国网河南电力联合多方开展技术攻关，突破核心器件与装备技术瓶颈，解决直流输电系统换相失败问题，实现世界首台基于IGCT器件的电网混合换相换流阀可靠投运。
日前，在河南灵宝换流站，世界首台基于自主可控集成门极换流晶闸管（IGCT）器件的混合换相换流阀主动完成关断动作，成功避免一起换相失败事件，标志着该装备的换相失败抵御能力经过电网真实工况验证。
直流输电具有输电距离远、输送容量大、损耗低等优点，是电力跨区传输的重要载体。其中，基于IGCT器件的混合换相换流阀被称作直流输电工程的“心脏”。长期以来，该装备的可靠运行易受直流系统换相失败的影响，制约了大规模电力输送能力提升。为此，国网河南省电力公司组织研究团队攻关新型换流技术，研制出基于自主可控IGCT器件的混合换相换流阀并实现应用，为解决常规直流输电系统换相失败难题提供技术支撑。
专项攻关新一代换流技术
随着新型电力系统建设加速推进，华中、华东等负荷中心的直流输电工程呈多落点形态，新能源发电装机规模占比提升，直流输电系统换相失败问题日益凸显。过去，运维人员主要依靠直流控制保护系统的换相失败预测控制功能降低失败概率，难以从根本上规避风险。
2021年，国网河南电力组织河南电力科学研究院开展技术调研。“从根本上解决换相失败问题，必须依靠换流器件的创新突破。在广泛调研中，我们关注到清华大学研制的大容量逆阻IGCT器件能够替代传统晶闸管，满足高压直流输电工程应用需要，与我们的需求高度契合。”河南电科院特高压技术中心主任董曼玲介绍。
在国家电网有限公司相关部门的指导下，国网河南电力联合国家电网有限公司直流技术中心、国网经济技术研究院有限公司、清华大学等单位组建跨专业协同攻关团队，聚焦新一代功率半导体器件、新一代换流技术、新一代换流装备展开专项技术攻关。
研制自主可控器件装备
针对传统逆阻IGCT器件容量小、无法满足高压直流输电工程应用需要的问题，攻关团队从新型芯片结构、先进工艺制程和高性能集成控制单元3个方面协同突破，研发了具有双向阻断能力的8千伏/3千安大容量逆阻IGCT器件。
攻关团队结合IGCT器件特性，提出了“恢复增强自然换相+主动关断强迫换相”混合换相换流策略：在正常及浅故障工况下，依靠电网电压使器件电流自然过零后增强关断能力确保有序换流；在深度故障下，依靠器件可控关断能力主动关断桥臂电流，实现故障工况的可靠换流。这样能从根本上规避常规直流系统换相失败风险，降低关断应力与无功损耗，在保障电网运行高可靠性的基础上兼顾了经济效益。
新型换流技术的实现需要依托高可靠的换流阀装备。若想同时关断数千安培级的大电流，需提升IGCT器件的过电压应力抑制和器件间电压动态均衡能力。受到直流断路器拓扑结构的启发，攻关团队创新提出基于压敏电阻钳位的串联器件电压均衡拓扑，并进一步构建了“器件—装备—系统”三级配合的暂稳态电压防护体系，实现了换流阀“电磁—热—力”多场协同设计。
2023年6月，团队研制出世界首台基于IGCT器件的混合换相换流阀并完成型式试验。2023年7月，该装备经中国机械工业联合会鉴定达到国际领先水平。
实现安全稳定落地应用
科技成果的落地离不开装备持续可靠运行。2023年9月，攻关团队启动了混合换相换流阀可靠性提升专项工作。团队以常规晶闸管换流阀的成熟设计与工程应用为基础，重点围绕新装备关键组部件和核心功能开展设计校核与试验验证，先后完成50余项专项论证、落实80余项优化措施，并建立起技术规范和质量保障体系。
2025年2月，首台混合换相换流阀获批在灵宝换流站示范应用。河南电科院制订换相换流阀技术监督实施细则，构建覆盖装备设计、制造、试验等全环节的技术监督体系，为该装备高标准示范应用打好技术基础。
依据实施细则和多年来的装备研发经验，河南电科院技术监督团队驻厂驻站完成了混合换相换流阀可研设计、制造试验、安装调试的全过程技术监督，发现组件避雷器熔断器内筒壁结构绝缘强度不足等问题后及时督促整改。
2025年12月28日，经过168小时的试运行，世界首台基于自主可控IGCT器件的混合换相换流阀正式投运。截至目前，该装备运行稳定，能以微秒级速度完成关断动作，进一步提升了河南电网交直流混联运行的安全稳定水平。
