T-CIECCPA 103-2025 高压直流输电可控换相换流阀电气试验

团体标准ElectricaltestspecificationforHVDCcontrollableline-commutedconverI 2 2 2 3 3 4 4 4 5 6 6 6 6 8 8 8 9 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。亮、候俊义、张国华、高晟辅、魏卓、杨勇、李琦、魏中奥、徐浩原、廖文龙、杨鑫、杨玥坪、李广、岳海洋。1高压直流输电可控换相换流阀电气试验本文件规定了±100kV及以上电压等级的直流输电系统用可本文件适用于±100kV及以上电压等级的直流输电系统用可控换相换流阀或作为背靠背系统一部本文件规定的试验以空气绝缘阀为基础。其他类型GB/T20989高压直流换流站损GB/T27025检测和校准实验室能力GB/T36559—2018高压直流输电用阀保护性触发IGBTvalvepr可控换相换流阀controllablelinecommutatedconvert2可控换相换流阀中由一个或多个单一器件串联组件构成的可独立控制单通或关断的电力电子功绝缘栅双极晶体管级insulated可控换相模式controllablelinecommutatedconverteroperat通过全控型器件与半控型器件组合，主动关断电流实现换相功能的运行电网换相模式line-commutedconv通过全控型器件与半控型器件组合，主动关断电流实现换相功能的运行可控关断试验controllableturn-offtestCLCC-LCC相互切换试验CLCC-LCCmodeswitching单阀电流关断试验valvecurrentturn-offtest4缩略语FOP：晶闸管/IGBT级过电压保护5.1型式试验执行导则3并论述引用的型式试验如何满足本次设计的型式试验5.1.2试品5.2大气修正5.3冗余处理对于阀端子间的所有绝缘试验，应短路冗余的晶闸管/IGBT级，但阀非周期性触发试验可能除外。晶闸管/IGBT级短路的位置应由买注：可根据设计限制短路晶闸管/IGBT级的分对于运行试验，不应短路冗余的晶闸管/IGBT级。适用时，试验电压应使用式(1)确定的比例因kn............................45.4型式试验回路型式试验所用的测量设备都具备有效的核准证书，符合相关的国家标准或与之相当的国际标准。5.5多重阀、阀或阀组件的元部件劣化检验）；这种检验可以用监视系统进行，通常不要求从阀组件中拆除5.6型式试验判据5.6.1关于晶闸管/IGBT级的），），5e)按5.5节的要求，对阀或阀组件进行检查。如果试验中或试验后发现有损坏的晶晶闸管/IGBT级数不能超过一个完整阀中全部晶闸管/IGBT级数的3%；h)当按上述百分比确定最大允许的短路晶闸管/IGBT级数或参数改变但尚未短路的晶闸管/IGBT级数时，小数点后数字的处理按GB-T2096b)验证局部放电的起始和熄灭电压高于阀支架上出现的最高运行电压。然后降低至规定的3h试验电压，保持3h恒定，最后降电压至零。在规定的3h试验的最后1h，局部7注1:如果发现局部放电的幅值或出现的频次有上升的趋势，可注2:在相反极性重复试验前，阀支架可短路并接地几个小时。在Utds=±Udms×k1×kt..........................................................Udms——阀悬吊/支承结构两端之间稳态运行电压直流分量的最大k1——试验安全系数：1min试验，k1=1.6；3h试验，k1=1.3；kt——大气修正系数：1min试验，k计可完全接受。如果大于200pC，则应对试验结果进行评估(见GB/T20990.1—2 k2——试验安全系数：1min试验k2=1.3，30mikt——大气修正系数：1min试验，kkr——瞬时过电压系数，1min试验，kr由系统研8注：如果采用了未经实际运行经验验证的新型绝缘材料，或如果用户认为有必要通过陡波前冲击试验验证阀支架a)检验多重阀单元外绝缘性能，考虑它的环境，尤其是在极电位上b)验证多重阀单元结构中各个单阀之间的耐受电压能的、垂直堆放的阀(四重阀,结构，应将位于导致最严苛工况位置的那个阀短路。注：当多重阀单元的低压端未接到直流中性电位时，接下来这种试验方法可作为替代；当多重阀单元内部的电压耐受能力已被其他试验项目多次验证(例如阀端子试验)，且多重阀单元低压端有足够的对增长的电压应力的9直流试验电压应加在多重阀单元最高电位的直流端子注1:若观察到局部放电的数量或频次有增加的趋势，可注2:用相反极性重复试验前，MVU可短路并接地几个小时。在直Utdm=±Udmm×k3×kt..............................................................(4)Udmm——出现在多重阀单元高压端子对地间的稳态运行电压直流分量的最大值；k3——试验安全系数：1min试验，k3=1.6；3h试验，k3=1.3；kt——大气修正系数：1min试验，如果多重阀单元在任何两个端子之间承受了交流或交直流复合电压，但其承受能进行这个试验，试验电压源应接于待考核的多重阀单元端子对上。根据试验电路布置安排接地Utamk4×kt×kr...........................................Umm——稳态运行期间，多重阀单元端子之间出现的最大重复运行电压的电压峰值，包括换相k4——试验安全系数：1min试验，k4=1.3；30min试验，kr——暂态过电压系数：1min试验值，kr由系统分Utsm=±USIPLm×k5×kt.............................................................(6)USIPLm——考虑到多重阀单元高压端子与地之间接避雷器时，由绝缘配合所决定的操作冲击保护k5——试验安全系数，k5=1.15；如果上述规定的试验中，在多重阀单元所有端子间未能充分地进行操作冲击耐受Utlm=±ULIPLm×k6×kt.............................................................(7)ULIPLm——考虑到多重阀单元高压端子与地之间接避雷器时，由绝缘配合所决定的雷电冲击保护k6——试验安全系数，k6=1.15；注2:在某些情况下，考虑进行独立的陡波前冲击电压试验补充阀的陡波9.1试验目的b)每一个内部过电压保护回路都是有效c)在规定的试验条件下，局部放电处方法。这个途径为工业化提供了有利条件，因为它可将很多现有的高压试验技术移植到高压直流9.2试验对象运行条件。其中冗余级全部短路（只在非周期触发试验中包括）；响，特别是波尾对饱和电抗器的影响，以及由此产生的对晶闸管的钢结构、接地网和其它任何结构物的影响，这些结构主要影响受试结构对地的杂散电容；9.3试验要求9.3.1阀直流耐压试验Utdv=±Udn×k7..................................................................(8)Udn：对于单阀直流耐压试验，为六脉动桥额定直流电压（要求使用最大持续k7：试验安全系数，1min试验k7=9.3.1.1单阀直流耐压试验注1:若观察到局部放电的幅值或出现频次有增加的趋势，可由注2:在相反极性重复上述试验之前，阀端子可短接并接地几个小时。在直9.3.1.2子阀直流耐压试验9.3.2湿态直流耐压试验应模拟在阀结构顶部的一个组件发生冷却水泄漏的情况下重复9.3.3阀交流耐压试验Utav1r=Uv0max×k8×kc×kr(9)和Utav1d=Uv0max×k8×kr(10)Utav1r——15s反向试验电压峰值；Utav1d——15s正向试验电压峰值；Uv0max——变压器阀侧最大稳态空载相间电压；kr——暂态过电压系数，由系统研究确定的值；k8——试验安全系数，k8=1.1。Uppv——跨接在阀上的稳态运行电压峰对峰最大值，包括换相k9——试验安全系数，k9=1.15。Utav3=Uvrms×k9................................................................(12)d)需要证实冲击起始时，阀两端的电-0.01×VDSM×(Nt-Nr)≤阀电压≤+0.01×VDSM×(Nt-Nr).............................(13)Nt——阀中串联的晶闸管级的总数；子单元的那些必需与试验的阀正确交换信息的部分一定要包9.3.5阀操作冲击试验Utsv=±SIWLV.................................................................(14)SIWLv：对于单阀操作冲击试验，为阀避雷器操作冲击耐受水9.3.5.1单阀操作冲击试验9.3.5.2子阀操作冲击试验9.3.6湿态操作冲击试验9.3.7阀雷电冲击试验Utlv=±LIWLV.................................................................(15)LIPLv：阀避雷器雷电冲击耐受水平。9.3.8阀陡波前冲击试验注1:如果运行中可能出现波前时间短于0.1μs的过电压，买方和供方可以协商采用适当的特快波前过电压试验代注2:如果用户认为有必要通过陡波前冲击耐压试验验证子阀性试验时，加热冷却水使其温度达到正常运行晶闸管/IGBTtUtsfy=±FWWLV...............................................................(16)FWWLv：由系统研究及配合电流所确定的阀避雷器波前耐受水平。9.3.9补充要求c)阀的雷电冲击试验和陡前波冲击试验时晶闸管元件的结温和阀电子电路的温度为短期过负9.4阀非周期触发试验9.4.1试验目的验的阀外，在这个试验中还应当包括的一个辅助阀(或其有效的部分)。这个辅助阀不同于可控换相换电。试验应包括与电磁干扰试品正确进行信息拆除辅助阀的所有短接线，辅助阀试验前加电至少30s且在试验期9.4.3试验要求必须监视相邻的辅助阀，并检查是否产生误触发信号及错误A.并联电容器法：此方法中，试验阀上要计值前10μs一样严重。如果系统研究表明导通电流是振荡c)阀的禁止触发水平(见注3)。注1:电压试验安全系数至少等于阀避雷器最大允许误差和最小允许误差之间的差(典型值约5%)已经包括在本试注2:由于冲击发生器实际尺寸的限制，方法B仅适用于低额定电压的阀。因此当注3:在一些设计中，阀高电压下的触发会被接在阀端的电压测量装置或并联的阀避雷器中的电流测量装置抑制。a)检查一个阀中晶闸管/IGBT级和相关的电路，在最严b)证明阀在最高温度下，用最低重复电压，符合冷却剂应反映实际运行工况。特别是流量和温的并联阻抗。如果使用的试验电路不是六脉动桥，那么正确地反映此电路的这一特征就非常值内(见4.6.2)。每种发热部件的监测数量和位置需要达成一致，Utpv1=Uv0max×kn×k13...........................................................(17)Uv0max——变压器阀侧最高稳态空载线电压；kn——按照4.3.2的试验比例系数；k13——试验安全系数，k13=1.05。ufr——整流器阀触发电压；ufi——逆变器阀触发电压；α——整流运行产生最高ufr时的稳态触发角，γ+μ——在逆变运行产生ufi值最高时的稳态关断角和换相角之和，与运行在最urr——整流器恢复阶跃电压(不计换相过冲)；uri——逆变器恢复阶跃电压(不计换相过冲)；γ——在逆变运行产生uri值最高时的稳态关断角，与运行在最大持续运行的晶闸管周期内测量的阀电压波形中的阶跃电压的平方和(不包括换相过冲)不低于[见式(22α和μ——相应于整流和逆变稳态运行条件下，使Utpv12Utpv2=Uv0max×kn×k14×kr........................................................(23)Uv0max——变压器阀侧的最高稳态空载线电压有效值；kn——按照4.3.2的试验比例系数；kr——暂态过电压系数，其值由系统研究决定；k14——试验安全系数，k14=1.05。根据暂态过电压控制策略，可能需要不同持续时间、不同的kr值的试验。Uv0min——变压器阀侧稳态最低空载线电压；Ntut——试验中串联晶闸管级的数量；Nt——包括冗余晶闸管/IGBT级在内，一个完整阀串联晶闸管/IGBT级的总数；××sinα...........................................................α——稳态运行下的整流器最小触发角，与运行在最大持续运行的晶闸管结温相符。toff....................................γ——最小稳态关断角，与运行在最大持续运行的晶闸管结温相f——工作频率。若换流器的运行策略允许在γ低于最小稳态值的条件下短时运行暂态低电压试验是为了证明，以正常交流电压运行时，在交流系统故障引起的暂时低电压期间，×kku......................................Nt——包括冗余晶闸管级在内，一个完整ku——换流器保持可控的暂态欠电压系数(基波频率)；k16——试验安全系数，k16=0.95。生这种情况，需要证明这是试验期间反常电压情况的固有结果，而不是阀(阀段)响应触发信号失败而a)在α=90°,以最大交流电压运行，且kr=1.0(见9.1.3.3)；这些试验将证明，晶闸管能按照设计在每周期内按必需的触发次数安全导通。作为有效的证明，应使用一个可调整的断续直流电流来研究阀(阀段)的性能。断续电流的无电流持续时间，可在零到与试验用于证明阀组件具有承受由于某些开关器件保护触发连续动作所产生电压电流应力的能力。保护触发连续动作，从而使晶闸管级的相关元件承受在保护触发动作下产生的电压应力和热应护触发连续动作，从而使IGBT级的相关元件承受在保护触发动作下产生稳态结温下，恢复期后施加暂态正向电压时，阀的保护触发水平和du/dtUtvtd=UIMPLv×kn...............................................................(29)UIMPLv——阀避雷器的冲击保护水平，或具有操作冲击波形的保护kn——按4.3.2中的比例系数。注1:UIMPLv在波前时间100μs的波形中体现为USIPLv，在波前时间1.2μs和10μs的波形中体现为ULIP故障电流试验的主要目的是验证设计的阀可承受短路引起的最大电流、电并采用尽可能再现规定的最严酷故障电流条件的试对于单波故障电流试验，主要的要求是，在单波故障电流后的第一个再加正向半波电压峰值处，注1:在9.3.3.2和9.3.3.3中规定的故障电流试验，是基于一个整流阀端间短路产生的最大故障电Utfvd=Uv0max××kn×k17×kr(30)Uv0max——变压器阀侧的最高稳态空载线电压；kn——按照4.3.2中的试验比例系数；kr——暂态过电压系数，由系统研究决定的值；k17——试验安全系数，k17=1.05。故障电流的峰值和持续时间应由系统研究决定kr的值应同计算故障电流所用的交流系统条件一致。直流甩负utfvr=Uv0max××sinΨ×kn×k18×kr(31)Uv0max——变压器阀侧最大稳态空载线电压；kn——按照4.3.2中的试验比例系数；kr——暂态过电压系数，由