高压直流输电晶闸管阀在换相关断时会发生电压突变，由于电路杂散电容和电感的存在，该突变电压会引起电压振荡，形成暂态电压过冲，对晶闸管及其他电气元件造成很大的电压应力。一般在电路中设计与晶闸管并联的 RC 阻尼电路，减小电压应力保护晶闸管。晶闸管阀换相关断的电压应力既是型式试验和出厂试验的重要考核指标，也是阀电气特性研究和电气设计的重要内容，有必要进行详细分析。
有许多文献对高压直流输电晶闸管阀的关断电压应力及其重要性作了阐述，但关于阀关断电压应力分析的文献鲜见报道。研究 对此进行了阐述，但其等效电路过于简化，未计入阀电抗器的作用，也未考虑晶闸管反向电流和反向恢复电荷的影响等，不能充分反映阀换相关断的真实情况，因此无法获得满意的计算结果。先关文献对熄弧角γ =90º这种特殊运行工况下的关断电压应力作了较为透彻的仿真分析，但未考虑晶闸管反向电流衰减时间常数的影响，关断阀的表示也过于复杂。研究在文献电路模型的基础上作了改进：如优化晶闸管关断机制，用电流源表示；考虑反向电流及其衰减时间常数τ的影响；简化了关断阀的电路结构，既保持了精确度，又便于解析分析等；此外，拓展了原等效电路的适用范围，从γ =90º时阀自身关断的特定仿真拓展到整流器全工况运行(触发角α =0º~90º)的阀关断电压应力分析，并推导出了阀和晶闸管级关断电压的解析方程。分析电路和分析方法同样适用于逆变运行的换流阀。
阀关断过程的持续时间只有几十到几百μs，绕组电压可用直流电压源表示。以阀 V6 为例，当阀自身关断时， V1 和 V2 已导通且电抗器饱和，可用短路表示。其他断态阀 V3~V5 用阻尼电路表示，可忽略阀电抗器，关断阀 V6 以阀电抗器、阻尼支路和电流源表示。在关断过程中，阀电抗器将流过小幅值的反向电流，此时阀电抗器未饱和或饱和程度很低，基本表现为线性电感；而阀电抗器电阻和电容、直流均压电阻对阀关断过冲的影响甚微，可以忽略。最终得到分析电路如图1所示。
阀自身关断的电压应力受多项参数影响，主要有晶闸管触发延迟角α，阀
内晶闸管的平均存储电荷 Qrre，阻尼电容 Cd，阻尼电阻 Rd 等。改变触发延迟角α，也就改变了理想跃变电压 Uyd，从而改变k和IRM，进一步影响晶闸管阀关断的电压应力。其他电路参数一定，改变触发延迟角，相应改变了阀自身关断引起的电压应力，即反向恢复电压峰值 Utvtm，如图2所示。
由图2可见：以整流方式运行时，关断电压应力开始随α增大，在α =83°( γ =90°)时达到最大，此后略有减少； 当γ =90°，Ub=-Uc=
其他阀在换相关断时会在断态阀上引起电压过冲，形成他阀关断的电压应力。如阀 V1、V2 换相关断时，会在阀 V6 上形成大小一致的反向电压过冲。以阀 V2 关断为例，分析电路如图3所示，与阀自身关断的分析电路模型(图1中(a))在结构上一致，只是部分元件位置发生变化。同样，相关变量可按图1中(b)叠加原理进行计算，而相应元件参数和变量在图1中(b)中外加括号以示区别。
他阀关断引起的电压过冲同样受α、Qrre、Cd、Rd 等参数影响。其他参数一定，改变α，反向恢复电压峰值 Utvsm如图2所示。α较小时，Utvsm中 Utvs1m占很大比例，此后 Utvs1m随α增大迅速减少，而 Utvs2m变化较小， α =10°左右时由他阀关断引起的反向恢复电压最大，此时α μ =30°，绕组 a、b 相间电压达到线电压峰值。由于整流器稳态运行时触发延迟角一般约为 10°~20°，这也可视为整流运行的变流器稳态关断的电压应力。
在触发延迟角较小时，最大关断电压由其他阀关断引起，此后由阀自身关断决定。这也是以整流方式正常运行(包括稳态运行和 1.0 pu 的暂态运行方式)的晶闸管阀在不同触发延迟角时承受的最大电压应力。某些阀由于关
断过冲较小，也可能在触发延迟角较小时，阀的最大电压应力即为阀侧绕组线电压峰值。对于逆变阀，按上述方法可获得类似的分析电路模型，并求得其关断电压应力。
1）γ =90°时关断阀上的电压过冲，是阀暂态运行的最大关断电压应力，也是换流阀在运行中可能承受的最大反向电压。
2）α μ =30°和γ μ =30°时断态阀上的电压过冲，分别是阀整流和逆变稳态运行的最大电压应力，也是阀稳态运行中可能承受的最大反向和正向电压。
3）电路参数中晶闸管反向恢复电荷和阻尼电路参数对关断电压应力的影响最大；其他参数的影响较小。
4）阻尼电容越大，阀的关断电压应力越小，对应每一阻尼电容，都有确定的阻尼电阻值使阀关断电压过冲最小。
5）阀能承受的最大电压应力受晶闸管电压耐受水平制约；而晶闸管承受的电压应力，既与阀的关断电压应力有关，也与晶闸管串联数、反向恢复电荷差异等有关。
对于大容量的直流输电晶闸管阀，相关运行试验难以进行。从电路仿真结果和拉普拉斯解析方程式的计算结果来看，阀关断电压应力相差不超过 3%。γ =90°时相差仅为 2%，而采用文献 方法时偏差为 8.1%，因此解析分析方法是可行的。只要构建的变流器拓扑电路参数能充分反映实际情况，就可按照上述方法进行灵活精确的关断电压应力分析，为高压直流输电晶闸管阀的设计、试验及性能评价提供基础和依据。
