2024 绝缘配合 第14部分：高压直流系统AC-DC滤波器绝缘配合

GB/T31114—2024

.

目次

前言

…………………………Ⅴ

引言

…………………………Ⅵ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语和定义

3………………1

符号和缩略语

4……………1

符号

4.1…………………1

文字符号

4.1.1………………………1

图形符号

4.1.2………………………2

缩略语

4.2………………2

滤波器典型配置方案

5AC/DC…………2

高压直流输电系统滤波器典型配置方案

5.1AC/DC………………2

柔性直流输电系统滤波器典型配置方案

5.2AC/DC………………4

运行中的电压和过电压

6…………………4

滤波器不同位置的运行电压

6.1………………………4

交流滤波器过电压类型和典型等效工况

6.2…………5

直流滤波器过电压类型和典型等效工况

6.3…………5

避雷器的特性和应力

7……………………6

避雷器特性

7.1…………………………6

避雷器应力

7.2…………………………6

交流滤波器避雷器应力

7.2.1………………………6

直流滤波器避雷器应力

7.2.2………………………7

保护策略

7.3……………7

绝缘配合设计程序

8………………………8

概述

8.1…………………8

避雷器要求

8.2…………………………9

代表性过电压U

8.3(rp)…………………9

配合耐受电压U

8.4(cw)………………10

要求耐受电压U

8.5(rw)………………10

规定耐受电压U

8.6(w)………………10

研究工具和系统模型

9……………………10

研究方法及工具

9.1……………………10

典型等效工况建模方法

9.2……………11

单相接地故障

9.2.1…………………11

交流母线操作冲击

9.2.2……………11

Ⅰ

GB/T31114—2024

.

滤波器合闸

9.2.3……………………12

三相短路后故障恢复

9.2.4…………13

换流变空载投入

9.2.5………………13

直流极线接地故障

9.2.6……………14

直流极线操作冲击

9.2.7……………15

附录资料性统计计算示例

A()2%CCOV……………17

算例系统条件

A.1……………………17

避雷器的布置方案

A.2………………18

计算

A.3CCOV………………………18

附录资料性某交流滤波器绝缘配合示例

B()500kV………………19

算例系统条件

B.1………………………19

避雷器的布置方案

B.2…………………20

避雷器的额定参数选取

B.3……………20

过电压典型等效工况计算

B.4…………20

交流滤波器各点的绝缘水平选取

B.5…………………21

附录资料性某直流系统直流滤波器绝缘配合示例

C()±800kV…………………23

算例系统条件

C.1………………………23

避雷器的布置方案

C.2…………………24

避雷器的额定参数选取

C.3……………24

过电压典型等效工况计算

C.4…………24

直流滤波器各点的绝缘水平选取

C.5…………………26

参考文献

……………………27

图典型的交流滤波器结构图

1……………3

图典型的直流滤波器结构图

2……………3

图交流滤波器各点的典型运行电压波形

3………………4

图直流滤波器各点的典型运行电压波形

4………………4

图单相接地故障的典型等效工况示意图

5……………11

图交流母线操作冲击波的典型等效工况示意图

6……………………12

图交流滤波器投切的典型等效工况示意图

7…………12

图三相短路后故障恢复的典型等效工况示意图

8……………………13

图换流变空载投入的典型等效工况示意图

9…………14

图极线接地故障的典型等效工况示意图

10……………15

图直流极线操作波的典型等效工况示意图

11…………16

图交流滤波器避雷器配置

A.1…………18

图交流滤波器避雷器配置

B.1…………20

图直流滤波器避雷器配置

C.1…………24

表符号说明

1………………2

Ⅱ

GB/T31114—2024

.

表交流滤波器绝缘配合设计考虑的典型等效工况及过电压类型

2……5

表直流滤波器绝缘配合设计考虑的典型等效工况及过电压类型

3……5

表交流滤波器考虑的典型等效工况及影响的避雷器参数

4……………7

表直流滤波器考虑的典型等效工况及其影响的避雷器参数

5…………7

表交流滤波器保护避雷器汇总

6…………8

表直流滤波器保护避雷器汇总

7…………8

表避雷器要求

8……………9

表代表性过电压和要求耐受电压水平

9…………………9

表交流和直流滤波器绝缘配合设计推荐的安全因数

10………………10

表交流滤波器参数表

A.1………………17

表交流滤波器电抗器主要次谐波电流值

A.2…………17

表交流滤波器电抗器及算术和计算结果

A.32%CCOV……………18

表交流滤波器参数表

B.1………………19

表交流滤波器电抗器主要次谐波电流值

B.2…………19

表避雷器参数表

B.3……………………20

表交流滤波器暂态定值结果

B.4………………………21

表交流滤波器绝缘水平

B.5……………21

表直流滤波器参数

C.1…………………23

表直流滤波器电抗器主要次谐波电流值

C.2…………23

表避雷器参数表

C.3……………………24

表直流滤波器暂态定值结果

C.4………………………25

表直流滤波器绝缘水平

C.5……………26

Ⅲ

GB/T31114—2024

.

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件是绝缘配合的第部分已经发布了以下部分

GB/T311《》14。GB/T311:

第部分定义原则和规则

———1:、;

第部分使用导则

———2:;

第部分高压直流换流站绝缘配合程序

———3:;

第部分电网绝缘配合及其模拟的计算导则

———4:;

第部分高压直流系统滤波器绝缘配合

———14:AC/DC。

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

。。

本文件由中国电器工业协会提出

。

本文件由全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会归口

(SAC/TC163)。

本文件起草单位南方电网科学研究院有限责任公司西安高压电器研究院股份有限公司中国电

:、、

力科学研究院有限公司国网经济技术研究院有限公司中国南方电网有限责任公司超高压输电公司

、、、

国网四川省电力公司电力科学研究院国网安徽省电力有限公司电力科学研究院浙江大学平高集团

、、、

有限公司国网河北省电力有限公司电力科学研究院国网山西省电力公司电力科学研究院国网山东

、、、

省电力公司电力科学研究院中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司苏州华电电气股份有限公

、、

司国网陕西省电力公司电力科学研究院国网江苏省电力有限公司电力科学研究院国网辽宁省电力

、、、

有限公司电力科学研究院云南电网有限责任公司电力科学研究院国网浙江省电力有限公司电力科学

、、

研究院广东电网有限责任公司电力科学研究院国网青海省电力公司电力科学研究院国网宁夏电力

、、、

有限公司电力科学研究院国网新疆电力有限公司电力科学研究院

、。

本文件主要起草人黄莹张小勇辛清明孙泉徐迪臻邱伟何慧雯崔东王亭乐波李强

:、、、、、、、、、、、

王磊余佶成卢文浩王大兴陈忠王昕王向克潘瑾牛曙王辉许学勤姜杏辉郭守贤蒲路

、、、、、、、、、、、、、、

吴经锋徐阳李冠华李佳奇王山张建平李婧靓谢成卢启付蒋玲周秀吴方劼李山同聪维

、、、、、、、、、、、、、、

胡良蓉刘志强王建生危鹏

、、、。

Ⅴ

GB/T31114—2024

.

引言

绝缘配合旨在确立高压交流和高压直流绝缘配合的原则和导则由于交流绝缘配合

GB/T311《》。

和直流绝缘配合有明显的差别需分为交流绝缘配合和直流绝缘配合两个方面拟由以下部分构成

,,。

第部分定义原则和规则目的在于确立绝缘配合定义原则和规则

———1:、。、。

第部分使用导则目的在于对正确执行第部分提供使用指导

———2:。1。

第部分高压直流换流站绝缘配合程序目的在于对高压直流换流站的绝缘配合提供指导

———3:。。

第部分电网绝缘配合及其模拟的计算导则目的在于确定绝缘配合数字化计算的导则

———4:。。

第部分高压直流系统绝缘配合定义原则和规则目的在于确立直流系统绝缘配合的定

———11:、。

义原则和规则

、。

第部分高压直流换流站绝缘配合应用导则目的在于对以为换流器的高压

———12:(LCC)。LCC

直流换流站的绝缘配合提供指导

。

第部分高压直流换流站绝缘配合应用导则目的在于对以为换流器的高压

———13:(VSC)。VSC

直流换流站的绝缘配合提供指导

。

第部分高压直流系统滤波器绝缘配合目的在于确定高压直流系统中交流和直

———14:AC/DC。

流滤波器的绝缘配合

。

第部分直流输电线路绝缘配合目的在于确定直流输电线路及接地极线路的绝缘配合

———15:。。

本文件是绝缘配合的第部分交流和直流滤波器的过电压计算工况避雷器的参

GB/T311《》14。、

考电压和配合电流的选取程序与交直流系统及其设备的选取程序不同要充分考虑交流和直流滤波器

,

的谐波叠加特性对绝缘配合的影响我国直流工程建设和运行经验日益丰富亟需对交流和直流滤波

。,

器绝缘配合统一规范为我国直流工程建设提供指导性技术文件

,。

Ⅵ

GB/T31114—2024

.

绝缘配合第14部分高压直流系统

:

AC/DC滤波器绝缘配合

1范围

本文件给出了高压直流输电系统用交流滤波器包括并联电容器和直流滤波器的绝缘配合程序和

()

规则避雷器布置和应力特性等内容

、。

本文件适用于高压直流输电系统的交流和直流滤波器为确定交流和直流滤波器的工作电压耐受

,、

电压避雷器选型提供指导不涉及对人身安全的要求

、,。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文

。,

件仅该日期对应的版本适用于本文件不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于

,;,()

本文件

。

绝缘配合第部分定义原则和规则

GB/T311.1—20121:、

高压直流系统交流滤波器

GB/T25093—2010

高压直流输电系统直流滤波器

GB/T25308—2022

高压直流系统绝缘配合定义原则和规则

IEC60071-11:2022、(Insulationco-ordination—

Part11:Definitions,principlesandrulesforHVDCsystem)

高压直流换流站绝缘配合应用导则

IEC60071-12:2022(LCC)(Insulationco-ordination—

Part12:ApplicationguidelinesforLCCHVDCconverterstations)

3术语和定义

GB/T311.1—2012、GB/T25093—2010、GB/T25308—2022、IEC60071-11:2022、IEC60071-12:

界定的术语和定义适用于本文件

2022。

4符号和缩略语

41符号

.

411文字符号

..

下列符号适用于本文件

。

K海拔修正因数

a:。

K配合因数

c:。

K安全因数

s:。

n谐波次数

:。

U避雷器的峰值持续运行电压

ccov:。

U配合耐受电压

cw:。

U避雷器的参考电压

ref:。

1

GB/T31114—2024

.

U代表性过电压

rp:。

U要求耐受电压

rw:。

412图形符号

..

本文件中给出图中涉及的图形符号说明见表

1。

表1符号说明

符号说明

电容器

电抗器

电阻器

避雷器

接地

单相三绕组变压器

阀换相组

()

小组滤波器可以采用等方式表示不同的滤波器类型

,A、B、C。

小组滤波器开关

42缩略语

.

下列缩略语适用于本文件

。

峰值持续运行电压

CCOV:(CrestValueofContinuousOperatingVoltage)

电网换相型换流器

LCC:(LineCommutatedConverter)

雷电冲击保护水平

LIPL:(LightningImpulseProtectiveLevel)

雷电冲击耐受电压

LIWV:(LightningImpulseWithstandVoltage)

模块化多电平换流器

MMC:(ModularMultilevelConverter)

代表性快波前过电压最大电压值

RFFO:()[RepresentativeFast-frontOvervoltage(TheMaximum

VoltageStressValue)]

要求雷电冲击耐受电压

RLIWV:(RequiredLightningImpulseWithstandVoltage)

代表性缓波前过电压最大电压值

RSFO:()[RepresentativeSlow-frontOvervoltage(The

MaximumVoltageStressValue)]

要求操作冲击耐受电压

RSIWV:(RequiredSwitchingImpulseWithstandVoltage)

操作冲击保护水平

SIPL:(SwitchingImpulseProtectiveLevel)

操作冲击耐受电压

SIWV:(SwitchingImpulseWithstandVoltage)

5AC/DC滤波器典型配置方案

51高压直流输电系统AC/DC滤波器典型配置方案

.

交流滤波器配置于换流站交流母线交流滤波器通常采用三调谐滤波器双调谐滤波器单调谐滤

。、、

2

GB/T31114—2024

.

波器型阻尼滤波器及并联电容器交流滤波器采用的三调谐和双调谐滤波器一般宜配置电阻器如

、C。,

图所示

1。

标引序号说明

:

高压电容器

C1———;

低压电容器

C2,C3———;

电抗器

L1,L2,L3———;

电阻器

R1,R2———;

交流滤波器避雷器

Fac1,Fac2,Fac3,Fac4———。

图1典型的交流滤波器结构图

直流滤波器配置于换流站直流极母线与直流中性母线之间直流滤波器通常采用三调谐滤波器或

。

双调谐滤波器如图所示宜根据需要选择是否配置电阻器

,2。。

标引序号说明

:

高压电容器

C1———;

低压电容器

C2,C3———;

中性母线冲击电容器

Cp———;

电抗器

L1,L2,L3———;

直流滤波器避雷器

Fdc1,Fdc2,Fdc3,Fdc4———。

图2典型的直流滤波器结构图

3

GB/T31114—2024

.

52柔性直流输电系统AC/DC滤波器典型配置方案

.

对于采用的柔性直流输电系统其交直流侧谐波较小一般不配置滤波器

MMC,、,。

对于采用和的混合直流输电系统含的换流站配置交流和直流滤波器是十分必

LCCMMC,LCC

要的仅含的换流站交流侧可不配置滤波器直流侧根据系统需求确定是否配置滤波器

;MMC,,。

对于采用两电平或三电平换流器的柔性直流输电系统配置交流和直流滤波器是十分必要的

,。

柔性直流输电系统中若需配置交流和直流滤波器通常使用的配置方案见

,5.1。

6运行中的电压和过电压

61滤波器不同位置的运行电压

.

滤波器的主要作用是提供谐波通路而工频交流电压或直流电压主要作用于滤波器的电容器

,C1

上图图分别为交流和直流滤波器上典型的运行电压波形图图中的节点位置分别见图

。3、4。3、41、

图

2。

图3交流滤波器各点的典型运行电压波形

图4直流滤波器各点的典型运行电压波形

交流滤波器和直流滤波器的典型运行电压特征说明如下

:

对于交流滤波器

a):

考虑到交流母线谐波已经被交流滤波器有效滤除交流母线电压波形见图中

1),3Loc.

该点电压波形近似为理想正弦波形

(1-G),;

4

GB/T31114—2024

.

电压波形为以基波为主叠加谐波的电压波形谐波电压与滤波器配置调谐点

2)Loc.(1-2)。、

和换流阀运行工况有关谐波电压含量一般低于