《高压直流换流站设计规范+GBT+51200-2016》详细解读

《高压直流换流站设计规范GB/T51200-2016》详细解读1总则2术语3站址选择4交流系统基本条件及直流输电系统的性能要求5电气一次contents目录6控制和保护7调度自动化及通信8土建9采暖、通风和空气调节10水工11消防12噪声控制和节能contents目录附录A交流系统谐波干扰指标附录B直流线路等效干扰电流计算本规范用词说明引用标准名录编制说明contents目录011总则确保高压直流换流站安全、可靠、经济运行，满足电力系统对直流输电的需求。提高直流输电系统的可用率和传输效率，降低系统损耗。为高压直流换流站的设计、建设、运行和维护提供技术依据。1.1设计目的和意义包括换流站站址选择、电气主接线、主要电气设备、过电压保护和绝缘配合、接地、通信、站用电系统、照明、电缆及电缆构筑物、消防、暖通、给排水、建筑结构、环境保护和劳动安全等。遵循国家相关法律法规和标准规范，注重环保、节能、降耗，确保换流站全寿命周期内技术先进、经济合理。设计范围设计原则1.2设计范围和原则01020304换流站容量根据系统需求和输电规模确定。换流站损耗在满足系统需求的前提下，尽量降低换流站损耗。占地面积根据换流站规模和地形条件确定，尽量节约土地资源。投资估算根据换流站规模和主要设备材料价格进行估算，确保投资合理。1.3主要技术经济指标022术语是一种利用稳定的直流电进行长距离输电的方式，具有线路损耗小、输送容量大、不受系统同步运行限制等优点。高压直流输电（HVDC）是实现直流输电与交流输电相互转换的场所，包括整流站和逆变站。整流站将交流电转换为直流电，逆变站将直流电转换为交流电。换流站2.1高压直流输电实现交流电和直流电相互转换的关键设备，由多个换流单元组成。换流阀用于升高或降低电压，以满足换流站与交流系统之间的电压匹配要求。变压器用于滤除直流输电过程中产生的谐波，保证交流系统的电能质量。滤波器提供或吸收无功功率，以维持交流系统的电压稳定。无功补偿装置2.2换流站主要设备控制系统保护系统测量与监视系统通信系统2.3换流站控制系统01020304对换流站进行监视、控制和保护的自动化系统，包括站级控制系统和阀级控制系统。在换流站发生故障时，迅速切除故障设备，防止事故扩大，保证系统和设备的安全。对换流站的运行参数进行实时测量和监视，为运行人员提供操作依据。实现换流站内部以及与外部系统的信息传输，保证控制、保护和监视等功能的正常实现。033站址选择接近负荷中心为减少或避免大量直流线路的传输损耗，换流站应尽可能靠近负荷中心。交通便利站址应选择在交通便利的地方，便于大型设备的运输和安装，同时也有利于运行维护。3.1地理位置要求换流站站址应选择在地质条件稳定、地震烈度低、无滑坡、泥石流等地质灾害的地区。地基稳定为减少土方工程量，站址应尽可能选择在地形平坦、开阔的地区。地形平坦3.2地质条件要求3.3环境条件要求远离污染源换流站站址应远离化工厂、冶炼厂等污染源，避免设备受到腐蚀和污染。气候条件适宜站址应选择在气候条件适宜、无严重污秽和盐雾腐蚀的地区，以保证设备的正常运行和使用寿命。换流站站址面积应满足设备布置和安装的需要，同时还应考虑预留适当的扩建余地。站址应满足与周围建筑物、构筑物、电力线路等的安全距离要求，确保设备和人身安全。3.4站址面积要求满足安全距离满足设备布置044交流系统基本条件及直流输电系统的性能要求交流系统应具有足够的稳定性，能够承受直流输电系统正常运行时的功率波动和故障时的暂态过程。系统稳定性为保证直流输电系统的稳定运行，交流系统应具有足够的短路容量，以便在直流系统发生短路故障时，能够迅速切断故障电流。短路容量交流系统应具备有效的频率和电压控制能力，以维持系统频率和电压在允许范围内，确保直流输电系统的正常运行。频率和电压控制4.1交流系统基本条件直流输电系统应具有足够的传输容量，以满足电力系统的输电需求。传输容量直流输电系统应具有高可靠性，能够在各种运行条件下保持稳定运行，减少系统故障对电力系统的影响。可靠性直流输电系统应具有良好的可控性，能够实现灵活的功率调节和控制，以适应电力系统的运行需求。可控性在满足系统性能要求的前提下，直流输电系统应具有较低的建设和运行成本，以提高电力系统的经济性。经济性4.2直流输电系统的性能要求055电气一次123阐述电气主接线的设计原则，包括接线方式、主要设备配置、运行灵活性及可靠性等方面的要求。电气主接线设计要求根据换流站的实际运行需求和特点，选择适合的主接线方案，如单母线接线、双母线接线等，并说明其优缺点。主接线方案选择绘制清晰、准确的电气主接线图，包括主要电气设备、连接线、断路器、隔离开关等，以便于施工和维护。主接线图绘制5.1电气主接线说明换流站中可能出现的过电压类型及其危害，提出相应的保护措施，如安装避雷器、电容器等。过电压保护措施绝缘配合设计防雷接地系统根据换流站中电气设备的绝缘特性和运行环境，进行合理的绝缘配合设计，确保设备的安全运行。设计完善的防雷接地系统，包括接地网、接地极、接地电阻等，以降低雷电对换流站的影响。0302015.2过电压保护、绝缘配合及防雷接地污秽水平评估根据换流站所在地区的环境污秽程度，评估其对电气设备外绝缘的影响，并提出相应的防污措施。直流外绝缘设计针对直流输电系统的特点，进行直流外绝缘设计，包括绝缘子串、金具、均压环等，确保其在污秽环境下的安全运行。5.3污秽水平及直流外绝缘主要设备选择根据换流站的运行需求和设计参数，选择适合的主要设备，如换流阀、变压器、滤波器等，并说明其技术特点和性能指标。导体选择根据电流密度、温升等参数，选择适合的导体材料和截面，确保其在长期运行中的稳定性和可靠性。5.4主要设备和导体选择设备布置原则阐述电气设备布置的原则，包括安全距离、操作维护方便、通风散热等方面的要求。设备布置方案根据换流站的实际情况和运行需求，制定合理的设备布置方案，并绘制相应的布置图。5.5电气设备布置分析换流站的用电负荷类型和特点，包括交流负荷、直流负荷等，为站用电系统设计提供依据。站用电负荷分析根据用电负荷分析结果，设计合理的站用电系统方案，包括电源配置、配电装置选择、电缆敷设等。站用电系统设计为确保站用电系统的安全运行，设计相应的保护措施，如过流保护、接地保护等。站用电系统保护5.6站用电系统066控制和保护03控制和保护系统应具备高可靠性和快速响应能力，以减小故障对系统的影响。01控制和保护系统应确保换流站的安全、可靠和经济运行。02控制和保护系统的设计应遵循相关标准和规范，并考虑换流站的实际运行条件。6.1一般规定123监控系统应实时监测换流站的运行状态，包括直流系统、交流系统、换流阀、变压器等主要设备的运行参数。监控系统应具备数据采集、处理、显示、记录、报警和控制等功能。监控系统应采用开放式结构，易于扩展和升级。6.2监控系统直流控制系统应实现直流电流的调节、直流功率的控制以及换流器的触发控制等功能。直流控制系统应具备自动调节和手动控制两种模式，以适应不同的运行需求。直流控制系统应考虑与交流系统的协调配合，确保系统的稳定运行。6.3直流控制系统直流系统保护应覆盖直流线路、换流器和直流滤波器等主要设备。直流系统保护应采用多重化配置，提高保护的可靠性和灵敏度。直流系统保护应考虑与交流系统保护的协调配合，避免保护误动作。6.4直流系统保护交流保护和安全自动装置应覆盖交流线路、变压器、母线等主要设备。交流保护和安全自动装置应遵循相关标准和规范，确保动作的正确性和可靠性。交流保护和安全自动装置应考虑与直流系统保护的协调配合，确保系统的整体安全。6.5交流保护和安全自动装置辅助二次系统的设计应满足换流站的实际运行需求，确保站内设备的正常运行。辅助二次系统应与主控制系统协调配合，实现站内设备的联动控制。辅助二次系统应包括站用电系统、照明系统、消防系统、空调系统等。6.6辅助二次系统二次设备布置应遵循安全、可靠、经济、合理的原则。二次设备应远离强电磁干扰源，确保设备的正常运行。二次设备的安装和维护应方便，留有足够的操作和维护空间。6.7二次设备布置077调度自动化及通信应遵循标准化、模块化、开放性、可扩展性等原则，满足换流站安全、稳定、经济运行的需求。调度自动化系统设计原则包括数据采集与处理、控制与操作、事件顺序记录、报警处理、画面生成与显示、报表生成与打印等功能，实现对换流站的全面监控和管理。调度自动化系统功能应根据换流站的规模和需求，合理配置硬件设备、软件系统和网络通信资源，确保系统的可靠性、实时性和安全性。调度自动化系统配置7.1调度自动化7.2通信通信系统设计原则应遵循先进性、可靠性、经济性和可扩展性等原则，满足换流站内部及与外部通信的需求。通信设备配置应根据换流站的通信需求和系统规模，合理配置通信设备，如光传输设备、交换机、路由器、通信电源等，确保通信系统的正常运行。通信系统构成包括传输系统、交换系统、数据网、同步网、通信电源及通信线路等，提供话音、数据、图像等多种通信业务。通信网络安全应采取有效的安全防护措施，如防火墙、入侵检测、加密技术等，确保通信网络的安全性和保密性。088土建站区总平面布置应满足换流站工艺流程、防火、防爆、安全、卫生、环境保护、施工安装和检修等要求，并应有利于节约用地、减少土石方量和方便站区排水。站区总平面及竖向布置应满足站区排水要求，排水系统应顺畅，并应避免积水。对于山区换流站，尚应特别注意站区防洪排涝问题。站区道路布置应满足设备运输、安装、检修和运行维护的要求，并应有利于消防和疏散。道路宜采用公路型，其路面宽度和转弯半径应满足运输和消防车辆通行的要求。站区竖向布置应与总平面布置相适应，并应根据站区地形、地貌、地质、水文、气象等条件，合理选择竖向布置形式和确定竖向设计标高。竖向布置形式宜采用平坡式或阶梯式。8.1站区总平面及竖向布置01020304换流站建筑设计应遵循工业建筑设计的基本原则，满足工艺要求，并注重建筑造型与站区环境的协调。建筑设计尚应符合国家现行有关标准的规定。主控制楼是换流站的核心建筑，其建筑设计应满足工艺要求，并应注重建筑造型的标志性。主控制楼应布置在便于运行人员监视全站设备和使电缆长度最短的位置。辅助生产建筑和生活设施的建筑设计，应根据其使用功能、环境条件和人员生活需要，合理确定建筑标准，并应符合国家现行有关标准的规定。换流站内的建筑物、构筑物，应根据其重要性、使用功能、火灾危险性、耐火等级等因素，按照国家现行有关标准的规定，合理确定其防火间距。8.2建筑换流站结构设计应遵循现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规定，并应根据换流站的特点，考虑风载、雪载、安装检修荷载及地震作用等因素的影响。主控制楼的结构设计，除应满足工艺要求外，尚应考虑控制室、计算机室等不同房间的荷载要求，以及防电磁干扰、防静电、防震动等措施。换流站内建筑物、构筑物的结构设计，应根据其使用功能、环境条件、材料供应和施工条件等因素，合理选择结构体系和构造措施。对重要建筑物、构筑物，尚应进行结构抗震设计。换流站内的设备支架、构架等结构设计，应根据设备类型、安装方式和运行维护要求等因素进行专门设计，并应注重结构的合理性和经济性。8.3结构099采暖、通风和空气调节123根据换流站所在地区的气候条件、能源状况、环保要求等因素，综合考虑确定采暖方式，如电采暖、燃气采暖等。采暖方式选择采暖系统应满足换流站内各房间的采暖需求，保证室内温度适宜、均匀，同时要注意节能和环保。采暖系统设计选择高效、节能、环保的采暖设备，如电散热器、燃气壁挂炉等，并确保其安全可靠。采暖设备选择9.1采暖通风方式选择01根据换流站的实际情况，确定自然通风或机械通风方式，保证室内空气流通。空调系统设计02空调系统应满足换流站内各房间的温度、湿度、洁净度等要求，保证设备正常运行和人员舒适。空调设备选择03选择高效、节能、环保的空调设备，如中央空调系统、分体式空调等，并确保其安全可靠。同时，要注意空调设备的维护和保养，定期清洗过滤网、检查制冷剂等，保证其正常运行效果。9.2通风和空调1010水工优先考虑使用自来水或地下水作为换流站的给水水源，确保水质符合相关标准。水源选择给水管道应选用耐腐蚀、耐高压的管材，并合理布置管道走向和连接方式，以便于维护和检修。给水管道设计根据水源水质情况，合理配置水处理设备，如过滤器、软化器等，以保证供水质量。水处理设备设置给水系统监控装置，实时监测水压、水量等参数，确保供水安全可靠。给水系统监控10.1给水系统10.2排水系统根据换流站实际情况，选择合适的排水体制，如分流制或合流制。排水管道应具有足够的排水能力和自洁能力，避免堵塞和淤积现象。对于含有有害物质的污水，应配置相应的污水处理设备，确保达标排放。设置排水系统监控装置，实时监测排水量、水质等参数，确保排水系统正常运行。排水体制选择排水管道设计污水处理设备排水系统监控冷却方式选择冷却系统设计冷却介质选择冷却系统监控10.3阀冷却系统根据换流阀的工作特点和环境温度，选择合适的冷却方式，如风冷或水冷。选用合适的冷却介质，如空气、水或其他液体，以满足换流阀的冷却需求。冷却系统应具有足够的冷却能力和稳定性，确保换流阀在正常工作温度下运行。设置冷却系统监控装置，实时监测换流阀的温度、冷却介质的流量等参数，确保冷却系统有效运行。1111消防03系统布局与联动报警系统应合理布局，覆盖换流站各个重要区域，同时与灭火系统、通风系统等实现联动，提高火灾应对能力。01火灾探测器种类与选择根据换流站特点，选择适当的火灾探测器，如烟感、温感、光感等，确保及时准确探测到火灾。02报警系统组成报警系统应包括火灾探测器、报警控制器、声光报警器等设备，确保在火灾发生时能够及时发出报警信号。11.1火灾探测报警系统灭火剂选择与储存根据换流站火灾特点，选择适当的灭火剂，如干粉、气体等，并确保其储存量满足灭火需求。灭火系统组成灭火系统应包括灭火剂储存装置、喷头、管道等设备，确保在火灾发生时能够迅速启动并有效灭火。系统操作与控制灭火系统应具有自动、手动和应急操作三种方式，确保在不同情况下都能够及时启动并控制火势。同时，系统应具有远程控制功能，方便监控中心对换流站进行远程灭火操作。11.2灭火系统1212噪声控制和节能对换流站内的主要噪声源进行识别，包括换流变压器、平波电抗器、交流滤波器等设备。噪声源识别明确换流站噪声限制的标准，确保站界噪声符合国家或地方环保部门的规定。噪声限制标准采取有效的噪声控制措施，如优化设备布局、选用低噪声设备、设置隔声屏障等，降低噪声对周围环境的影响。噪声控制措施12.1噪声控制节能设计要求在换流站设计中，应充分考虑节能要求，降低站用电率，提高能源利用效率。采取有效的节能措施，如选用高效节能设备、优化运行方式、加强设备维护等，降低换流站运行能耗。建立能源管理系统，对换流站的能耗进行实时监测和分析，及时发现能耗异常并采取相应措施。同时，通过能源管理系统优化换流站的运行方式，实现经济运行和节能降耗。节能措施能源管理系统12.2节能13附录A交流系统谐波干扰指标0102谐波电压限值对于专用电力线路，谐波电压限值应由供用电双方协商确定，并在供用电协议中明确。在公共连接点处，用户注入电网的谐波电压（相电压）限值应符合国家标准规定。谐波电流允许值用户注入公共连接点的谐波电流允许值应根据用户所接入的公共连接点的最小短路容量和表中所列的谐波电压限值计算确定。当公共连接点处的最小短路容量不同于表中所列的标准容量时，谐波电流允许值应按线性插值法确定。建议对换流站交流侧的谐波进行实时监测，并采取必要的滤波措施，确保谐波水平符合国家标准和电网公司的要求。对于谐波超标的用户，应要求其进行整改，并采取相应的处罚措施，以保障电网的安全稳定运行。谐波管理建议14附录B直流线路等效干扰电流计算等效干扰电流是指在直流输电系统中，由于换流站的开关操作和直流线路的故障等原因，产生的对交流系统造成干扰的电流。该电流是评估直流输电系统对交流系统电磁干扰程度的重要指标。等效干扰电流的定义010203根据直流线路的参数和交流系统的阻抗，采用等效干扰源模型进行计算。等效干扰源模型将直流线路的干扰源等效为一个电流源，该电流源的幅值和相位与交流系统的电压和阻抗有关。通过计算等效干扰电流在交流系统阻抗上产生的电压，可以评估直流输电系统对交流系统的电磁干扰程度。等效干扰电流的计算方法直流线路的参数，包括线路长度、导线类型、分裂数、对地高度等。交流系统的阻抗，包括系统容量、变压器阻抗、线路阻抗等。换流站的开关操作方式，如快速旁路开关的操作方式等。影响等效干扰电流的因素优化直流线路的设计，如采用更合理的导线类型、分裂数和对地高度等，以降低等效干扰电流的幅值。加强交流系统的电磁兼容性设计，如提高系统容量、采用低阻抗变压器等，以降低交流系统对等效干扰电流的敏感度。采取合适的换流站开关操作方式，如优化快速旁路开关的操作顺序等，以减少开关操作产生的等效干扰电流。等效干扰电流的限制措施15本规范用词说明123指将交流电转换为直流电或将直流电转换为交流电的电力设施，是高压直流输电系统的重要组成部分。高压直流换流站指对高压直流换流站的整体结构、设备配置、电气接线、控制保护等进行的全面规划和设计。系统设计指用于滤除电力系统中的谐波和减少电磁干扰的设备，是保证高压直流换流站正常运行的重要设备之一。滤波装置术语和定义对于重要的术语和概念，本规范在首次出现时进行定义，并在后续内容中保持一致性和准确性。本规范中的用词和表述遵循国家现行标准和规范的要求，同时考虑到实际工程应用的需要和习惯。本规范采用专业术语和行业习惯用语，力求准确、清晰、简洁地表述各项规定和要求。用词和表述

符号和单位本规范中使用的符号和单位符合国家现行标准和规范的规定，主要包括电气符号、计量单位等。在设计图纸、技术文件等中使用的符号和单位应与本规范保持一致，避免出现混淆和误解。对于特定的符号和单位，本规范在必要时进行解释和说明，以便读者正确理解和应用。16引用标准名录GB/TXXXXX-XXXX《高压直流换流站通用技术条件