中国南方电网公司昆明特高压工程技术国家工程实验室±1000kV/2A直流污秽试验电源
研制背景特高压输变电设备外绝缘水平的确定，要考虑以下三种电压的作用：雷电过电压，操作过电压和污闪电压。由于特高压输变电系统采取了多种限压措施以及断路器性能的改进，雷电过电压和操作过电压可以限制在可接受的水平，线路绝缘子和换流站设备的外绝缘水平更取决于运行电压下的污耐受水平。污闪成为威胁输变电安全运行的主要因素。与平原地区相比，高海拔地区的外绝缘污闪问题尤值得关注。为研究特高压工程的直流污秽外绝缘特性，特高压工程技术（昆明）国家工程实验室建有±1000kV直流污秽实验系统，±1000kV直流污秽试验电源成为该系统的关键设备。直流污秽试验电源的关键在于既要动态压降和短路电流满足试验要求，又要能够承受污秽试验中频繁短路冲击。本实验室地处2100m的高海拔地区，试验条件比平原地区更严酷，技术难度更大。
概述：随着我国直流输电的发展，运行中污闪问题日见突出，直流外绝缘的试验研究与设计倍受重视。中国南方电网特高压工程技术（昆明、广州）国家工程实验室在昆明特高压试验基地建有一套±1000kV/2A直流污秽试验电源。该设备由扬州市鑫源电气有限公司提供。该设备包括：①12kV/630A高压开关柜(主开关)和(工作开关)各一台；②12kV/630A晶闸管调压装置切合隔离开关；③TYDZ-4800/10-10.5低阻抗柱式调压器；④1600A/10.5kV晶闸管调压装置；⑤额定反峰电压≮2000kV、6A高压硅堆；⑥4800kVA /400kV/800kV/10kV高压试验变压器(买方提供)； ⑦1000kV直流阻容分压器、800kV交流电容分压器；⑧2uF倍压电容器塔和1uF滤波电容器塔；⑨交流800kV、直流±1000 kV特高压穿墙套管(买方提供)；⑩控制系统和操作台及计算机测量系统。目前，合同规定的任务均已完成。通过调试验收，表明该设备能够满足IEC 61245和国家行业标准JB/T 6747-93对污秽试验电源的要求。试验装置的主要特点和技术指标概述如下：装置能够进行自动和手动升压，升压速度均匀、可调，能及时监测到升压过程的电压、电流。额定输入电压：交流10kV，输出0-±1000kV,额定输出电流：2A。脉动系数：小于3%（100mA阻性电流下）。装置采用可控硅调压，动态调压能力强，能满足合同中提出的在持续时间0.5秒的500mA阻性负载电流下，试品上的电压降小于5%，电压过冲小于8%的要求。使污秽试验结果准确可靠。±1000kV直流污秽试验装置主回路基本原理：图1如图1，试验装置主要由控制单元、柱式调压器、可控硅调压装置、升压变压器、整流回路和测量系统组成。柱式调压器粗调输出到单相可控硅调压装置。可控硅调压装置输出到升压变压器原边，通过试品电流、电压反馈实现动态调压（微调），以保证施加在试品上的试验电压稳定和坚挺。升压变压器输出后的交直流转换是－倍压整流回路。测量系统为计算机测量系统，可以对试品电压、电流幅值及波形进行实时显示和记录。控制单元：包括操作台和控制电缆，主要实现电压的升降，过流过压保护功能，可控硅动态调压，电压电流的实时显示、记录等功能。可控硅调压装置：包括可控硅控制柜和可控硅整流柜。控制柜有西门子6RA70全数字装置和西门子PLC可编程控制器，能够根据电压反馈和电流反馈快速动态调压。有多个参数可以进行控制调整，如：升压斜率调整参数、电流反馈补偿量参数、电流补偿偏置参数、电流环比例参数和电压线性度拟合参数等，便于试验需要进行相应调整。整流柜装有反向并联的可控硅整流元件组，每组由6个6.5kV、1800A的可控硅整流元件串联组成。详见附件《可控硅控制柜使用说明书》调压器：调压器为单相柱式结构，额定输入电压：10kV，输出电压0-10.5kV，额定输出电流457A，额定容量：4800 kVA，在不同输出电压下，电压波形畸变小，输出电压波形畸变小（≤3 % ）,总谐波分量小于0.4%。短路阻抗小，在50%-100%额定电压范围内，短路阻抗小于5%，详细数据见附件《调压器现场验收报告》。高压整流回路：高压整流回路采用倍压方式，基本参数如下：图1中：交流保护电阻10kΩ，直流保护电阻18kΩ为限流线绕电阻，R3 、R4为直流电阻分压器的高压臂和低压臂；倍压电容C3=2μF，滤波电容C4=1μF。测量系统：试验中采用计算机测量系统监测试品的电压和电流。电压由1000 kV直流阻容分压器取样，准确度为1级（经国家高电压计量站检定）。电流由试品回路中的采样电阻取样，加装了3级过压保护（快恢复二极管、TVP、氧化锌），确保测量系统安全可靠。电压和电流信号波形都可以在计算机上实时显示，并可以存储，便于分析。高压试验变压器：额定容量4800kVA，可以有两种电压接线方式，分别是400kV/12A、800kV/6A试验变压器并联和串联时短路阻抗UK=0.53%%、UK=2.15%。经过验收调试试验，结果表明±1000kV直流污秽试验电源装置基本满足合同和有关标准要求，验收试验合格。