團體標準ElectricaltestspecificationforHVDCcontrollableline-commutedconverI 2 2 2 3 3 4 4 4 5 6 6 6 6 8 8 8 9 請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。亮、候俊義、張國華、高晟輔、魏卓、楊勇、李琦、魏中奧、徐浩原、廖文龍、楊鑫、楊玥坪、李廣、岳海洋。1高壓直流輸電可控換相換流閥電氣試驗本文件規(guī)定了±100kV及以上電壓等級的直流輸電系統(tǒng)用可本文件適用于±100kV及以上電壓等級的直流輸電系統(tǒng)用可控換相換流閥或作為背靠背系統(tǒng)一部本文件規(guī)定的試驗以空氣絕緣閥為基礎。其他類型GB/T20989高壓直流換流站損GB/T27025檢測和校準實驗室能力GB/T36559—2018高壓直流輸電用閥保護性觸發(fā)IGBTvalvepr可控換相換流閥controllablelinecommutatedconvert2可控換相換流閥中由一個或多個單一器件串聯(lián)組件構成的可獨立控制單通或關斷的電力電子功絕緣柵雙極晶體管級insulated可控換相模式controllablelinecommutatedconverteroperat通過全控型器件與半控型器件組合，主動關斷電流實現(xiàn)換相功能的運行電網(wǎng)換相模式line-commutedconv通過全控型器件與半控型器件組合，主動關斷電流實現(xiàn)換相功能的運行可控關斷試驗controllableturn-offtestCLCC-LCC相互切換試驗CLCC-LCCmodeswitching單閥電流關斷試驗valvecurrentturn-offtest4縮略語FOP：晶閘管/IGBT級過電壓保護5.1型式試驗執(zhí)行導則3并論述引用的型式試驗如何滿足本次設計的型式試驗5.1.2試品5.2大氣修正5.3冗余處理對于閥端子間的所有絕緣試驗，應短路冗余的晶閘管/IGBT級，但閥非周期性觸發(fā)試驗可能除外。晶閘管/IGBT級短路的位置應由買注：可根據(jù)設計限制短路晶閘管/IGBT級的分對于運行試驗，不應短路冗余的晶閘管/IGBT級。適用時，試驗電壓應使用式(1)確定的比例因kn............................45.4型式試驗回路型式試驗所用的測量設備都具備有效的核準證書，符合相關的國家標準或與之相當?shù)膰H標準。5.5多重閥、閥或閥組件的元部件劣化檢驗）；這種檢驗可以用監(jiān)視系統(tǒng)進行，通常不要求從閥組件中拆除5.6型式試驗判據(jù)5.6.1關于晶閘管/IGBT級的），），5e)按5.5節(jié)的要求，對閥或閥組件進行檢查。如果試驗中或試驗后發(fā)現(xiàn)有損壞的晶晶閘管/IGBT級數(shù)不能超過一個完整閥中全部晶閘管/IGBT級數(shù)的3%；h)當按上述百分比確定最大允許的短路晶閘管/IGBT級數(shù)或參數(shù)改變但尚未短路的晶閘管/IGBT級數(shù)時，小數(shù)點后數(shù)字的處理按GB-T2096b)驗證局部放電的起始和熄滅電壓高于閥支架上出現(xiàn)的最高運行電壓。然后降低至規(guī)定的3h試驗電壓，保持3h恒定，最后降電壓至零。在規(guī)定的3h試驗的最后1h，局部7注1:如果發(fā)現(xiàn)局部放電的幅值或出現(xiàn)的頻次有上升的趨勢，可注2:在相反極性重復試驗前，閥支架可短路并接地幾個小時。在Utds=±Udms×k1×kt..........................................................Udms——閥懸吊/支承結構兩端之間穩(wěn)態(tài)運行電壓直流分量的最大k1——試驗安全系數(shù)：1min試驗，k1=1.6；3h試驗，k1=1.3；kt——大氣修正系數(shù)：1min試驗，k計可完全接受。如果大于200pC，則應對試驗結果進行評估(見GB/T20990.1—2 k2——試驗安全系數(shù)：1min試驗k2=1.3，30mikt——大氣修正系數(shù)：1min試驗，kkr——瞬時過電壓系數(shù)，1min試驗，kr由系統(tǒng)研8注：如果采用了未經(jīng)實際運行經(jīng)驗驗證的新型絕緣材料，或如果用戶認為有必要通過陡波前沖擊試驗驗證閥支架a)檢驗多重閥單元外絕緣性能，考慮它的環(huán)境，尤其是在極電位上b)驗證多重閥單元結構中各個單閥之間的耐受電壓能的、垂直堆放的閥(四重閥,結構，應將位于導致最嚴苛工況位置的那個閥短路。注：當多重閥單元的低壓端未接到直流中性電位時，接下來這種試驗方法可作為替代；當多重閥單元內部的電壓耐受能力已被其他試驗項目多次驗證(例如閥端子試驗)，且多重閥單元低壓端有足夠的對增長的電壓應力的9直流試驗電壓應加在多重閥單元最高電位的直流端子注1:若觀察到局部放電的數(shù)量或頻次有增加的趨勢，可注2:用相反極性重復試驗前，MVU可短路并接地幾個小時。在直Utdm=±Udmm×k3×kt..............................................................(4)Udmm——出現(xiàn)在多重閥單元高壓端子對地間的穩(wěn)態(tài)運行電壓直流分量的最大值；k3——試驗安全系數(shù)：1min試驗，k3=1.6；3h試驗，k3=1.3；kt——大氣修正系數(shù)：1min試驗，如果多重閥單元在任何兩個端子之間承受了交流或交直流復合電壓，但其承受能進行這個試驗，試驗電壓源應接于待考核的多重閥單元端子對上。根據(jù)試驗電路布置安排接地Utamk4×kt×kr...........................................Umm——穩(wěn)態(tài)運行期間，多重閥單元端子之間出現(xiàn)的最大重復運行電壓的電壓峰值，包括換相k4——試驗安全系數(shù)：1min試驗，k4=1.3；30min試驗，kr——暫態(tài)過電壓系數(shù)：1min試驗值，kr由系統(tǒng)分Utsm=±USIPLm×k5×kt.............................................................(6)USIPLm——考慮到多重閥單元高壓端子與地之間接避雷器時，由絕緣配合所決定的操作沖擊保護k5——試驗安全系數(shù)，k5=1.15；如果上述規(guī)定的試驗中，在多重閥單元所有端子間未能充分地進行操作沖擊耐受Utlm=±ULIPLm×k6×kt.............................................................(7)ULIPLm——考慮到多重閥單元高壓端子與地之間接避雷器時，由絕緣配合所決定的雷電沖擊保護k6——試驗安全系數(shù)，k6=1.15；注2:在某些情況下，考慮進行獨立的陡波前沖擊電壓試驗補充閥的陡波9.1試驗目的b)每一個內部過電壓保護回路都是有效c)在規(guī)定的試驗條件下，局部放電處方法。這個途徑為工業(yè)化提供了有利條件，因為它可將很多現(xiàn)有的高壓試驗技術移植到高壓直流9.2試驗對象運行條件。其中冗余級全部短路（只在非周期觸發(fā)試驗中包括）；響，特別是波尾對飽和電抗器的影響，以及由此產(chǎn)生的對晶閘管的鋼結構、接地網(wǎng)和其它任何結構物的影響，這些結構主要影響受試結構對地的雜散電容；9.3試驗要求9.3.1閥直流耐壓試驗Utdv=±Udn×k7..................................................................(8)Udn：對于單閥直流耐壓試驗，為六脈動橋額定直流電壓（要求使用最大持續(xù)k7：試驗安全系數(shù)，1min試驗k7=9.3.1.1單閥直流耐壓試驗注1:若觀察到局部放電的幅值或出現(xiàn)頻次有增加的趨勢，可由注2:在相反極性重復上述試驗之前，閥端子可短接并接地幾個小時。在直9.3.1.2子閥直流耐壓試驗9.3.2濕態(tài)直流耐壓試驗應模擬在閥結構頂部的一個組件發(fā)生冷卻水泄漏的情況下重復9.3.3閥交流耐壓試驗Utav1r=Uv0max×k8×kc×kr(9)和Utav1d=Uv0max×k8×kr(10)Utav1r——15s反向試驗電壓峰值；Utav1d——15s正向試驗電壓峰值；Uv0max——變壓器閥側最大穩(wěn)態(tài)空載相間電壓；kr——暫態(tài)過電壓系數(shù)，由系統(tǒng)研究確定的值；k8——試驗安全系數(shù)，k8=1.1。Uppv——跨接在閥上的穩(wěn)態(tài)運行電壓峰對峰最大值，包括換相k9——試驗安全系數(shù)，k9=1.15。Utav3=Uvrms×k9................................................................(12)d)需要證實沖擊起始時，閥兩端的電-0.01×VDSM×(Nt-Nr)≤閥電壓≤+0.01×VDSM×(Nt-Nr).............................(13)Nt——閥中串聯(lián)的晶閘管級的總數(shù)；子單元的那些必需與試驗的閥正確交換信息的部分一定要包9.3.5閥操作沖擊試驗Utsv=±SIWLV.................................................................(14)SIWLv：對于單閥操作沖擊試驗，為閥避雷器操作沖擊耐受水9.3.5.1單閥操作沖擊試驗9.3.5.2子閥操作沖擊試驗9.3.6濕態(tài)操作沖擊試驗9.3.7閥雷電沖擊試驗Utlv=±LIWLV.................................................................(15)LIPLv：閥避雷器雷電沖擊耐受水平。9.3.8閥陡波前沖擊試驗注1:如果運行中可能出現(xiàn)波前時間短于0.1μs的過電壓，買方和供方可以協(xié)商采用適當?shù)奶乜觳ㄇ斑^電壓試驗代注2:如果用戶認為有必要通過陡波前沖擊耐壓試驗驗證子閥性試驗時，加熱冷卻水使其溫度達到正常運行晶閘管/IGBTtUtsfy=±FWWLV...............................................................(16)FWWLv：由系統(tǒng)研究及配合電流所確定的閥避雷器波前耐受水平。9.3.9補充要求c)閥的雷電沖擊試驗和陡前波沖擊試驗時晶閘管元件的結溫和閥電子電路的溫度為短期過負9.4閥非周期觸發(fā)試驗9.4.1試驗目的驗的閥外，在這個試驗中還應當包括的一個輔助閥(或其有效的部分)。這個輔助閥不同于可控換相換電。試驗應包括與電磁干擾試品正確進行信息拆除輔助閥的所有短接線，輔助閥試驗前加電至少30s且在試驗期9.4.3試驗要求必須監(jiān)視相鄰的輔助閥，并檢查是否產(chǎn)生誤觸發(fā)信號及錯誤A.并聯(lián)電容器法：此方法中，試驗閥上要計值前10μs一樣嚴重。如果系統(tǒng)研究表明導通電流是振蕩c)閥的禁止觸發(fā)水平(見注3)。注1:電壓試驗安全系數(shù)至少等于閥避雷器最大允許誤差和最小允許誤差之間的差(典型值約5%)已經(jīng)包括在本試注2:由于沖擊發(fā)生器實際尺寸的限制，方法B僅適用于低額定電壓的閥。因此當注3:在一些設計中，閥高電壓下的觸發(fā)會被接在閥端的電壓測量裝置或并聯(lián)的閥避雷器中的電流測量裝置抑制。a)檢查一個閥中晶閘管/IGBT級和相關的電路，在最嚴b)證明閥在最高溫度下，用最低重復電壓，符合冷卻劑應反映實際運行工況。特別是流量和溫的并聯(lián)阻抗。如果使用的試驗電路不是六脈動橋，那么正確地反映此電路的這一特征就非常值內(見4.6.2)。每種發(fā)熱部件的監(jiān)測數(shù)量和位置需要達成一致，Utpv1=Uv0max×kn×k13...........................................................(17)Uv0max——變壓器閥側最高穩(wěn)態(tài)空載線電壓；kn——按照4.3.2的試驗比例系數(shù)；k13——試驗安全系數(shù)，k13=1.05。ufr——整流器閥觸發(fā)電壓；ufi——逆變器閥觸發(fā)電壓；α——整流運行產(chǎn)生最高ufr時的穩(wěn)態(tài)觸發(fā)角，γ+μ——在逆變運行產(chǎn)生ufi值最高時的穩(wěn)態(tài)關斷角和換相角之和，與運行在最urr——整流器恢復階躍電壓(不計換相過沖)；uri——逆變器恢復階躍電壓(不計換相過沖)；γ——在逆變運行產(chǎn)生uri值最高時的穩(wěn)態(tài)關斷角，與運行在最大持續(xù)運行的晶閘管周期內測量的閥電壓波形中的階躍電壓的平方和(不包括換相過沖)不低于[見式(22α和μ——相應于整流和逆變穩(wěn)態(tài)運行條件下，使Utpv12Utpv2=Uv0max×kn×k14×kr........................................................(23)Uv0max——變壓器閥側的最高穩(wěn)態(tài)空載線電壓有效值；kn——按照4.3.2的試驗比例系數(shù)；kr——暫態(tài)過電壓系數(shù)，其值由系統(tǒng)研究決定；k14——試驗安全系數(shù)，k14=1.05。根據(jù)暫態(tài)過電壓控制策略，可能需要不同持續(xù)時間、不同的kr值的試驗。Uv0min——變壓器閥側穩(wěn)態(tài)最低空載線電壓；Ntut——試驗中串聯(lián)晶閘管級的數(shù)量；Nt——包括冗余晶閘管/IGBT級在內，一個完整閥串聯(lián)晶閘管/IGBT級的總數(shù)；××sinα...........................................................α——穩(wěn)態(tài)運行下的整流器最小觸發(fā)角，與運行在最大持續(xù)運行的晶閘管結溫相符。toff....................................γ——最小穩(wěn)態(tài)關斷角，與運行在最大持續(xù)運行的晶閘管結溫相f——工作頻率。若換流器的運行策略允許在γ低于最小穩(wěn)態(tài)值的條件下短時運行暫態(tài)低電壓試驗是為了證明，以正常交流電壓運行時，在交流系統(tǒng)故障引起的暫時低電壓期間，×kku......................................Nt——包括冗余晶閘管級在內，一個完整ku——換流器保持可控的暫態(tài)欠電壓系數(shù)(基波頻率)；k16——試驗安全系數(shù)，k16=0.95。生這種情況，需要證明這是試驗期間反常電壓情況的固有結果，而不是閥(閥段)響應觸發(fā)信號失敗而a)在α=90°,以最大交流電壓運行，且kr=1.0(見9.1.3.3)；這些試驗將證明，晶閘管能按照設計在每周期內按必需的觸發(fā)次數(shù)安全導通。作為有效的證明，應使用一個可調整的斷續(xù)直流電流來研究閥(閥段)的性能。斷續(xù)電流的無電流持續(xù)時間，可在零到與試驗用于證明閥組件具有承受由于某些開關器件保護觸發(fā)連續(xù)動作所產(chǎn)生電壓電流應力的能力。保護觸發(fā)連續(xù)動作，從而使晶閘管級的相關元件承受在保護觸發(fā)動作下產(chǎn)生的電壓應力和熱應護觸發(fā)連續(xù)動作，從而使IGBT級的相關元件承受在保護觸發(fā)動作下產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)結溫下，恢復期后施加暫態(tài)正向電壓時，閥的保護觸發(fā)水平和du/dtUtvtd=UIMPLv×kn...............................................................(29)UIMPLv——閥避雷器的沖擊保護水平，或具有操作沖擊波形的保護kn——按4.3.2中的比例系數(shù)。注1:UIMPLv在波前時間100μs的波形中體現(xiàn)為USIPLv，在波前時間1.2μs和10μs的波形中體現(xiàn)為ULIP故障電流試驗的主要目的是驗證設計的閥可承受短路引起的最大電流、電并采用盡可能再現(xiàn)規(guī)定的最嚴酷故障電流條件的試對于單波故障電流試驗，主要的要求是，在單波故障電流后的第一個再加正向半波電壓峰值處，注1:在9.3.3.2和9.3.3.3中規(guī)定的故障電流試驗，是基于一個整流閥端間短路產(chǎn)生的最大故障電Utfvd=Uv0max××kn×k17×kr(30)Uv0max——變壓器閥側的最高穩(wěn)態(tài)空載線電壓；kn——按照4.3.2中的試驗比例系數(shù)；kr——暫態(tài)過電壓系數(shù)，由系統(tǒng)研究決定的值；k17——試驗安全系數(shù)，k17=1.05。故障電流的峰值和持續(xù)時間應由系統(tǒng)研究決定kr的值應同計算故障電流所用的交流系統(tǒng)條件一致。直流甩負utfvr=Uv0max××sinΨ×kn×k18×kr(31)Uv0max——變壓器閥側最大穩(wěn)態(tài)空載線電壓；kn——按照4.3.2中的試驗比例系數(shù)；kr——暫態(tài)過電壓系數(shù)，由