶闸管阀，施力构架宜采用绝缘拉杆、绝缘板或绝缘拉带等受力型绝缘件，避免采用低压装置中常用的金属拉杆型构架。在晶闸管阔安装过程中，对晶闸管元件的施力，应能直接或间接地定量进行。施力构架还应考虑一定的受力缓冲，确保晶闸管阔在规定的运行条件下，所有晶闸管均始终工作在合适的受力范围内。6.2.4 晶闸管阔的布置原则晶闸管阀中，主要部件的布置，应遵循以下基本原则za) 满足安装、巡视和维护的要求Fb) 电路、水路和触发光路应尽量分开布置，尤其是光缆和冷却管路，宜分开布置Fc) 阔电子电路宜尽量靠近晶闸管安装

38、，在有条件的情况下，最好能直接安装在相应的晶闸管散热器上pd) 当晶闸管阀水平布置时，阀中冷却回路的管路，应尽量布置在阀散热器的上方或高于阀散热器，但不宜放在装有阔电子电路的一侧ze) 晶闸管阔的整体布置，应方便主回路接线，方便其他相关测试、保护及控制设备或部件的连接和维护;f) 对直流融冰兼静止无功补偿装置晶闸管阀，整体布置还应方便这两种模式的相互转换。6.2.5 晶闸管阔的防火为了减小晶闸管阀失火的风险，在晶闸管阀设计时应尽可能消除导致火灾的各种因素，并应降低明火在阀内蔓延的可能性。阔的防火设计，应遵循以下原则:a) 晶闸管阀内使用的所有非金属材料都应该是阻燃性的，至少应具有自熄灭性能;b

39、) 晶闸管阀中所有电子元件运行时，应避免超过其所能承受的电应力和热应力zc) 应尽量减少晶闸管闽中的电连接点数量，所有的电连接点均应采用螺栓或其他更可靠的方式紧固zd) 晶闸管阀中应采用无油元件ze) 光缆导槽内部宜喷涂半导体攘，以改善光缆沿途的电位分布。必要时，可适当地设置等电位电极点。另外，在晶闸管阅设计时，还应尽量减小绝缘部件之间的电势差，或者使电位分布尽量均匀，以避免在污染和潮湿环境下绝缘件表面流过较大的泄漏电流。6.2.6 晶闸管阔的防水晶闸管阀应采用纯水冷却液，在阔的设计时应特别注意防水问题。除了在布置上进行一般的考虑外，还应在可能的流水处设置适当的断水点，以避免因水流贯穿导致阀绝

40、缘破坏。在冷却系统中，宜装设相应的漏水监测和报警装置。6.3 晶闸管阔的热设计6.3.1 晶闸啻阔的散热器晶闸管阀散热器配置应确保晶闸管间在任何可能的工况下，阀内晶闸管的结温均不超过其本身的规定值。12 GB/T 31487.2-2015 6.3.2 晶闸管阔的冷却系统晶闸管阀的冷却系统是晶闸管阀的重要组成部分，它负责将阀体上主要器件功耗产生的热量散放到阀厅外大气中，保证晶闸管运行结温在正常范围内。阔冷却系统通常分为内冷却系统和外却冷系统，内冷却系统有时又称为一次循环系统，该系统主要是通过冷却媒质吸收晶闸管元件及其辅助元件产生的热量，并将这些热量带入热交换器。同时，再将冷却后的媒质重新送人晶闸

41、管阔，循环往复。而外冷却系统的主要功能，则是通过热交换器对一次循环中的冷却媒质进行冷却，把从交换器获得的热量最终带人周边大气中。晶闸管间对水冷却系统的要求，主要包括E散热功率，冷却液电导率、流量、进阀温度、出阅温度、阅单元冷却液最大压差、要求的报警和跳闸信号等。对于内冷却系统，其内冷却液流入晶闸管阔的进出口温差，可近似按式(13)计算z, T = _pT d XQL X C 式中z，T一一冷却液进出口温差，单位为开尔文(K); PT一一阀总损耗，单位为瓦(W);d 一一冷却攘的相对密度;QL一一冷却液的流量，单位为千克每秒(kg/s); c 一一冷却液的比热容，单位为焦耳每千克开尔文口/(kg

42、K)J。. ( 13 ) 通常情况下，设计晶闸管阔的进出口冷却液温差不应超过7K.当直流融冰装置不再有其他用途，且只在较寒冷条件下运行环境温度低于5C)时，上述温差值可放宽到10K. 6.3.3 散热稽庭为承受各种电源波动或极端过载运行工况，晶闸管阔的冷却系统应具备一定的散热裕度，冷却系统设计应留有30%的散热裕度，直流融冰装置晶闸管阔的散热设计应留有2)%的散热梅度，直流融冰装置晶闸管阔冷却系统设计总散热裕度应超过50%。7 试验7.1 概述直流融冰装置晶闸管阔试验分为型式试验、例行试验和现场试验三类。直流融冰装置晶闸管阔型式试验和例行试验的试验程序，按照GB/T16927.1中的规定进行。

43、对试品、试验顺序、试验项目、大气校正系数确定和判据等，采用GB/T16927.1和GB/T20990.1-2007 中的相关规定。直流融冰装置晶闸管阔的试验项目，主要参照GB/T20990.1-2007的相关规定，个别项目根据直流融冰装置的运行工况进行修改。7.2 型式试验和例行试验7.2.1 试验项目直流融冰装置晶闸管阀的试验项目如表2所示。13 GB/T 31487.2-2015 表2直流融泳装置晶闸管阔的试验项目试验类别试验名称试验方法及准则型式试验例行试验阀支架直流电压试验、J按照GB/T20990.1-2007的6.3.1进行间支架交流电压试验、J按照GB/T20990.1-2007

44、的6.3.2进行阀支架雷电冲击试验、J按照GB/T20990.12007的6.3.4进行绝缘强度试验阀直流电压试验、/按照GB/T20990.1-2007的8.3.1进行阀交流电压试验、J按照GB/T20990.1-2007的8.3.2进行阀操作冲击试验、J按照GB/T20990.1-2007的8.3.4进行阀非周期触发试验、J按照GB/T20990.1-2007的8.4进行最大持续运行负载试验、J按照GB/T20990.12007的9.3.1进行最小延迟角试验、J按照GB/T20990.1-2007的9.3.3.1进行运行试验暂态欠电压试验、J按照GB/T20990.1-2007的9.3.4

45、进行断续直流电流试验、J按照GB/T20990.1-2007的9.3.5进行大角度大电流运行能力试验、J按本部分7.2.2进行阀抗电磁干扰试验、v按照GB/T20990.1-2007的第12章进行噪声测量、J按照GB/T3859.1-2013的7.7进行视觉检查飞、/按照GB/T20990.1-2007的14.4.1进行接线检查飞d、J按照GB/T20990.1-2007的14.4.2进行均压电路检查、J、/按照GB/T20990.1一2007的14.4.3进行耐受电压检查、J、/按照GB/T20990.1-2007的14.4.4进行局部放电试验、/、J按照GB/T20990.1-2007的1

46、4.4.5进行辅助设备检查、J、J按照GB/T20990.1一2007的14.4.6进行触发检查、/、/按照GB/T20990.1-2007的14.4.7进行压力检查、J、J按照GB/T20990.1-2007的14.4.8进行7.2.2 大角度大电流运行能力试验参照GB/T20990.1-2007的9.3.2进行，但做如下修改za) 二900运行的持续时间由应至少2倍于在此延迟角运行的正常允许时间修改为不少于2 h; b) 根据主接线的暂态过电压策略，不同持续时间的试验，可要求和采用不同的儿值修改为kr=l。7.3 现场试验7.3.1 外观检查检查内容包括za) 检查晶闸管间是否存在因运输和安装导致的损坏;, GB/T 31487.2-2015 b) 机械连接和电气连接检