NBT 11163-2023 统一潮流控制器(UPFC)工程设计规程

中华人民共和国能源行业标准

（）

统一潮流控制器工程

UPFC

设计规程

Specificationforengineeringdesignof

（）

unifiedowerflowcontrollerUPFC

p

/—

NBT111632023

主编部门：电力规划设计总院

批准部门：国家能源局

：

施行日期年月日

202386

中国计划出版社

北京

2023中华人民共和国能源行业标准

统一潮流控制器（）工程

UPFC

设计规程

/—

NBT111632023

☆

中国计划出版社出版发行

：

网址www.h

jp

地址：北京市西城区木樨地北里甲号国宏大厦座层

11C3

邮政编码：电话：（）（发行部）

10003801063906433

北京汇瑞嘉合文化发展有限公司印刷

/印张千字

850mm×1168mm1322.12554

年月第版年月第次印刷

202371202371

印数—册

1500

☆

统一书号：·

1551821265

定价：元

20.00

版权所有侵权必究

：（）

侵权举报电话

01063906404

如有印装质量问题，请寄本社出版部调换国家能源局

公告

年第号

20231

《》《》，

根据中华人民共和国标准化法能源标准化管理办法国

家能源局批准《高压直流保护测试设备技术规范》等项能源行

168

业标准（附件）、《

1CodeforDesinofUnderroundSteelBifurca-

gg

》等项能源

tedPiewithCrescentRibofHdroowerStations20

pyp

（）、《》

行业标准外文版附件防水材料用沥青项能源行业标准修

21

改通知单（附件），现予以发布。

3

附件：行业标准目录

1.

行业标准外文版目录

2.

行业标准修改通知单

3.

国家能源局

年月日

202326

附件：

1

（）

行业标准目录节选

序号标准编号标准名称代替标准采标号出版机构批准日期实施日期

……

统一潮流控制

/中国计划

NBT

器（）工

123UPFC2023-02-062023-08-06

出版社

11163-2023

程设计规程

……前言

根据《国家能源局综合司关于下达年能源领域行业标准

2018

制（修）订计划及英文版翻译出版计划的通知》（国能综通科技

〔〕），，

号的要求编制组经过广泛调查研究认真总结统一

2018100

潮流控制器工程设计经验，并在广泛征求意见的基础上，制定本

标准。

：、、

本标准的主要技术内容是总则术语和缩略语系统及性能

要求、站址选择、电气一次、二次系统、通信、土建、辅助设施、环境

保护及节能。

本标准由国家能源局负责管理，由电力规划设计总院提出，由

，

能源行业电网设计标准化技术委员会负责日常管理由中国能源

建设集团江苏省电力设计院有限公司负责具体技术内容的解释。

执行过程中如有意见或建议，请寄送电力规划设计标准化管理中

心（地址：北京市西城区安德路号，邮政编码：，邮箱：_

65100120bz

）。

zhongxin@

本标准主编单位：中国能源建设集团江苏省电力设计院

有限公司

：

本标准参编单位中国电力建设集团上海电力设计院有

限公司

南京南瑞继保电气有限公司

本标准主要起草人员：宗柳娄悦羌丁建周冰

谭志成卫银忠胡继军李海烽

纪卫尚姚刚王莹甄宏宁

周恬周萌施文勇潘磊

汪大全刘玉雷李超群鲁东海

··

1熊静王震泉刘述军倪盼盼

叶军陈强胡鹏飞魏旭东

张熊

：

本标准主要审查人员俞正陈志蓉陈海焱张天龙

姚秦生蔡晖沈伟梁波

梁言桥何勇许玉香彭敏文

孔志达徐中亚杨卫星陈晓捷

夏克鹏

··

2目次

总则…………………（）

11

术语和缩略语……………（）

22

术语……………………（）

2.12

…………………（）

缩略语

2.23

系统及性能要求…………（）

35

系统要求………………（）

3.15

………………（）

性能要求

3.25

站址选择…………………（）

4

7

电气一次…………………（）

58

电气主接线……………（）

5.18

……………（）

主要设备选择

5.29

过电压保护、绝缘配合及防雷接地………（）

5.311

电气设备布置……………（）

5.411

（）

站用电系统……………

5.512

二次系统…………………（）

6

13

一般要求………………（）

6.113

监控系统………………（）

6.213

……………（）

直流控制系统

6.314

直流及交流系统保护……（）

6.415

暂态故障录波……………（）

6.517

阀冷却控制保护系统……（）

6.617

……（）

直流及电源系统

6.7UPS17

辅助二次系统……………（）

6.818

二次设备布置……………（）

6.918

··

1通信…………………（）

719

土建…………………（）

820

总平面及竖向布置………（）

8.120

建筑……………………（）

8.220

……………………（）

结构

8.322

辅助设施…………………（）

925

供暖、通风和空气调节……（）

9.125

给排水…………………（）

9.225

……………（）

阀冷却系统

9.325

火灾探测报警系统………（）

9.426

灭火系统………………（）

9.526

环境保护及节能…………（）

1028

环境保护………………（）

10.128

节能……………………（）

10.228

本标准用词说明………………（）

29

引用标准名录…………………（）

30

附：条文说明…………………（）

33

··

2Contents

………（）

1Generalrovisions1

p

………………（）

2Termsandabbreviations2

…………………（）

2.1Terms2

（）

……………

2.2Abbreviations3

…（）

3Sstemanderformancereuirements

ypq5

……（）

3.1Sstemreuirements5

yq

………………（）

3.2Performancereuirements5

q

……………（）

4SelectionoflocationfortheUPFCstation7

…………（）

5Primaryelectrical8

……………（）

5.1Electricalcircuitsconnection8

…………（）

5.2Selectionofthemaineuiment9

qp

，

5.3Overvoltageprotectioninsulationcoordination

…………（）

androundin11

gg

……………（）

5.4Laoutofelectricaleuiment11

yqp

…………………（）

5.5Auxiliarypowersystem12

………（）

6Secondaryelectrical13

……（）

6.1Generalreuirements13

q

……（）

6.2Comutermonitorinsstemandremoteteminalunit13

pgy

………（）

6.3DCcontrolsstem14

y

（）

………

6.4Protectionsystem15

…………（）

6.5Transientfaultrecordersystem17

……（）

6.6Convertervalvecoolincontrolandrotectionsstem17

gpy

…（）

6.7DCowersulsstemsandACUPS17

pppyy

…………………（）

6.8Otherauxiliarysystem18

··

3……………（）

6.9LayoutofCandPequipment18

…………（）

7Communication19

………………（）

8Construction20

………………（）

8.1Generalandverticallaout20

y

………………（）

8.2Buildings20

………………（）

8.3Structures22

………（）

9Auxiliarfacilities25

y

，…………（）

9.1Heatingventilationandairconditioningsystem25

………（）

9.2Watersupplyanddrainagesystem25

……（）

9.3Valvecoolinsstem25

gy

……（）

9.4Firedetectionsstem26

y

…………………（）

9.5Firesuppressionsystem26

10Environmentalrotectionandener

pgy

……………（）

conservation28

………………（）

10.1Environmentalprotection28

……（）

10.2Energyconservation28

…（）

Exlanationofwordininthisstandard29

pg

……（）

Listofuotedstandards30

q

：（）

………

AdditionExplanationofprovisions33

··

4总则

1

为规范统一潮流控制器（）工程设计工作，满足安全

1.0.1UPFC

可靠、先进适用、经济合理、节能环保的要求，制定本标准。

本标准适用于接入电压等级为电网中基

1.0.2220kV～500kV

于模块化多电平换流器的统一潮流控制器（）工程设计。

UPFC

统一潮流控制器（）工程的建设应与相邻变电站统

1.0.3UPFC

，（），

筹规划当统一潮流控制器工程毗邻变电站同步建设时

UPFC

宜利用变电站的公用设施。

统一潮流控制器（）工程设计除应符合本标准的规

1.0.4UPFC

定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

··

1术语和缩略语

2

术语

2.1

统一潮流控制器

2.1.1unifiedowerflowcontroller

p

将两个或多个共用直流母线的电压源换流器分别以并联和串

联的方式接入输电系统中，可同时控制线路阻抗、电压幅值和相角

的装置。

换流器

2.1.2converter

用于将交流电能转换为直流电能，或将直流电能转换为交流

电能的装置，连接于三个交流端子和两个直流端子之间。

电压源换流器

2.1.3voltaesourceconverter

g

，

一种三相桥式接线的全控型换流器由集中的直流电容器

或换流器各桥臂内的多个分散式直流电容器提供平滑的直流

电压。

模块化多电平换流器

2.1.4modularmultilevelconverter

每个桥臂上的电压源型换流阀由若干子模块串联组成的多电

平换流器。

并联变压器

2.1.5shunttransformer

具有一个与交流系统并联的网侧绕组以及一个连接换流器的

阀侧绕组的变压器。

串联变压器

2.1.6seriestransformer

具有一个与线路串联以改变线路电压值和（或）相位的串联绕

。

组及一个励磁绕组的变压器

桥臂电抗器

2.1.7armreactor

串联在电压源换流器桥臂上的电抗器。

晶闸管旁路开关

2.1.8thristorbassswitch

yyp

··

2（）

一种采用晶闸管含辅助设备正反向并联构成的电力电子

开关。

串联侧容量

2.1.9UPFCUPFCseriescaacit

py

串联侧最大注入相电压有效值和线路设计电流有效值

UPFC

乘积的倍。

3

并联侧容量

2.1.10UPFCUPFCarallelcaacit

ppy

并联侧接入点注入电流有效值和母线额定线电压有效

UPFC

。

值乘积的倍

3

运行方式

2.1.11UPFCUPFCoerationmode

p

、，

串联侧并联侧均接入系统运行且并联换流器与串联

UPFC

换流器直流侧连接的运行方式，可同时控制并联侧接入点无功功

率或电压及串联侧线路功率。

运行方式

2.1.12STATCOMSTATCOMoperationmode

并联侧单独接入系统运行，串联侧旁路，且并联换流器

UPFC

与串联换流器直流侧隔离的运行方式，可用于控制并联侧无功功

。

率或电压

运行方式

2.1.13SSSCSSSCoerationmode

p

串联侧单独接入系统运行，且并联换流器与串联换流

UPFC

器直流侧隔离的运行方式，可用于控制线路有功功率。

过载能力

2.1.14overloadcaabilit

py

、

在确定的环境温度阀厅温度和备用冗余冷却系统投入的情

况下，能达到的过电流倍数和对应的持续时间。

UPFC

缩略语

2.2

（）模块化多电平换流器

MMCModularMultilevelConverter

（）静止同步串

SSSCStaticSnchronousSeriesComensator

yp

联补偿器

（）静止同步补

STATCOMStaticSnchronousComensator

yp

偿器

··

3（）

晶闸管旁路开关

TBSThyristorBypassSwitch

（）统一潮流控制器

UPFCUnifiedPowerFlowController

（）电压源换流器

VSCVoltaeSourceConverter

g

··

4系统及性能要求

3

系统要求

3.1

的基本功能应包括潮流控制能力和无功电压控制

3.1.1UPFC

。

能力

的系统方案应根据近远期电网结构、负荷分布、电

3.1.2UPFC

源规划、运行方式等因素确定。

、。

应确定的参数包括串联侧容量并联侧容量

3.1.3UPFC

应开展潮流计算、短路电流计算、暂态稳定计算等系统

3.1.4

研究。

性能要求

3.2

对性能的基本要求应符合下列规定：

3.2.1UPFC

在电网规定的电压及频率变化范围内，都应具有持

1UPFC

续稳定控制线路功率的能力，以及使换流器保持稳定运行的能力。

控制系统应防止包括由于交流电压畸变等原因引

2UPFC

起的静态不稳定。

控制系统不应在交流系统中激发振荡，必要时可通

3UPFC

。

过配置附加控制以防止为系统提供负阻尼

应具备运行方式，宜具备单独的

4UPFCUPFCSTAT-

运行方式，可具备单独的运行方式，各运行方式应符

COMSSSC

合现行国家标准《统一潮流控制器技术规范》/的有关

GBT40867

。

规定

的稳态性能、动态性能、故障穿越性能以及过载能

3.2.2UPFC

力应符合现行国家标准《统一潮流控制器技术规范》/

GBT40867

。

的有关规定

··

5，，

在正常运行工况下接入电网后对接入点电能质

3.2.3UPFC

量的影响应满足下列要求：

接入后，接入点的谐波电压、谐波电流应符合现行

1UPFC

《》/；

国家标准电能质量公用电网谐波的有关规定

GBT14549

接入后，接入点电压波动和闪变应符合现行国家标

2UPFC

准《电能质量电压波动和闪变》/的有关规定；

GBT12326

接入后，接入点三相电压不平衡应符合现行国家标

3UPFC

《》/。

准电能质量三相电压不平衡的有关规定

GBT15543

··

6站址选择

4

站址选择应符合现行国家标准《高压直流换流站设

4.0.1UPFC

计规范》/站址选择的有关规定。

GBT51200

，

当站与新建变电站毗邻且同步建设时站址应与

4.0.2UPFC

变电站站址选择相结合；当毗邻已有变电站建设时，站址宜靠近已

有变电站。

··

7电气一次

5

电气主接线

5.1

电气主接线应根据工程的接入系统要求及建设规模确定。

5.1.1

、/、

电气主接线应包括换流器接线串联并联变压器接线交流场接

线以及直流侧接线。

换流器接线应符合下列规定：

5.1.2

，

在满足系统要求的前提下换流器接线应根据换流阀的制

1

造能力，结合直流侧电压等级和换流器容量，通过综合技术经济比

较后确定。

换流器的每个桥臂宜设置桥臂电抗器。

2

/：

串联并联变压器接线应符合下列规定

5.1.3

串联变压器联结组别网侧宜采用型，阀侧宜采用

1ⅢYN

型，网侧绕组首末端分别引出。

并联变压器绕组型式、联结组标号应根据所接入系统的电

2

，。

压等级根据系统设计与技术经济比较后优化选取

串联变压器和并联变压器阀侧绕组中性点宜采用经电阻

3

接地方式。

：

交流场接线应符合下列规定

5.1.4

交流场接线应符合现行行业标准《变电站

1220kV～750kV

设计技术规程》/的有关规定。

DLT5218

换流器应设置启动回路，启动回路宜设置在并联变压器阀

2

，。

侧包括启动电阻和旁路装置旁路装置可根据旁路要求选用合

适的投切设备。

串联变压器网侧绕组首末端之间宜设置快速旁路开关；串

3

，

联变压器阀侧宜设置晶闸管旁路开关及机械旁路开关且机械旁

··

8。

路开关应与晶闸管旁路开关并联

直流侧接线应符合下列规定：

5.1.5

直流侧接线应能满足系统运行方式要求。

1

。

任一组换流器检修时应能对其进行隔离和接地

2

主要设备选择

5.2

阀选择应符合下列规定：

5.2.1VSC

、、。

阀宜采用空气绝缘水冷却户内布置

1VSC

阀宜采用模块化设计，子模块冗余度宜满足设备检

2VSC

修周期的要求。

。

阀的连续运行额定值和过负荷能力应满足系统要求

3VSC

阀的浪涌电流应大于流经阀的最大短路电流。

4VSC

阀应能承受各种过电压。

5VSC

阀本体及其控制、保护装置的设计应保证阀能承受

6VSC

。

由于阀触发系统误动以及站内外各种故障所产生的电气应力

阀可采用支撑式或悬吊式。

7VSC

串联/并联变压器选择应符合下列规定：

5.2.2

变压器的容量应根据系统设计要求确定。

1

、

变压器型式的选择应结合设备额定容量制造能力以及运

2

输条件等经技术经济比较后确定。

变压器阻抗除应满足交直流系统要求外，还应满足换流阀

3

。

的浪涌电流能力要求

串联变压器绕组型式宜采用三相或单相双绕组型式，可按

4

需求设置稳定绕组。

串联变压器应具有耐受网侧绕组一端短路或接地流过设

5

，

计最大短路电流的能力持续时间为保护动作时间与网侧旁路开

关动作时间之和。

并联变压器宜采用有载调压方式，调压范围应根据交直流

6

；。

系统运行工况计算选定串联变压器可不设置调压分接抽头

··

9变压器中性点接地电阻的阻值宜根据抑制不对称接地故

7

障接地电流的需求计算确定。

桥臂电抗器选择应符合下列规定：

5.2.3

、

桥臂电抗器电感值应能满足二倍频环流抑制电流响应速

1

度、故障电流抑制及无功提供能力等性能要求。

桥臂电抗器宜选择干式空心电抗器。

2

启动电阻选择应符合下列规定：

5.2.4

启动电阻应满足启动时换流器功率单元对取能电

1UPFC

压的要求及限制换流器充电电流的要求，换流阀充电时流过的电

流不应超过换流阀器件耐受暂态电流的峰值，并有足够的裕度。

。

启动电阻的选择应满足系统对充电时间的要求

2

启动电阻的选择应限制启动时对交流系统冲击的

3UPFC

影响。

旁路开关选择应符合下列规定：

5.2.5

、

旁路开关包括阀侧晶闸管开关阀侧机械旁路开关以及网

1

侧快速旁路开关。

晶闸管旁路开关及阀侧机械旁路开关故障电流耐受能力

2

应大于系统短路故障时所对应的串联变压器阀侧最大电流。

晶闸管旁路开关故障电流耐受时间应大于保护动作时间

3

与阀侧机械旁路开关的合闸时间之和。

对串联变压器网侧快速旁路开关的合闸性能要求宜结合

4

。

串联变压器的故障承受能力确定

串联/并联变压器阀侧和直流侧电流测量装置、直流侧电

5.2.6

压测量装置选择应符合下列规定：

串联/并联变压器阀侧、直流侧电流测量装置宜采用电子

1

。

式互感器或纯光式电流测量装置

直流侧电压测量装置可采用阻容式分压器。

2

电流或电压测量装置的测量精度、采样频率、暂态响应特

3

。

性和频率响应特性应满足控制保护系统的要求

··

10《

交流场设备选择应符合现行行业标准导体和电器选择设

5.2.7

计规程》/、《变电站设计技术规程》/

DLT5222220kV～750kVDLT

的有关规定。

5218

、

过电压保护绝缘配合及防雷接地

5.3

站的过电压保护和绝缘配合应符合现行国家标准

5.3.1UPFC

《绝缘配合第部分：使用导则》/和《交流电气装置

2GBT311.2

》/。

的过电压保护和绝缘配合设计规范的有关规定

GBT50064

站的接地设计应符合现行国家标准《交流电气装置

5.3.2UPFC

的接地设计规范》/的有关规定。

GBT50065

：

站的过电压保护和避雷器配置应符合下列规定

5.3.3UPFC

交流侧产生的过电压应由交流侧的避雷器加以限制。

1

直流侧产生的过电压应由直流侧的避雷器加以限制。

2

重要设备应由其邻近的避雷器保护。

3

。

晶闸管旁路开关跨接避雷器应与设备本体保护相互配合

4

计算避雷器的能量要求时，应满足晶闸管旁路开关的动作

5

阈值和动作时间要求。

站的设备额定耐受电压应采用绝缘配合的确定性

5.3.4UPFC

。

法确定

户外直流侧区域的直击雷防护宜采用电气几何法进行校核。

5.3.5

站的设备外绝缘设计应符合下列规定：

5.3.6UPFC

直流侧设备外绝缘爬电比距应根据站址污秽预测的研究

1

结果确定。

直流侧设备干闪距离应通过研究确定。

2

高海拔地区设备的外绝缘设计应根据海拔对外绝缘闪络

3

，。。

特性的影响进行高海拔修正补充接地应符合要求

电气设备布置

5.4

/、、

交流场布置应结合串联并联变压器桥臂电抗器启动回

5.4.1

··

11、，。

路晶闸管旁路开关以及建筑物布置通过技术经济比较确定

直流侧布置应符合下列规定：

5.4.2

直流母线及直流侧设备采用户外或户内布置应根据站址

1

。

环境条件和设备选型情况经技术经济比较后确定

直流母线宜按换流器单元分区布置。直流母线及直流侧

2

设备布置方式应便于设备的巡视、操作、搬运、检修和试验。

阀厅及阀厅内设备布置应符合下列规定：

5.4.3

。

换流阀应采用户内布置

1

阀厅内宜设置便于安装及巡视检修用的通道。

2

串联/并联变压器、桥臂电抗器布置应符合下列规定：

5.4.4

/、

串联并联变压器桥臂电抗器采用户外或户内