DLT 1513-2016 柔性直流輸電用電壓源型換流閥電氣試驗(yàn)

備案號：53934-2016柔性直流輸電用電壓源型2016-01-07發(fā)布2016-01-07發(fā)布國家能源局發(fā)布前言 Ⅱ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14綜合要求 45型式試驗(yàn) 5 7現(xiàn)場交接試驗(yàn) 附錄A(資料性附錄)電壓源換流器拓?fù)渚C述 20Ⅱ1GB311.1絕緣配合第1部分：定義、原則和規(guī)則GB/T16927.2高電壓試驗(yàn)技術(shù)第2部分：測量系統(tǒng)GB/T20990.1—2007高壓直流輸電晶閘管閥第1部分：電氣試驗(yàn)2反并聯(lián)的IGBT和續(xù)流二極管組。交流側(cè)輸出相電壓波形中電平數(shù)大于3的電壓源換流器。[GB/T30553—2014,定義3.4.6]每個VSC閥由一定數(shù)量的獨(dú)立單相電壓源換流器串聯(lián)組成的多電平換流器。級聯(lián)兩電平換流器cascadedtwolevelconverter;CTL在每個開關(guān)位置使用多個IGBT串聯(lián)的模塊化多電平換流器。換流器中所有IGBT均被施加關(guān)斷信號的狀態(tài)。解鎖狀態(tài)de-blockingstate換流器中有IGBT被施加開通信號的狀態(tài)。處于解鎖狀態(tài)的換流器中投切的閥或閥的一部分所引起的電壓階躍變化。VSC相單元VSCphaseunit用于將兩個直流母線連接到一個交流端子的設(shè)備。由電力電子器件及其輔件組成的電氣和機(jī)械聯(lián)合體，能實(shí)現(xiàn)單向或IGBT-二極管對串聯(lián)組成的完整的可控組件，作為VSC相單元中單個功能單元同時投切。參見3附錄A。VSC閥(可控電壓源型)VSCvalve(controllablevoltagesourcetype)4連接變壓器interfacetransformer將功率在交流系統(tǒng)連接點(diǎn)和一個或多個VSC單元之間傳輸?shù)淖儔浩?如果有)。[GB/T30553—2014,定義3.5.2][GB/T30553—2014,定義3.6.15]試驗(yàn)?zāi)褪茈妷簍estwithstandvoltage標(biāo)準(zhǔn)波形的試驗(yàn)電壓值。在規(guī)定條件下，當(dāng)耐受規(guī)定的施加次數(shù)和持續(xù)時間的試驗(yàn)電壓時，沒有受到損傷的新試品閥不能表現(xiàn)出任何破壞性放電，并符合指定的特殊試驗(yàn)下所有其他的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。[GB/T30553—2014,定義3.10.1]4綜合要求4.1大氣修正因數(shù)大氣修正因數(shù)k應(yīng)按GB/T16927.1計(jì)算。進(jìn)行修正的參考條件如下：則使用按GB/T16927.1的步驟進(jìn)行修正，其參考大氣壓為1000m2)如果VSC閥的絕緣配合不是按GB311.1中額定耐受電壓選擇的，則使用按GB/T16927.1的步驟進(jìn)行海拔修正，參考大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.3kPa)。b)溫度：設(shè)計(jì)的最高閥廳空氣溫度，單位為攝氏度(℃)。c)濕度：設(shè)計(jì)的最低閥廳絕對濕度，單位為克每立方米(g/m3)。4.2冗余的處理對于運(yùn)行試驗(yàn)，冗余級不應(yīng)被短路。試驗(yàn)電壓需要通過比例系數(shù)k進(jìn)行調(diào)整，見式(1)。4.2.2絕緣試驗(yàn)55.1一般要求試驗(yàn)項(xiàng)目閥或閥組件閥或閥組件閥或閥組件IGBT過電流關(guān)斷試驗(yàn)閥或閥組件閥或閥組件閥抗電磁干擾驗(yàn)證閥aa若協(xié)商一致，可對閥組件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)項(xiàng)目閥支架直流電壓試驗(yàn)閥支架閥支架交流電壓試驗(yàn)閥支架閥支架操作沖擊試驗(yàn)閥支架閥支架雷電沖擊試驗(yàn)閥支架閥端間交流—直流電壓試驗(yàn)閥閥端間操作沖擊試驗(yàn)閥閥端間雷電沖擊試驗(yàn)閥aa若協(xié)商一致，可對閥組件進(jìn)行試驗(yàn)。6交流絕緣試驗(yàn)可在50Hz或60Hz下進(jìn)行。733及以下111122338雷器。此避雷器應(yīng)與試驗(yàn)中串聯(lián)級數(shù)成比例，以提供至少與實(shí)際應(yīng)c)最大持續(xù)吸收電路元件(如有)溫度；d)最大持續(xù)開通(或關(guān)斷)電壓和電流。b)最大持續(xù)吸收電路元件(如有)溫度；所有這些參數(shù)都需要在最大持續(xù)運(yùn)行負(fù)載試驗(yàn)中得以再現(xiàn)。也可在分項(xiàng)試驗(yàn)和組合試驗(yàn)中得以對應(yīng)于最大持續(xù)運(yùn)行直流電壓的試驗(yàn)電壓Upv?,按式(3)計(jì)算。9在出口冷卻劑溫度達(dá)到穩(wěn)定后，試驗(yàn)的持續(xù)時間應(yīng)保證不低于30min。5.3最大暫時過負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)在最大暫時過負(fù)荷運(yùn)行條件下開通和關(guān)斷過程中單個閥體中VSC閥級或二極管閥級以及相關(guān)電子電路承受電流、電壓和溫度應(yīng)力的能力。5.3.4試驗(yàn)要求在5.2闡述的試驗(yàn)中，閥或閥組件需要達(dá)到熱平衡。在這個初始試驗(yàn)條件具備之后暫時過負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)開始，并且試驗(yàn)持續(xù)時間為暫時過負(fù)荷持續(xù)時間的1.2倍。在暫時過負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)之后，需要再進(jìn)行10min持續(xù)運(yùn)行負(fù)載試驗(yàn)。5.4最小直流電壓試驗(yàn)5.4.1試驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)單個閥體中VSC/二極管閥級以及相關(guān)電子電路在最小直流電壓運(yùn)行工況下的正常5.4.3試驗(yàn)電路參見5.2.3.本試驗(yàn)通過在閥或閥組件端子之間施加最小直流電壓，證明獲得能量的閥在閥(或閥組件)處于解鎖或者閉鎖狀態(tài)時，監(jiān)測閥電子電路的回報(bào)信號來驗(yàn)證閥電子電路是否工試驗(yàn)電壓Ui,按式(4)計(jì)算。試驗(yàn)電壓Um對應(yīng)于最大暫時直流過電壓，按式(5)計(jì)算。5.8閥支架結(jié)構(gòu)的絕緣試驗(yàn)5.8.1試驗(yàn)?zāi)康腶)檢驗(yàn)閥支架、冷卻水管、光導(dǎo)的絕緣和其他同閥支架相關(guān)的絕緣部件的耐受電壓能力。如果除b)驗(yàn)證局部放電的起始電壓和熄滅電壓高于閥支架上出現(xiàn)的最大運(yùn)行電壓。如果一個單閥包含一個以上的閥支架結(jié)構(gòu)，那么試驗(yàn)應(yīng)以所有閥支架結(jié)構(gòu)承受的最嚴(yán)重應(yīng)力為準(zhǔn)。下面給出的所有試驗(yàn)電壓都要進(jìn)行4.1描述的大氣修正。直流試驗(yàn)電壓施加在閥的兩個主端子(連接在一起)與公共地之間。從不超過規(guī)定的1min試驗(yàn)電壓的50%開始，電壓在大約10s內(nèi)升至規(guī)定的1min試驗(yàn)電壓，保持1min恒定，再降至規(guī)定的3h試驗(yàn)電壓，保持3h恒定，然后降到零。在規(guī)定的3h試驗(yàn)的最后1h,超過300pC的局部放電數(shù)目，應(yīng)按GB/T20990.1—2007附錄B的規(guī)定記錄。整個記錄期間，300pC以上的脈沖數(shù)目平均每分鐘不超過15次；500pC以上的脈沖每分鐘不超過7次；1000pC以上的脈沖每分鐘不超過3次；2000pC以上的脈沖每分鐘不超過1次。在試驗(yàn)之前，閥支架應(yīng)短路并接地最少2h。閥支架直流試驗(yàn)電壓Uds按式(6)計(jì)算。交流試驗(yàn)電壓施加在閥的兩個主端子(連接在一起)與公共地之間。從不超過規(guī)定的1min試驗(yàn)電在閥的兩個主端子(連接在一起)與公共地之間分別施加3次正極性和3次負(fù)極性操作沖擊電壓。采用GB/T16927.1規(guī)定的操作沖擊電壓波形。試驗(yàn)電壓應(yīng)根據(jù)VSC換流站的絕緣配合要求選取。在閥的兩個主端子(連接在一起)與公共地之間分別施加3次正極性和3次負(fù)極性雷電沖擊電壓。試驗(yàn)電壓應(yīng)根據(jù)VSC換流站的絕緣配合要求選取。5.9閥端間的絕緣試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證閥電壓特性的相關(guān)設(shè)計(jì)，即能否耐受各種類型過電壓(直流、交流、操作沖擊和雷b)在規(guī)定的試驗(yàn)條件下局部放電水平在允許范圍內(nèi)；試品一般是一個完整的閥，也可是單獨(dú)的閥組件，只要證明閥組件在試驗(yàn)條實(shí)際運(yùn)行中一個完整的閥的電壓分布。試品閥或閥組件應(yīng)裝配除閥避雷器以外的所有輔助元件。除了流量可以降低外，冷卻條件需再現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行條件。試驗(yàn)應(yīng)包含(或者模擬)用于恰當(dāng)再現(xiàn)部分實(shí)際應(yīng)力所需的額外設(shè)備(或物品)。在被試閥周圍應(yīng)適當(dāng)安裝接地平面，其布置由實(shí)際閥廳中與之鄰近的閥和地電位平面的相對位置來決定。用于閥絕緣試驗(yàn)的試品通常不允許對規(guī)定試驗(yàn)電壓施加大氣修正以避免內(nèi)部元件承因此，任何閥端間的絕緣試驗(yàn)都不使用大氣修正因數(shù)，并應(yīng)證明大氣情況對閥內(nèi)部耐受能力的影響是可將許多現(xiàn)有的高壓試驗(yàn)技術(shù)直接應(yīng)用于柔性直流輸電用電壓源型換流閥的檢測。另外流輸電的特殊性可能導(dǎo)致實(shí)際波形不同于標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)波形，這種情況下，要對試驗(yàn)進(jìn)行修正以盡可能再現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行條件。本試驗(yàn)包括一項(xiàng)短時試驗(yàn)和一項(xiàng)長時試驗(yàn)。短時試驗(yàn)應(yīng)能再現(xiàn)特定的換流最嚴(yán)重的工況取決于閥的設(shè)計(jì)，需要考慮的工況包b)交流端相間短路；e)橋臂直通或在同一相單元中另一個閥的誤觸發(fā)；f)直流極接地故障。試驗(yàn)時，同時使用交流電源和電容器以產(chǎn)生復(fù)合交流一直流電壓波形。取決于換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電容器可集成為閥的一部分，也可是獨(dú)立的。也可使用直流電壓源代替電容器。從不大于最大試驗(yàn)電壓的50%開始升壓，盡快將試驗(yàn)電壓升至規(guī)定的10試驗(yàn)電壓，保持30min恒定，之后降為零。在30min試驗(yàn)的最后1min記錄到的局部放電值不能超過200pC,前提是閥內(nèi)部局部放電敏感元件已被單獨(dú)試驗(yàn)。超過300pC的局部放電脈沖，記錄期間平均每分鐘最多15個；超過500pC的局部放電脈沖，每分鐘最多7個；超過1000pC的局部放電脈沖，每分鐘最多3個；超過2000pC的局部放電脈沖，每分鐘最多1個。注1:若觀察到局部放電的幅值或者頻率有增加的趨勢，可以10s試驗(yàn)電壓Uw?按式(8)計(jì)算。U——閥端間最大暫態(tài)過電壓交流分量的峰值，考慮實(shí)際運(yùn)行工況下閥避雷器(如有)或極避雷器(如有)的作用；Ud閥端間最大暫態(tài)過電壓直流分量的最大值，考慮實(shí)際運(yùn)行工況下閥避雷器(如有)或極避雷器(如有)的作用；f——試驗(yàn)頻率(50Hz或60Hz);f——試驗(yàn)頻率(50Hz或60Hz);閥端間操作沖擊試驗(yàn)?zāi)褪茈妷篣sy按式(10)、式(11)計(jì)算。Usv=Ums·k·k?在閥上施加3次規(guī)定幅值的雷電沖擊電壓。閥應(yīng)耐受試驗(yàn)電壓且不發(fā)生誤動作或絕緣擊穿。閥端間雷電沖擊試驗(yàn)?zāi)褪茈妷篣y按式(12)、式(13)計(jì)算。LIPLy——閥避雷器的雷電沖擊保護(hù)水平5.10型式試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)按GB/T27025規(guī)定的原則編寫，主要包括以下內(nèi)容：a)實(shí)驗(yàn)室的名稱和地址，以及試驗(yàn)執(zhí)行的地點(diǎn)；c)試品的清晰完整標(biāo)識，包括型號、額定值、序列號和其他用于識別試品的信g)測量設(shè)備和測量不確定度；h)以表格、圖片、示波圖和照片的形式保存下來的試驗(yàn)結(jié)果；6出廠試驗(yàn)6.1試驗(yàn)?zāi)康腶)用于閥的所有元件和部件的安裝符合設(shè)計(jì)要求；c)閥組件和閥級(視情況而定)的絕緣性能足夠；d)產(chǎn)品的一致性和均勻性滿足設(shè)計(jì)要求。6.2試驗(yàn)對象所有用于工程的閥組件或部件都應(yīng)通過出廠試驗(yàn)。取決于設(shè)計(jì)的不同和試驗(yàn)設(shè)備的便利，出廠試驗(yàn)6.3試驗(yàn)項(xiàng)目0.5Ua00.5Ua0(資料性附錄)A.1總則柔性直流輸電用電壓源型換流閥(VSC閥)存在不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑，并且未來可能出現(xiàn)更多新的本附錄簡要概述VSC閥的主要類型，且僅限于其對閥試驗(yàn)準(zhǔn)則的影響。本附錄將對已知的主要換流器技術(shù)進(jìn)行綜述。A.2電壓源換流器基礎(chǔ)個相單元單獨(dú)考慮。輸出電壓級的數(shù)量是指一個相單元的對地輸出電壓(相電壓)可以包含的離散狀態(tài)的數(shù)量(VSC相單元及其理想輸出電壓見圖A.1)。需要特別指出的是，n級換流器的線電壓值可能有0圖A.1VSC相單元及其理想輸出電壓兩電平換流器采用了最簡單的電壓源換流器拓?fù)?，其每相橋臂的交流輸出電?相對于直流電容器中點(diǎn)，中點(diǎn)一般接地)只有兩種可能的狀態(tài)：0.5Udc和-0.5Udc如果該橋臂的VSC閥僅按照基頻開通和關(guān)斷，則輸出的交流電壓波形和標(biāo)準(zhǔn)正弦波相差很遠(yuǎn)，根然而，如果使用脈寬調(diào)制(pulsewidthmodulation,PWM)技術(shù)，同時閥在每個基頻周期執(zhí)行多次開通或關(guān)斷，則經(jīng)過濾波后可得到非常接近標(biāo)準(zhǔn)正弦的輸出電壓，兩電平換流器VSC相單元輸出電壓波形見圖A.2。脈寬調(diào)制是電機(jī)驅(qū)動領(lǐng)域比較完善的換流器技術(shù)，但缺點(diǎn)是開關(guān)損耗較大。UU圖A.2兩電平換流器VSC相單元輸出電壓波形UU0-0.5Udb)可控電壓源型VSC閥，對該類閥，直流電容器與閥A.4開關(guān)型VSC閥u0u0相電壓VSCVSC閥V1VSC閥V2直流輸電系統(tǒng)本在最簡單的三電平換流器電路中(見圖A.5),每個相單元由4個獨(dú)立的VSC閥串聯(lián)組成。直流電相電壓相電壓二極管閥VSC閥數(shù)的情況，在五電平換流器中，直流電容器被細(xì)U0.5Ua0-0.5Ud本二極管閥本VSC閥三電平飛跨電容換流器(其單相單元的基本電路拓?fù)湟妶DA.7)含有一個標(biāo)稱電壓0.5Ud的飛跨電容器。這個電容器連接在V1/V2的中間端子和V3/V4的中間端子之間。與三電平二極管筘位換流器相比，三電平飛跨電容換流器同樣將閥成對同時投切，不同的是取得零輸出電壓的模式。為了實(shí)現(xiàn)電壓，需要閥V1