深度解析(2026)《GBT 20989-2017高压直流换流站损耗的确定》

《GB/T20989-2017高压直流换流站损耗的确定》(2026年)深度解析目录换流站损耗“度量衡”:GB/T20989-2017为何是柔直时代的核心技术标尺?换流器损耗“深水区”:触发角与换相过程如何影响损耗?标准算法独家解析无功补偿设备:容性元件损耗计算的难点在哪?标准给出的解决方案是什么?损耗测试“金标准”:现场试验与仿真验证的协同方案,如何保障数据真实性?标准落地“路线图”:新能源并网场景下,换流站损耗核算的实践要点与适配策略损耗构成“全景图”:专家视角拆解换流站各核心设备的损耗机理与计算逻辑变压器与电抗器:感性设备损耗的关键参数与标准测量方法有何突破?辅助系统损耗:被忽视的“

隐形成本”,标准如何实现全链路覆盖与精准核算?数据处理与误差控制:从原始数据到最终结果,标准如何筑牢精度“

防火墙”?未来趋势预判:新型电力系统下,GB/T20989-2017的修订方向与拓展空换流站损耗“度量衡”：GB/T20989-2017为何是柔直时代的核心技术标尺？标准出台的时代背景：高压直流输电发展催生损耗核算刚需随着特高压直流工程规模化建设，换流站作为能量转换核心，其损耗直接影响输电效率与经济性。GB/T20989-2017替代2007版，直面柔直技术兴起、设备升级带来的损耗核算新问题，填补了新型换流拓扑损耗计算的标准空白，为行业提供统一技术依据。（二）核心定位：连接技术研发与工程实践的损耗核算“桥梁”该标准并非单纯的理论规范，而是聚焦工程实际，明确损耗计算、测试、评估的全流程要求。它上承设备设计参数，下接工程造价与运行成本核算，成为设备选型、工程优化、能效评估的核心技术标尺，解决了以往各单位核算方法不一、数据无可比性的难题。（三）柔直时代的适配性：标准如何应对新型换流技术的挑战？与传统LCC换流相比，柔性直流换流器采用全控器件，损耗特性更复杂。标准新增模块化多电平换流器（MMC）损耗计算相关内容，针对子模块开关损耗、电容损耗等特殊问题给出计算方法，确保在柔直工程中依然具备强指导性，顺应未来输电技术发展方向。行业价值：从能效提升到成本优化的全链条赋能通过统一损耗核算标准，推动设备厂商改进设计降低损耗，助力电网企业精准评估工程能效，为电价制定、节能调度提供数据支撑。据测算，按标准优化的换流站可降低损耗2%-5%，对于千万千瓦级特高压工程，年节电效益可达数千万元。、损耗构成“全景图”：专家视角拆解换流站各核心设备的损耗机理与计算逻辑0102换流站损耗的分类框架：标准如何界定“直接损耗”与“间接损耗”？标准将损耗分为主设备损耗、辅助设备损耗及系统损耗三类。主设备损耗为能量转换直接产生，占比超90%；辅助设备损耗含冷却、控制等系统能耗；系统损耗则与运行方式相关。该分类明确了核算边界，避免重复或遗漏。0102（二）核心损耗源定位：哪些设备是换流站的“耗能大户”？经专家测算，换流器与换流变压器损耗合计占总损耗的70%-80%，是核心控制对象。其中换流器损耗随负荷波动显著，变压器损耗则含空载与负载两部分。标准据此确立“抓主放次”的核算原则，优先保证核心设备计算精度。（三）损耗计算的通用逻辑：从“功率平衡”到“元件叠加”的核心思路标准采用“输入功率减输出功率”的功率平衡法作为总损耗验证依据，同时对各设备采用“元件损耗叠加”法细分计算。前者保证结果准确性，后者便于定位损耗优化点，两种方法相互印证，形成完整核算闭环。不同运行工况的损耗差异：标准如何覆盖稳态与暂态场景？01换流站在额定负荷、轻载、启停等工况下损耗差异较大。标准重点规定稳态运行损耗计算方法，同时给出暂态过程损耗的估算公式，明确暂态损耗可按等效时间折算计入总损耗，满足不同运行场景的核算需求。02、换流器损耗“深水区”：触发角与换相过程如何影响损耗？标准算法独家解析换流器损耗的构成：开关损耗与导通损耗的“双重贡献”换流器损耗分为电力电子器件的导通损耗与开关损耗。导通损耗由器件正向压降与电流乘积产生，与负荷电流正相关；开关损耗则因器件通断过程电压电流重叠导致，与开关频率、暂态特性相关。标准分别给出两种损耗的计算模型。（二）LCC换流器：触发角α如何成为损耗调节的“关键变量”？对于晶闸管换流器，触发角α增大将导致换相重叠角γ增加，使器件导通时间延长，导通损耗上升，同时换相过程产生额外损耗。标准推导得出损耗与cosα的线性关系公式，明确α在15。-30。范围内损耗最优，为运行参数优化提供依据。（三）MMC换流器：子模块拓扑下的损耗计算“新公式”针对MMC换流器，标准考虑子模块电容充放电损耗与IGBT开关特性，提出“子模块单元损耗×模块数量”的计算方法。引入调制比、载波频率等参数，修正开关损耗计算模型，解决了传统算法在柔直换流器中误差较大的问题。120102换相失败的损耗影响：标准如何量化这一“异常工况”的能耗？换相失败会导致器件承受过电压过电流，产生短时大损耗。标准规定换相失败损耗按“能量积分”法计算，通过记录故障持续时间内的电压电流波形，积分得到损耗能量，再计入对应时间段的总损耗，提高异常工况核算准确性。、变压器与电抗器：感性设备损耗的关键参数与标准测量方法有何突破？换流变压器损耗：空载损耗与负载损耗的“双维度”计算换流变压器损耗含空载损耗（铁损）与负载损耗（铜损）。标准规定空载损耗可通过出厂试验数据直接获取，负载损耗则需考虑谐波影响，引入谐波损耗系数进行修正。该方法解决了直流侧谐波导致变压器损耗增加的核算难题。（二）平波电抗器：损耗计算的“核心参数”与测量要点01平波电抗器损耗主要为绕组铜损与铁心损耗。标准明确其损耗计算需采用额定电流下的直流电阻与交流电阻，其中交流电阻需考虑集肤效应与邻近效应的影响。现场测量时需采用直流叠加交流的试验方法，确保参数准确。02滤波电抗器用于抑制特定频次谐波，其损耗与谐波电流大小直接相关。标准按“基波损耗+各次谐波损耗”的叠加方法计算，给出不同谐波次数下的损耗系数曲线，可根据换流站谐波频谱数据快速核算，提升计算效率。02（三）滤波电抗器：与谐波频率“强相关”的损耗特性解析0102绕组电阻随温度变化会导致损耗计算偏差。标准规定需将测量得到的电阻值修正至75℃基准温度，给出详细的温度修正公式，同时考虑铁心损耗随温度的微小变化，确保不同环境温度下的损耗数据具有可比性。01感性设备损耗的温度修正：标准如何消除环境因素的影响？五

、

无功补偿设备

：容性元件损耗计算的难点在哪？

标准给出的解决方案是什么？壹换流站无功补偿的必要性：为何说容性设备是“损耗不可忽视的一环”？贰换流器运行需大量无功功率，无功补偿设备（电容器、滤波器）容量大、数量多，虽损耗占比低于主设备（约5%-10%），但总损耗绝对值可观。标准将其纳入核心核算范围，避免因“占比小”而被忽视。（二）并联电容器损耗：介质损耗与寄生电阻损耗的计算逻辑电容器损耗主要为介质损耗（tanδ)与引线、极板的寄生电阻损耗。标准规定以出厂试验测得的tanδ值为基础，结合运行电压与频率进行修正，对于谐波环境下的损耗，引入谐波放大系数，提高计算精度。（三）交流滤波器：“调谐特性”如何影响损耗？标准的针对性算法交流滤波器工作在调谐频率附近时，阻抗最小、电流最大，损耗显著增加。标准根据滤波器拓扑（如单调谐、双调谐），分别给出基波与谐波电流下的损耗计算方法，明确调谐频率偏移时的损耗修正公式，适配不同运行状态。容性设备损耗的测试难点：标准如何规范现场试验方法？01容性设备损耗微小，易受测试仪器精度影响。标准规定采用西林电桥法或变频介损测试法，明确试验电压、环境条件等要求，提出“多组数据对比”原则，当测量结果偏差超5%时需重新测试，保障数据可靠性。02、辅助系统损耗：被忽视的“隐形成本”，标准如何实现全链路覆盖与精准核算？（一）

辅助系统的范围界定

：标准将哪些“

非核心设备”纳入损耗核算？标准明确辅助系统含冷却系统（水

、

油

、风）、

控制保护系统

、

照明系统

、

通风系统等

。

虽单个设备功率小，

但系统庞大，

总损耗占比可达3%-8%

。

该界定首次实现辅助系统损耗的全链路覆盖，

填补以往核算空白。冷却系统损耗

：换流站“散热耗能”

的计算核心与优化方向冷却系统损耗与换流站负荷正相关，

是辅助系统的主要耗能部分

。

标准按“额定负荷损耗×负荷系数”计算，

给出不同冷却方式（空冷

、水冷）

的损耗系数曲线，同时指出优化冷却风机启停策略可降低10%-15%的损耗。控制与保护系统：

“24小时运行”设备的损耗特性与核算方法此类系统损耗相对稳定，

受负荷影响小

。标准规定采用“额定功率×运行时间”

的简化计算方法，

对于冗余配置的设备，

按“运行设备数量”核算，

避免按总容量计算导致的损耗高估，

更贴合实际运行情况。辅助系统损耗的节能潜力

：标准如何引导“

降损增效”？标准通过明确辅助系统损耗构成，

为节能改造提供方向

。例如，

将传统风机替换为变频风机，

可降低冷却系统损耗30%以上；

采用LED

照明替代传统光源，

年节电可达数十万度

。标准的核算要求间接推动了辅助系统的节能升级。七

、损耗测试“金标准”

：现场试验与仿真验证的协同方案

，如何保障数据真实性？（一）

损耗测试的总体原则

：标准为何强调“试验与计算相互印证”？损耗计算依赖设备参数与算法模型，

易存在误差

。标准确立“计算值与试验值偏差不超过5%”的验证原则，

通过现场试验校验计算模型的准确性，同时用计算方法补充试验无法覆盖的工况，

实现两者协同互补。主设备损耗测试

：换流器与变压器的“专项试验”方法解析换流器损耗测试采用“双端功率测量法”

，

同时测量换流器交流侧与直流侧功率，

差值即为损耗；

变压器则采用“短路试验+空载试验”分别测量负载与空载损耗

。标准明确试验接线

、

仪器精度等要求，

确保测试数据可靠。系统总损耗测试：

“功率平衡法”

的现场应用与注意事项系统总损耗测试通过测量换流站交流侧输入总功率与直流侧输出总功率实现

。标准要求测试时间不少于30分钟，

每5分钟记录一组数据，

取平均值计算损耗，同时需排除外部电网波动的影响，

测试期间负荷波动应控制在±5%以内。仿真验证的作用

：如何利用数字孪生技术辅助损耗核算？对于新建换流站或改造工程，

无法通过现场试验获取损耗数据

。标准鼓励采用仿真手段，

利用PSCAD

、

BPA

等软件搭建换流站模型，

通过仿真得到各工况下的损耗值，

同时要求仿真模型需经已有工程试验数据校验，

确保准确性。、数据处理与误差控制：从原始数据到最终结果，标准如何筑牢精度“防火墙”？原始数据的质量要求：标准对输入参数的“精度门槛”是什么？标准明确设备参数（如电阻、电抗、tanδ)需采用出厂试验报告中的实测值，现场测试数据需选用0.2级及以上精度仪器测量。对于缺失的参数，给出保守估算方法，避免因参数精度不足导致的损耗计算偏差。标准规定损耗计算过程中，中间结果保留4位有效数字，最终结果保留2位有效数字。明确各参数的修约间隔，例如功率单位为MW时，修约间隔为0.01MW。统一的修约规则避免了因计算过程中数字取舍导致的累积误差。（二）数据修约规则：如何规范“四舍五入”避免累积误差？010201（三）误差来源分析：哪些因素会导致损耗核算出现偏差？误差主要来源于参数测量、算法模型、工况假设三方面。标准针对各误差源给出控制措施：测量误差通过提高仪器精度控制，模型误差通过试验验证修正，工况假设误差则要求明确核算边界，便于结果对比。损耗结果的不确定性分析：标准如何量化“计算可信度”？标准要求对最终损耗结果进行不确定性分析，采用“方和根法”计算合成标准不确定度。明确各输入参数的标准不确定度范围，例如设备电阻测量的不确定度应≤2%，最终损耗结果的扩展不确定度应控制在±5%以内，提升结果可信度。、标准落地“路线图”：新能源并网场景下，换流站损耗核算的实践要点与适配策略新能源并网对换流站的影响：波动性如何改变损耗特性？风电、光伏的波动性导致换流站频繁处于轻载、变负荷工况，损耗特性更复杂。标准提出“分时段核算”策略，按负荷等级划分时段，分别计算各时段损耗后累加，解决了传统稳态核算方法在新能源场景下的不适应性。0102（二）工程设计阶段：如何利用标准进行损耗优化与设备选型？在工程设计时，可依据标准计算不同设备方案的损耗值，进行经济性对比。例如，对比不同厂家换流器的损耗参数，选择性价比最优的设备；通过调整换流变压器容量比，优化负载损耗，实现全生命周期成本最低。（三）运行阶段：基于标准的损耗监测与节能调度策略01运行中可按标准建立损耗监测系统，实时核算各设备损耗，定位高损耗设备及时维护。在调度时，依据标准计算的损耗特性，优化换流站运行参数（如触发角、无功补偿容量），在满足输电需求的同时降低损耗。02老旧换流站改造：标准如何指导“降损升级”工程实施？对于老旧换流站，可按标准核算现有设备损耗，识别损耗超标环节。例如，将