DLT1010.1-2006高压静止无功补偿装置.pdf 25页

'ICS29.240.01F21备案号：18574-2006DL中华人民共和国电力行业标准DL/T1010.1—2006高压静止无功补偿装置第1部分系统设计High-voltagestaticVARcompensatorPart1Systemdesign2006-09-14发布2007-03-01实施中华人民共和国发展与改革委员会发布 DL/T1010.1—2006目次前言................................................................................III1范围................................................................................12规范性引用文件......................................................................13术语................................................................................24型式及接线方式......................................................................45主要功能............................................................................56主要参数和性能......................................................................57设计的基本调节......................................................................67.1条件的确定原则....................................................................67.2环境条件..........................................................................67.3系统条件..........................................................................67.4负荷条件..........................................................................77.5其它条件..........................................................................78系统设计............................................................................78.1设计目标..........................................................................78.2设计内容..........................................................................78.3系统研究..........................................................................78.4设备布置..........................................................................88.5利用率和可靠性....................................................................98.6损耗的评估........................................................................98.7噪声.............................................................................109SVC部件及子系统基本要求...........................................................109.1晶闸管阀.........................................................................109.2晶闸管阀的冷却系统...............................................................119.3相控电抗器.......................................................................119.4电容器组.........................................................................129.5滤波（串联）电抗器...............................................................129.6断路器...........................................................................139.7隔离开关.........................................................................139.8避雷器...........................................................................139.9专用变压器（如果需要的话）.......................................................139.10控制系统........................................................................139.11保护及故障录波设备..............................................................149.12表计和监控显示..................................................................159.13辅助设备........................................................................1510其它要求..........................................................................1510.1安装............................................................................1610.2消防............................................................................1610.3采暖通风........................................................................16I DL/T1010.1—200610.4供货及服务范围..................................................................17附录A（规范性附录）晶闸管阀的损耗计算方法.........................................18附录B（资料性附录）供货及服务范围.................................................21II DL/T1010.1—2006前言本标准是“高压静止无功补偿装置”系列标准中的第1部分，该系列标准共分为5个部分：——第1部分：系统设计——第2部分：晶闸管阀的试验——第3部分：控制系统——第4部分：现场试验——第5部分：密闭式水冷却装置本标准主要是参考国内外的相关标准、规定，总结多年来的实际工程经验编写而成。本标准目前尚无对应的国际标准。本标准的附录A为规范性附录。本标准的附录B为资料性附录。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由中国电力企业联合会归口。本标准起草单位：主要起草单位：中国电力科学研究院参加起草单位：本标准主要起草人：本标准由中国电力科学研究院负责解释。III DL/T1010.1—2006高压静止无功补偿装置第1部分系统设计1范围本标准适用于输电系统和配电系统中使用晶闸管的静止无功补偿装置（以下简称“SVC”）新建工程的设计。SVC可应用于6kV及以上电力系统，其中晶闸管控制的支路可直接挂接于6～66（63）kV系统。对于扩建、改建工程可以参照本标准相关部分执行。SVC中包括电力滤波器部分，因此本标准的相关部分也可用于独立的电力滤波器设计。本标准规定了SVC满足系统运行要求的设计内容；对SVC部件、子系统以及布置、安装和相关的设计问题提出了基本要求。每个SVC工程均有其特殊性，应针对具体工程条件和要求使用本标准，必要时应作相应的补充。有关SVC晶闸管阀的试验、控制系统、冷却系统以及现场试验的详细规定，参见本系列标准其它部分。本标准主要是针对晶闸管控制电抗器（TCR）型和晶闸管投切电容器（TSC）型SVC编制，适当兼顾晶闸管投切电抗器（TSR）型SVC的某些要求。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB311.1-1997高压输配电设备的绝缘配合GB1984-89交流高压断路器GB1985-2004高压交流隔离开关和接地开关GB/T6451-1999三相油浸式电力变压器技术参数和要求GB10229-88电抗器GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求GB/T11024.1-2001标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器GB11032-2000交流无间隙金属氧化物避雷器GB/T12325电能质量供电电压允许偏差GB12326电能质量电压波动和闪变GB/T14549电能质量公用电网谐波GB/T15291-1994半导体器件第6部分晶闸管GB/T15543电能质量三相电压允许不平衡度GB/T15945电能质量电力系统频率允许偏差GB/T18481电能质量暂时过电压和瞬态过电压GB50052-95供配电系统设计规范GB50059-9235~110kV变电所设计规范GB50060-923~110kV高压配电装置设计规范1 DL/T1010.1—2006GB50277-95并联电容器装置设计规范DL5014-92330~500kV变电所无功补偿装置设计技术规定DL/T553-94220V～500kV电力系统故障动态记录技术准则ZBK48004-90高电压交流滤波电容器IEEEstd1031-2000IEEEGuidefortheFunctionalSpecificationofTransmissionStaticVarCompensators3术语本标准采用了下列术语。3.1静止无功补偿装置（SVC）staticvarcompensator由静止元件构成的并联可控无功功率补偿装置，通过改变其容性或（和）感性等效阻抗来调节输出，以维持或控制电力系统的特定参数（典型参数是电压、无功功率）。3.2晶闸管控制电抗器（TCR）thyristorcontrolledreactor由晶闸管控制的并联电抗器，通过控制晶闸管阀的导通角使其等效感抗连续变化。3.3晶闸管投切电容器（TSC）thyristorswitchedcapacitor由晶闸管投切的并联电容器，通过晶闸管阀的开通或关断使其等效容抗成级差式变化。3.4晶闸管投切电抗器（TSR）thyristorswitchedreactor由晶闸管投切的并联电抗器，通过晶闸管阀的开通或关断使其等效感抗成级差式变化。3.5滤波（固定）电容器（FC）filter/fixedcapacitor由电容器和电抗器（有时还有电阻器）适当组合而成的并联装置，兼有无功补偿、滤波和调压功能。3.6晶闸管级thyristorlevel晶闸管阀的组成部分，由一对反并联的晶闸管（或晶闸管和二极管反并联）构成，包括辅助电路（触发、保护、均压、阻尼元件等）。3.7晶闸管阀（TV）thyristorvalve晶闸管级的电气和机械联合体，配有连接、辅助部件和机械结构，它可与SVC每相的电抗器或电容器相串联。3.8晶闸管电子电路（TE）thyristorelectronics在阀电位上执行控制功能的电子电路。接受阀基电子单元的控制信号，并向阀基电子单元回报阀的信息。3.9阀基电子单元（VBE）valvebaseelectronics处在地电位的电子单元，是SVC控制系统与晶闸管阀之间的接口。3.10闭锁blocking控制系统不发出触发信号，使晶闸管阀处于关断状态。3.11控制系统controlsystem对SVC进行调节、保护、触发和监测等单元的总称。3.12角度angle将正弦波中的时间间隔用相应角度来描述，图1表示了通常使用的“角度”，并定义如下：开通角α（firingangle）：从晶闸管受到正向电压的开始时刻到晶闸管开始导通时刻之间的间隔，有些文献中称为延迟角。导通角σ（conductionangle）：晶闸管导电的间隔，正常情况下，它是关断角γ及开通角α之差。关断角γ（extinctionangle）：从晶闸管受到正向电压的开始时刻到晶闸管停止导通时刻的间隔。2 DL/T1010.1—2006uii0u90º180ºασγ图1角度的定义3.13误通falsefiring无论由于何种原因，在不正确的时刻造成的晶闸管阀的开通。3.14响应时间responsetime当输入阶跃控制信号后，SVC输出达到要求输出值的90％所用的时间，且期间没有产生过冲（图2）。注：由于电压变化范围较小，难以获得清晰的变化曲线，一般可以用无功电流变化曲线来说明响应时间。图2响应时间和镇定时间定义3.15镇定时间settlingtime当输入阶跃控制信号后，SVC输出达到要求输出值的±5％范围内所用的时间（图2）。3.16电压/电流特性（V/I）voltage/currentcharacteristicSVC在连接点处的稳态电流与电压之间的关系。3.17控制范围controlrange在连接点处由SVC提供的无功电流或无功功率的感性至容性最大变化范围。3.18滞后运行laggingoperationSVC吸收容性无功，等效于并联电抗器。3.19超前运行leadingoperationSVC发出容性无功，等效于并联电容器。3.20参考电压referencevoltageSVC运行在既不发出、也不吸收无功功率时的电压。3.21斜率（SL）slope在SVC的线性可控范围内，其电压—电流特性的斜率，即电压变化对电流变化（标幺值）的百分数。3.22电压击穿（VBO）保护voltagebreak-overprotection晶闸管的一种过电压保护，当电压达到设定的电压值时使晶闸管触发开通。一般采用击穿二极管（BOD）。3 DL/T1010.1—20063.23公共连接点（PCC）pointofcommoncoupling电力系统中一个以上用户的连接处。3.24考核点（CP）checkpoint供用电双方合同规定的指标衡量点。4型式及接线方式a）SVC是由静止元件构成的并联可控无功功率补偿装置，主要类型有：晶闸管控制电抗器（TCR）型、晶闸管投切电容器（TSC）型、晶闸管投切电抗器（TSR）型、晶闸管控制高阻抗变压器（TCT）型、磁控电抗器（MCR）型、自饱和电抗器（SR）型，上述六种SVC既可单独使用，也可根据需要组合使用。b）输电系统SVC应连接在主变压器（或专用变压器）二次或三次侧，并且宜用专用母线的接线方式；配电系统SVC宜与被补偿负荷并联连接。c)FC部分可以根据装置的容量、支路数量，通过技术经济比较确定由一台断路器带一支路或多支路；TCR（TSR）支路原则上应单独设置一台断路器，也可和FC支路共用断路器。d）TCR的电抗器一般分成相同的两组线圈，每相晶闸管两侧各连接一组线圈，采用三角形接线（图3）。e）TSC晶闸管阀一般置于电容器和电抗器之间，采用三角形接线（图4）。图3TCR（TSR）的接线方式图4TSC的接线方式f）FC支路接线的一般规定：1）FC的型式主要采用单调谐、双调谐、“C”型和高通滤波器等四种，原理接线分别如图5所示。2）FC支路宜采用单星型接线或双星型接线，并且中性点不应接地。3）FC支路电容器组的每相或每个桥臂，有多台电容器串联组合时，应采用先并联后串联的接线方式。4）滤波电抗器或串联电抗器装设于电源侧时，其电流应满足动稳定和热稳定要求。4 DL/T1010.1—2006图5FC的接线方式5主要功能a）输电系统SVC的功能特性一般包括：1）正常工况下调相调压（即无功控制和电压偏差调节）和故障情况下电压支撑；2）抑制工频过电压及减少电压波动；3）改善系统稳定性和提高输电功率；4）降低谐波水平；5）其它特殊功能（例如：阻尼功率振荡）。b）配电系统及工业用户SVC的功能特性一般可以包括：1）抑制电压波动和闪变；2）校正三相电压不平衡；3）降低谐波电流和谐波电压；4）改善功率因数。6主要参数和性能SVC的基本特性由稳态电压—电流（U/I）特性所决定，如图6所示。图中：a—b—c为线性工作区（ab为容性，bc为感性）；cd为感性过载区（晶闸管导通角保持最大），当I>Imax时，TCR由保护动作退出运行。UdcUrefba控制范围IIcn超前滞后IlnImax图6SVC的U/I特性SVC主要特性由下列参数及性能描述：a）额定电压Un（kV）指SVC连接点（母线）的标称电压；通常取Un=1（pu）。b)额定容量Qn（Mvar）5 DL/T1010.1—2006指晶闸管控制的感性或容性基波无功功率，应分别指明TCR（TSR）、TSC支路在额定电压下的基波无功功率。c）动态调节范围（Mvar）指SVC通过晶闸管阀控制实现的可调无功范围，即在额定电压下SVC无功功率变化的最大范围。d）参考电压Uref（kV，pu）如图6中b点电压，通常Uref应可设置，Uref=0.9～1.1pu。e）斜率（%）指图6中的ac段的斜率，一般在0.5～10％范围内可调。f）响应时间（ms）SVC响应时间定义参见术语3.14，一般由供方提供。SVC的响应时间和镇定时间可以通过专门的系统研究得到。g）过载能力SVC能达到的过负荷倍数和持续时间。SVC的所有设备，如晶闸管投切电容器（TSC）支路、晶闸管投切电抗器（TSR）支路、晶闸管控制电抗器（TCR）支路、滤波（固定）电容器（FC）支路和电抗器组支路，其设计都应能耐受所要求的连续或短时过负荷能力，在电压和电流超过允许值时应能进行保护。7设计的基本条件7.1确定原则设计的基本条件根据工程特点，原则上由需方提供，但某些条件可由供需双方协商确定，例如，电网谐波阻抗如何确定；负荷谐波发生量是否可由供方根据工程经验确定。由需方提供的SVC基本设计条件可包括以下全部或部分内容。7.2环境条件a）海拔高度（m）b）年均降雨量（mm）c）最大月降雨量（mm）d）年平均环境温度（ºC）e）最高环境温度（ºC）f）最低环境温度（ºC）g）年平均相对湿度（%）h）最大相对湿度（%）i）覆冰厚度（mm）j）最大地面积雪厚度（mm）k）最大结霜厚度（mm）l）冻土层厚度（m）m）年平均风速（m/s）n）年最大风速（m/s）o）地震烈度（度）p）年平均雷电数（日/年）2q）污秽等级及盐密(ESDD)（级、mg/m）2r）日照强度（W/cm）s）地电阻率（Ohm-m）7.3系统条件6 DL/T1010.1—2006a）装置连接点的额定电压及变化范围；b）电网频率及变化范围；c）电网谐波阻抗；d）过电压保护水平，包括雷电冲击和操作冲击保护水平；e）系统接地；f）供电系统主接线和设备参数以及供电方式、供电设备容量、相关的无功补偿装置及参数；g）PCC或CP的背景电能质量参数，包括电压变化范围（曲线）、谐波电压、谐波电流、电压波动和闪变、三相电压不平衡度等；h）PCC或CP的短路水平，包括最大和最小方式下的三相、单相短路电流（或短路容量）；i）相关保护定值以及故障清除时间。7.4负荷条件a）用电协议容量；b）负荷容量及性质，包括谐波发生量、有功和无功功率变化范围（曲线）、功率因数、最大负序电流等；c）接线方式及负荷工况。7.5其它条件2a）占地面积（ｍ）；b）水冷却所需要的外部条件（如水温，水压，流量，水质等）；c）现有相关装置及设备（应包括接地、防雷等）；d）布置方式（户外或户内，单层或双层布置，电缆或架空连接等）；e）监控方式（就地和/或远方）；f）站用电条件；g）噪声水平。8系统设计8.1设计目标SVC系统设计的基本目标是在规定的设计条件下，通过技术经济比较合理地确定SVC主接线方式及基本参数，以保证装置安全可靠运行，并达到预期补偿指标。8.2设计内容a）系统条件的确定；b）装置所在外部条件的确定；c）装置的基本参数及主接线选择；d）性能指标的核算；e）装置元件的安全运行校验；f）谐波谐振校验；g）操作过电压计算及其保护方式、保护元件配置和参数确定；h）SVC主要元件参数及订货技术条件；i）继电保护配置及保护定值；j）SVC运行方式的确定；k）装置的安装布置方案及相关图纸；l）SVC的系统研究。8.3系统研究8.3.1研究内容7 DL/T1010.1—2006系统研究是SVC设计性能的保证，一般应包括动态特性的研究，谐波、负序、电压波动和闪变的研究以及过电压的研究，但不应仅限于此，其中动态特性的研究主要适用于输电系统的SVC。具体的研究内容可根据工程实际情况确定。本部分主要参考标准为：GB/T12325、GB12326、GB/T14549、GB/T15543、GB/T15945、GB/T18481。8.3.2动态特性的研究当系统发生扰动（例如主要的故障和甩负荷）时，应从暂态和动态稳定角度研究SVC控制的性能，并评估所有规定的功能。a）系统故障和操作时SVC对电压支撑和稳定性能的研究，以及SVC响应特性的研究；b）SVC的保护和保护配合的研究；c）如果需要，应通过研究验证在系统发生扰动之后SVC阻尼系统功率振荡、抑制次同步振荡所需的附加控制功能；d）研究评估SVC控制和邻近的其他控制系统之间的相互作用，包括高压直流控制、发电机控制以及其它灵活交流输电系统（FACTS）装置的控制。8.3.3谐波、负序、电压波动和闪变性能的研究a）通过谐波潮流的研究以验证SVC谐波滤波器设计是否合理。此项研究应当评估在SVC考核点和（或）公共连接点处的谐波水平。研究报告应包括以下各项内容：1）在规定的系统运行条件下（包括最大和最小系统电压水平）SVC的最大和最小无功功率输出；2）谐波的抑制效果；3）在系统电压不平衡和触发角不平衡的情况下产生的非特征谐波；4）可能产生的谐振过电压；5）校核滤波器元件的安全裕度。b）评估由于负荷产生的负序电流对电力系统的影响以及采用SVC后的改善效果。c）评估由于负荷无功冲击引起母线的电压波动和闪变以及采用SVC后的改善效果。8.3.4过电压的研究过电压（包括雷电和操作过电压等）的研究用于确定过电压保护方式、设备的绝缘水平、避雷器参数等，需要研究的内容如下：a)雷电和开关操作过电压；b）母线故障（单相对地、相间和三相）；c）晶闸管阀故障（包括可能出现的误通）。8.4设备布置a）SVC设备的布置和安装设计，原则上应保证安全、利于通风散热、便于运行巡视和维护检修。一般要求可参考GB50052、GB50059、GB50060、DL5014等。b）晶闸管阀及其冷却系统，均宜采用户内布置。c）监控和保护装置不宜放置于阀厅内，但应靠近阀组以缩短信号传输距离（一般不宜超过10m）。d）相控电抗器可以采用户内或户外（包括半露天）分相布置。根据现场条件，三相采用水平排列或三角排列。对于空心式电抗器相间的距离应保证在1.7D（D为电抗器外径）以上。电抗器与天棚和地面的距离在0.5D以上（分别以电抗器的上面和下面为基准）；电抗器中心和墙壁（或围栏）的距离在1.1D以上。电抗器周围（在上述距离之内）的金属构件应采用非磁性材料制造，并避免构成金属环路和并联回路。e）滤波电抗器的布置原则上同d），但为减少占地面积，也可以用三相叠装方式。f）滤波电容器一般宜采用户外布置；严寒、湿热、风沙等特殊地区和污秽、易燃、易爆等特殊环境宜采用户内布置。户外布置的电容器装置，应设置防止凝露引起污闪事故的措施。8 DL/T1010.1—2006g）电容器组的布置，宜分相设置独立的框架；根据现场条件，电容器可以采用立式或卧式布置。当电容器台数较少或受到场地限制时，可设置三相共用的框架。h）分层布置的电容器组框架，不宜超过三层，每层不应超过两排，四周和层间不得设置隔板。当电容器必须采用三层以上布置时，宜采用卧式电容器。i）电容器组的安装设计最小尺寸，应符合表1的规定：表1电容器组安装设计最小尺寸（mm）电容器电容器底部距地面名称装置顶部至顶棚净距间距排间距里户外户内最小尺寸1002003002001000j）户内外布置的电容器组，在其四周或一侧应设置维护通道，其宽度不应小于1.2m。当电容器双排布置时，框架和墙之间或框架相互之间可设置检修走道，其宽度不应小于1m。注1：维护通道系指正常运行时巡视，停电后进行维护检修和更换设备的通道。注2：检修走道系指停电后维护工作使用的走道。k）熔断器的装设位置和角度，应符合下列要求：1）应装设在有通道一侧；2）严禁垂直装设。装设角度和弹簧拉紧位置，应符合制造厂的产品技术要求；3）熔丝熔断后，尾线不应搭在电容器外壳上。l）SVC可根据周围环境中小动物活动的情况，设置防侵袭的封堵、围栏和网栏等设施。8.5利用率和可靠性8.5.1定义a）强迫停运：指由于SVC设备故障造成的停运，导致SVC失去其部分或全部主要功能。b）计划停运：指为了确保SVC连续可靠运行而进行预防性维护、检修所造成的停运，会造成SVC暂时失去部分或全部功能。c）停运持续时间：指从SVC退出运行时刻到恢复运行时刻所持续的时间，以小时为单位。停运持续时间包括：1）确定停运原因或者确定需要维修或更换的设备所需要的时间。2）系统运行人员为准备维修工作而切除设备并将设备接地直到维修完成后去除接地可将设备重新投入所需要的时间。由于缺少合格的用户操作人员造成的拖延不累积。3）局部停运时的等效停运持续时间：如果SVC仍有部分运行，等效停运持续时间为运行时间与该时间段内所减少的输出容量与额定容量的比例的乘积。d）年利用率：指考虑SVC由于失去全部和部分功能造成停运而得到年等值利用率，用百分数表示。用下式计算：⎡∑等效停运持续时间⎤⎢1−⎥×100％⎢⎣8760⎥⎦8.5.2利用率和可靠性指标对SVC的可靠性有如下要求：a）考虑强迫停运SVC而得到的年利用率（%）。b）年强迫停运次数（次）。8.6损耗的评估根据下列条款a）至f）中公式提供SVC总损耗（kW）的估计值或保证值。在SVC设计的运行范围内，对SVC不同运行点下的总损耗分别计算并取平均值。在损耗评估中，配电装置、母线、电缆、线夹、连接件等的损耗没有包括在内，并忽略了与谐波电流相关的损耗（但在确定电阻器、冷却设备等参数的时候需要加以考虑）。9 DL/T1010.1—2006a）晶闸管阀损耗Pvalve见附录A。b）变压器损耗（指SVC专用降压变压器）变压器的损耗采用厂家或试验所得出的数据。c）电抗器损耗Preac电抗器损耗Preac采用下式计算：2PR=3××I（1）reacreac式中：Rreac－电抗器的直流电阻值，可以从电抗器的试验报告中查到I－电抗器电流有效值d）电容器组损耗Pcap电容器组损耗Pcap采用下式计算：P=Q×tanδ（2）capcap式中：Qcap－电容器容量tanδ－电容器介质损耗角正切值，可以从试验报告中查到，取所有电容器tanδ的平均值用于损耗计算e）电阻器损耗Pres电阻器的损耗计算公式2PR=3××Iresres（3）式中：Rres－电阻器阻值I－电阻器的电流有效值f）SVC辅助系统所消耗的功率指包括泵、风机、加热系统在内的辅助系统所消耗的功率。8.7噪声SVC装置中电抗器、电容器、晶闸管阀等设备会产生噪声，其可听噪声水平应控制在相关标准所要求的限制值以内，具体数值请参考相关设备标准。9SVC部件及子系统基本要求9.1晶闸管阀9.1.1功能晶闸管阀用于控制流过电抗器或电容器组中的交流电流，以提供可变的感性或容性无功功率。9.1.2一般说明a）晶闸管阀应根据系统运行条件及性能要求设计，包括必要的保护和附件。b）晶闸管阀结构的设计应做到便于用户对晶闸管近距离巡视、日常维护以及故障处理或部件更换。进行维护工作时，应不影响其它的设备继续运行。c）晶闸管阀由若干串联的阀组件构成，其中包括全部必要的散热器，均压和保护电路，触发转换和取能电路、控制和监视信号通道器件。9.1.3参数选择和触发方式晶闸管阀的选择应遵循：10 DL/T1010.1—2006a）阀元件应根据系统故障和操作引起的最大过电压和过电流进行设计。b）阀的设计应考虑阀中晶闸管电压分布不均匀性而留有适当裕量。单相每组晶闸管阀中串联晶闸管级的最小冗余数为1。c）阀的设计应具备防止或耐受误通的能力。d）晶闸管的触发应提供正常触发和强制触发两个独立的触发系统。e）晶闸管的基本技术要求参考GB/T15291。9.1.4晶闸管阀的保护晶闸管阀应具备以下过电压保护：a）阀的两端可采用氧化锌避雷器或其它保护措施作为过电压保护。b）TCR阀和TSR阀应该有强制触发系统（例如BOD保护），如果过电压保护失效或者晶闸管阀中只有部分导通或关断，则对晶闸管可以起后备保护作用。c）TSC阀不宜采用强制触发，在过电压时不应被触发，应提供联锁和闭锁装置避免误通。d）动态均压和静态均压回路。9.1.5试验晶闸管阀应经规定的试验参照本系列标准第2部分《晶闸管阀的试验》和第4部分《现场试验》执行。9.2晶闸管阀的冷却系统9.2.1用途晶闸管阀冷却系统的作用是将阀产生的热量带走，并将其传递到周围的空气或其它介质中，使晶闸管元件保持在允许的温度范围。9.2.2冷却系统型式冷却系统分为水冷却和空气冷却等型式，在SVC容量较大时一般宜采用密闭式水冷系统。本标准仅对水冷却型式提出基本要求。9.2.3水冷却系统的基本要求a）为保持密闭系统中水的高电阻率应使用去离子回路。b）可以采取水—风或水—水的热交换方式。c）设计功能和特性1）应当提供两台循环泵，一台运行，一台备用。当运行泵故障时，备用泵应自动投运而无需关闭冷却系统，同时在控制屏上显示报警信息。2）每台泵应能提供所需的最大水流量。3）水冷系统可根据被冷却设备的具体需要设置由脱氧树脂构成的脱氧床，或两套旁路离子交换器，采用一用一备工作方式4）每个水—风热交换器至少有一个备用风机。5）冷却系统应有足够的表计和指示器显示装置的任何部件处于正常运行或维修状态。6）冷却系统应能监测自身的运行和冷却介质的情况，并有完善的保护及报警信号。7）冷却系统必需具备信号上传和远程控制功能。8）其余要求参考本系列标准第5部分《密闭式水冷却装置》。9.3相控电抗器a）TCR相控电抗器一般采用单相干式空心电抗器，每个单相电抗器分成相同的两个线圈，上下叠装。b）电抗器容量应根据SVC的动态无功补偿容量，考虑晶闸管阀的导通角以及流经的谐波电流和过载能力。c）感抗偏差：每相总电抗值偏差应在±3%以内，三相之间偏差应在2%以内。d）电抗器的损耗宜根据容量与型式，经技术经济比较选定。11 DL/T1010.1—2006e）额定绝缘水平符合GB311.1的规定；装设在严寒，高海拔，温热带等地区和污秽，易燃，易爆等环境中的电抗器，应满足相应的特殊要求（本条规定也适用于其他设备，以下不再重复）。f）噪声：不超过60dB。9.4电容器组9.4.1电容器a）型式：根据现场安装条件，可以采用户外式或户内式，立式或卧式；根据单台熔丝的保护方式不同，可以采用外熔丝或内熔丝型式；一般采用全膜或膜纸复合介质电容器；根据放电需要可以采用带或不带内放电电阻。b）额定电压：电容器组额定电压的选取应考虑下列因素：1）串联电抗器引起的滤波电容器工频电压升高；2）接入点的系统最高运行电压；3）谐波引起的电容器电压升高；4）相间和串联段间的电压分配不均匀；电容器承受的长期过电压不应超过其额定电压的1.1倍。c）额定电流：电容器组流过的电流值为基波电流和谐波电流方均根合成值，稳态过电流一般应不超过其额定电流的1.3倍，或由用户和制造厂协商确定。d）单台电容器的容量选择应按电容器组单相容量和每相电容器的串、并联台数以及保护方式确定，并宜尽可能选用大容量产品。e）置放在绝缘台上的串联段数为两段及以上的电容器宜选用单套管结构。f）电容器组每相电容值误差应不超过设计值±5%，三相间偏差不超过2%。g）单台电容器的技术条件应满足GB/T11024.1和ZBK48004的规定，成组电容器的设计参考GB50277。9.4.2熔断器a）单台电容器保护使用的外熔断器宜采用喷逐式熔断器。b）熔断器的熔丝额定电流按电容器额定电流的1.5~2倍选取。c）熔断器的耐爆能量应大于并联段全部电容器在1.1倍额定电压下所储存的能量。d）熔断器的额定电压、耐受电压、开断性能、熔断特性、抗涌流能力、机械性能和电气寿命均应符合现行标准GB15166.5。9.4.3放电装置a）放电装置的绝缘水平应与接入处电网绝缘水平一致。放电装置的额定端电压不应低于电容器组的额定电压，其稳态过电压允许值应与电容器组相一致。b）放电装置的放电特性应满足：1）手动投切电容器组的放电装置，应能使电容器组三相及中性点的剩余电压在5min内自额定电压峰值降至50V以下；2）采用开关自动投切电容器组的放电装置，应能使电容器组三相及中性点的剩余电压在5s内自电容器组额定电压峰值降至0.1倍额定电压以下。c）放电装置的容量应满足在最大放电容量下放电时的热稳定要求。当放电装置带有二次线圈并用于保护和测量时，应满足二次负荷和电压变比误差的要求。d）当采用电压互感器作放电装置时，宜采用全绝缘产品，其相关技术特性应符合放电装置的规定。9.5滤波（串联）电抗器a）型式：一般采用干式空心电抗器。b）额定电流：电抗器的额定电流值应按流过的基波电流和相关频次的谐波电流方均根合成值考虑，稳态过电流一般应不超过其额定电流的1.35倍，其谐波电流容量应由设计确定。c）电抗值允许偏差：12 DL/T1010.1—20061）在额定电流下电抗值的允许偏差为±2%；2）对于空心式电抗器在所允许过电流情况下的电抗值应等于其额定电流下的电抗值；d）滤波电抗器的电感值一般采用连续或抽头调节，其调节范围至少为±5%。e）电抗器的品质因数Q值应根据调谐要求和电抗器的型式确定，空心电抗器的Q值一般为50～100。f）最大允许短路电流：1）装于电容器组电源侧的电抗器，在电抗率为4%及以上时，应能承受25倍额定电流，持续2s而不产生热的和机械的损伤；若电抗率小于4%，则根据计算结果与制造厂协商确定；2）装于电容器组中性点侧的电抗器，应能承受额定电流20倍的合闸涌流冲击。g）电抗器噪声水平不超过65dB。h）其余要求参考GB10229，特殊要求由供方和需方共同商定。9.6断路器a）用于SVC的断路器，除应满足一般断路器的技术条件（GB1984）外，还应符合下列要求：1）用于FC的断路器应具备开断相应容性电流的能力，并且开断时，不应重击穿；2）应能承受合闸涌流，以及工频短路电流和电容器高频放电电流的联合作用；3）经常投切的断路器，应具备频繁操作的能力。b)SVC的总断路器应具有投切其所连接的全部无功补偿装置最大输出电流和短路电流的能力；分组断路器不满足开断短路电流的要求时，应增设开断短路电流的总断路器，条件允许时，分组支路的断路器可采用不承担开断短路电流的开关设备。c）当支路额定电流、短路开断能力、恢复电压上升速率等要求不能满足时，可采用较高电压等级断路器，必要时也可采用加装并联小电容的方法满足恢复电压上升速率。9.7隔离开关a）隔离开关应按电压等级、最大稳态电流和故障暂态电流选择。b）隔离开关的设置用于保证SVC主要部件维修时和系统带电（或可能带电）部分有明显断开点。根据电容器放电或检修安全需要，还应适当配置接地开关。c）其余要求参考GB1985，特殊要求由供方和需方共同商定。9.8避雷器a）SVC的避雷器用于限制操作过电压，应选用无间隙金属氧化物避雷器。b）避雷器的额定电压应为正常运行线电压的上限以及系统单相接地引起的工频电压升高，并留有一定裕度。c）设计中应校验避雷器的通流容量以确保运行安全。对保护滤波器的避雷器，应以在电源侧发生单相接地时，断路器发生操作重燃过电压为校验其通流容量的条件。d）其余要求参考GB11032，特殊情况下如需采用阻容吸收装置，由供方和需方共同商定。9.9专用变压器（若需用时）a）如SVC通过变压器接入电网，则变压器绝缘水平应与接入处电网绝缘水平一致。b）变压器应能输出100％的无功电流，其设计铁心磁通密度应低于一般用途的变压器。c）变压器能耐受正常谐波电流。d）其余要求参考GB/T6451，特殊要求由供方和需方共同商定。9.10控制系统9.10.1控制系统监控各部件的运行状态，使SVC满足设计的要求，达到各预定的目标，例如SVC运行范围，电压无功控制，增加系统阻尼，优化无功潮流，改善功率因数等。9.10.2应具备计算、自动调节、监视、保护、通信、启动、停止顺序控制、文件记录等功能。9.10.3SVC控制系统按预定的程序使SVC启动、停止、按规定顺序投切各组支路、调节TCR输出，保护SVC本身不受损坏，不使事故扩大。13 DL/T1010.1—20069.10.4通过通讯接口与站控和上级控制（或调度中心）保持相互传送信息和运行命令。9.10.5其余要求参考本系列标准第4部分《控制系统》。9.11保护及故障录波设备9.11.1功能除了通过控制系统对晶闸管阀提供保护性控制外，还应对于可能发生的异常运行情况提供常规保护及故障录波。9.11.2保护设备9.11.2.1结构和配置a）继电保护设备可以单独组柜，也可以分散配置。b）继电保护设备从电流互感器、电压互感器等传感器上取信号。c）过电压保护器件（避雷器、阻容吸收装置）根据系统设计配置。d）联切功能根据系统设计实施。9.11.2.2设计性能和要求a）SVC系统中所有设备应具有相应的保护。b）SVC所有保护设备和系统应相互配合。c)SVC的保护应与用户系统的保护相互配合。9.11.2.3保护要求保护的一般要求如下（不仅限于此）：a）专用变压器1）过电流2）温度过高3）差动4）接地故障5）瓦斯过量6）压力突增b）母线1）过电流或电流差动2）接地故障c）TCR电抗器1）过电流d）电容器组（或滤波器）1）过电流2）电流速断3）过电压4）欠电压5）低频（可选）6）不平衡（用于反映每组电容器内部故障的保护）7）闭锁、联切（根据需要设置）e）TCR/TSC/TSR支路1）过电流2）过电压3）欠电压9.11.3故障录波装置a）可以单独组柜，也可以分散配置。14 DL/T1010.1—2006b）应具备事件的监视与记录，即顺序事件记录（SER）功能，包括内部和外部事件，分辨率为1ms或更高。c）应具备暂态故障记录功能（TFR功能）。采样频率应大于5kHz（可调）。d）所记录的模拟量至少应包括TCR支路和FC支路电流、SVC接入点母线电压、调节目标的电压或电流等。e）所记录的开关量至少应包括SVC断路器、隔离开关、主变压器总断路器（SVC接入侧）、控制器发出的故障录波启动信号等。f）其它的基本技术要求参考DL/T553。9.12表计和监控显示就地或远程监控柜至少有以下显示项目：a）启动和停机的过程b）SVC运行指示c）SVC停机指示d）SVC总的无功功率和三相电流e）晶闸管阀和相控电抗器的三相电流和三相线电流f）变压器高压侧电压（可以切换测量三相线电压）g）变压器低压侧电压（可以切换测量三相线电压）h）参考电压整定值i）斜率整定值j）每个滤波器支路的电流k）状态和报警信息（列表）9.13辅助设备a）单台电容器至母线或熔断器的连接线以及电容器之间的连接线应采用软导线，其长期允许电流不应小于单台电容器额定电流的1.5倍。b）各回路的电器、导体和连线的长期允许电流，不应小于该回路主设备（电抗器、电容器、阀组）额定电流的1.5倍，且应考虑机械强度，动稳定和热稳定的要求。c）双星型电容器组的中性点连线和桥型接线电容器组的桥连线，其长期允许电流不应小于电容器组的额定电流。d）用于高压电容器组不平衡保护的电流互感器，应符合下列要求：1）绝缘水平应按接入处电网电压选择；2）一次额定电流不小于最大稳态不平衡电流；3）应能耐受故障状态下的短路电流和高频放电电流（必要时装设间隙或避雷器等保护措施）；4）可按继电保护要求确定准确等级。e）用于高压电容器组不平衡保护的电压互感器，应符合下列要求：1）绝缘水平应按接入处电网电压选择；2）一次额定电压不应低于电容器组额定电压；3）一次线圈作电容器的放电回路时，应满足放电容量要求；4）可按电压测量要求确定准确等级。f）用于高电压的支持绝缘子、穿墙套管应按电压等级、泄漏距离、机械荷载以及通流容量等技术条件选择和校验。g）辅助电源应包括维持SVC运行的所有必要的电源，如降压变压器、交流配电盘、蓄电池、蓄电池充电器和UPS等。电源应足以提供给所有的泵、风机、控制系统、建筑物的冷却、供暖系统和照明设备。10其它要求15 DL/T1010.1—200610.1安装a）电容器组的绝缘水平，应与电网绝缘水平相配合。当电容器与电网绝缘水平一致时，应将电容器外壳和框架可靠接地；当电容器的绝缘水平低于电网绝缘水平时，应将电容器安装在与电网绝缘水平相一致的绝缘框架上，电容器的外壳应与框架可靠连接。b）电容器套管相互之间和电容器套管至母线或熔断器的连接线，应有一定的松弛度。严禁直接利用电容器套管连接或支承硬母线。单套管电容器组的接壳导线，应采用软导线由接壳端子上引接。c）SVC中铜、铝导体连接应采取装设铜铝过渡接头或镀锡等措施。d）电容器组的框架、框体结构件，电抗器的支架等钢结构件，应采取镀锌或其他有效的防腐措施。e）当电容器装置未设置接地开关时，应设置挂接地线的母线接触面和地线连接端子。f）电容器组的汇流母线应满足机械强度的要求，防止引起熔断器至母线的连接线松弛。10.2消防a）电容器室及半露天布置的遮阳棚为丙类生产建筑物，其耐火等级为二级。电容器装置的支架及遮阳棚的支架、盖板均应采用非燃烧性材料制作。b）电容器装置与其它生产建筑物或主要电气设备之间的防火距离不应小于10m，否则应设防火隔墙；当电容器装置与其它生产建筑物毗邻布置时，应设置不开门、窗、洞口的防火隔墙，防火隔墙距两侧的门、窗距离不得小于2m。注：电容器防火间距系指设备凸型外缘与建筑物的墙体外缘的距离。c）电容器装置必须就近设置消防设施，并应设有消防通道。d）连接电容器室内的沟管道出入口，应设置防止液体溢流或火势蔓延的保护设施。e）电容器室不宜设置采光玻璃窗。电容器室的门应向外开启；相邻两电容器室之间的防火隔墙如需开门时，应安装乙级防火门，并能向两个方向开启。f）户内晶闸管阀装置的防火要求应满足GB50060《3~110kV高压配电装置设计规范》第5.4.1条～第5.4.8条的规定。10.3采暖通风a）电容器室的通风量应按消除室内余热考虑。余热量包括设备散热量和通过围护结构传入的太阳辐射热。b）电容器室的夏季排风温度应根据电容器的环境温度类别确定，并且不应超过电容器所允许的最高环境空气温度（见表2）。表2电容器允许的最高环境空气温度（ºC）电容器环境温度类别ABCD最高环境空气温度40455055c）SVC的冷却机室应优先采用自然通风。当采用自然通风不能满足要求时，可采用自然进风、机械排风或加装空调。d）位于集中采暖区的SVC控制室，阀厅和冷却机室应设置采暖系统，室内采暖计算温度取10ºC。e）对于日平均温度低于或等于+5ºC的天数每年在70~89天的地区，SVC的阀厅宜设置电热采暖。室内采暖计算取+5ºC。设置电热采暖时，不得使用直接裸露在空气中的电阻丝的电加热器具，并且应具有良好的接地措施。f）SVC配电装置室应设置不少于10次/小时换气次数的事故排风装置。事故排风机可兼作通风用。事故排风机的开关装在门口便于操作的地方。g）对于夏季外通风计算温度高于或等于32ºC的地区，SVC控制室和阀厅还应设置以降温为主的空调系统。空调机型宜选用风冷式。h）SVC控制室和阀厅的夏季计算热负荷包括以下几项：1）围护结构传热量和太阳辐射热量；16 DL/T1010.1—20062）电子仪表及电气设备散热量；3）照明散热量。在上述计算中，室内空气计算温度取35ºC。i）如果有特殊要求，则可根据电气设备的要求设置采暖和空调系统。j）电容器室和SVC各个房间的进排风口应有防雨雪和小动物进入的设施。在风沙较大的地区，进风口宜设过滤装置。在严寒地区，进排风口宜有防寒措施。10.4供货及服务范围见附录B。17 DL/T1010.1—2006附录A（规范性附录）晶闸管阀的损耗计算方法理论上，测量出单个模块或晶闸管级的损耗，从这些测量就可以计算出阀体的总损耗。然而，用电和（或）热的方法确定损耗实现起来很难。下面的计算方法可以作为一个统一的标准取代上述测量（参考IEEEstd1031-2000）。A.1总损耗损耗的组成：P=P+P+P+P（A.1）valvecvalveTswvdsn式中：Pvalve－晶闸管阀的总损耗Pcvalve－晶闸管阀的通态损耗PTsw－晶闸管总的开关损耗，等于PTswon＋PTswoffPvd－均压回路损耗Psn－吸收回路损耗A.2通态损耗对于晶闸管的每个不同触发角，应按下面的方法来估算晶闸管的电流。晶闸管通态平均电流：2II=××−−−[sin(παπαπα)()cos(−)]（A.2）TAVTCRπ式中：ITAV－晶闸管通态平均电流ITCR－TCR晶闸管阀全导通时的基波电流有效值α－TCR控制角（π/2～π弧度）晶闸管电流有效值：2()π−×+απ⎡⎤⎣⎦12cos()1−−απ.5sin[]2()−αII=×（A.3）TrmsTCRπ式中：ITrms－晶闸管电流有效值晶闸管阀的通态损耗计算：22Pn=×××32[(U×I+×rI)+R×I]（A.4）cvalveTOTAVTTrmsbusbarTrms式中：n－阀体中串联的晶闸管个数UTO－晶闸管的门槛电压rT－晶闸管的斜率电阻18 DL/T1010.1—2006Rbusbar－不考虑晶闸管时的阀端间电路直流电阻A.3晶闸管开通时的扩散损耗TCR阀开通损耗计算如下：假设每个触发脉冲的损耗是0.2焦耳，尽管具体值由单个晶闸管决定，但在这计算中是一般可以接受的值。P=3×2×n×0.2×fTswon式中：f－系统基波频率对于TSR和TSC的阀，开关损耗一般采用另一个值，按下式：P=0.03×P（A.5）TswcvalveA.4晶闸管的关断损耗对于TCR阀，关断损耗按下式计算：P=3×2×Q×2×U×sin(α)×f（A.6）Tswoffrr1式中：PTswoff－晶闸管关断损耗Qrr－晶闸管恢复电荷U1－阀连接电压（基波有效值）Qrr定义为：0.6Q=k×(dIdt)rr1T式中：Qrr－晶闸管恢复电荷k1－晶闸管型号规定的参数，是通过实验获得的估计值（表示在相应的运行结温下晶闸管存储电荷与关断时的dIT/dt之间的关系）dIT/dt－电流过零点时的上升率，单位为A/µs上述方程给出了总损耗的求解方法，其中晶闸管的损耗系数为（1－kQ），吸收电阻的损耗系数为kQ，这里的kQ是恢复电荷的分配系数。Q1k=（A.7）QQ+Q12式中：kQ－晶闸管参数。方程（A.6）可以用图A.1来表示。19 DL/T1010.1—2006图A.1晶闸管储存的电荷A.5均压回路损耗均压回路的损耗取决于晶闸管阀两端的电压。这个电压由触发角决定，计算式如下：U=U×(2π){α−π2−[12×sin(2α)]}（A.8）1α1式中：U1α－晶闸管闭锁时的电压（有效值）。损耗计算式：2P=3(U)(R×n)vd1αvd式中：Rvd－均压电阻值（每一级）A.6吸收回路损耗TCR中，吸收回路损耗可由下式估算：2P=3×f×Cn×[2×U×sin(α)]×2.0（A.9）snsn1式中：Csn－吸收回路电容值（每一级）20 DL/T1010.1—2006附录B（资料性附录）供货及服务范围需要由供方提供的SVC设备、材料和服务一般包括下列内容：a）SVC晶闸管阀和阀冷却设备；b）专用变压器、配电装置、断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器和接地变压器；c）电抗器、电容器、电阻器及成套设备；d）SVC现场控制、保护、报警和监视系统；e）专用维护设备和工具；f）操作和维护人员的培训；g）备件；h）试验和交付服务；i）包括使用说明书在内的文件；对于交钥匙工程，还要提供以下内容：j）SVC建筑；k）SVC用于安装母线的基础和结构，包括接地及地网的连接。l）SVC站需配备的服务设施，包括配电间、围栏、排水设备、巡视通道和停车场；m）备件作为SVC供货的一部分，供方应同时提供SVC装置的全部基本备件。基于SVC的特殊设计，提供充足的备件以满足规定的可靠性和利用率要求是供方的责任。1）备件交付将SVC交付给用户时应准备备件清单，到质保期结束时再一次核实清单，如有任何不足，应由供方补充，这样到质保期结束时，备件清单的储存应达到100%的水平。2）备件存储SVC的备件应在现场储存。SVC工程的设计应包括适合的存储设施。具体供货及服务范围由双方合同确定。21'