整理链式静止同步补偿器.docx
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整理链式静止同步补偿器.docx
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整理链式静止同步补偿器
备案号:
DL
中华人民共和国电力行业标准
链式静止同步补偿器
第1部分功能规范导则
Chain-circuitstaticsynchronouscompensator
Part1Guideforthefunctionalspecification
(征求意见稿)
××××-××-××发布××××-××-××实施
中华人民共和国国家能源局发布
目次
前言...............................................................II
1范围.............................................................1
2规范性引用文件...................................................1
3术语和定义.......................................................1
4系统构成..........................................................4
5安装场所的环境状况................................................5
6连接点的系统电气状况..............................................5
7主要功能及性能要求................................................5
7.1主要功能要求....................................................5
7.2主要性能参数要求................................................6
7.3谐波特性........................................................7
7.4电话及无线电干扰................................................7
7.5噪声............................................................7
7.6损耗评估........................................................7
7.7利用率和可靠性.................................................7
8链式STATCOM部件及子系统基本要求..................................7
8.1换流链.........................................................7
8.2换流链的冷却系统................................................7
8.3换流电抗器.....................................................8
8.4断路器.........................................................8
8.5隔离开关.......................................................8
8.6避雷器.........................................................9
8.7换流变压器.....................................................9
8.8控制系统.......................................................9
8.9保护及故障录波设备..............................................9
8.10辅助设备.....................................................10
9系统研究........................................................10
9.1动态特性研究..................................................10
9.2电能质量研究..................................................11
9.3暂态过电压及绝缘配合研究.......................................11
10其它要求.......................................................11
10.1消防.........................................................11
10.2采暖通风.....................................................11
10.3供货及服务范围................................................11
附录A(规范性附录)损耗计算.......................................12
附录B(资料性附录)利用率和可靠性..................................15
附录C(资料性附录)供货及服务范围..................................16
前言
本标准是根据《国家发展和改革委员会办公厅关于印发2007年行业标准项目计划的通知》(发改办工业[2007]1415号)的安排制定的。
本标准分为5个部分:
——1部分:
功能规范导则
——2部分:
换流链的试验
——3部分:
控制保护监测系统
——4部分:
现场试验
——5部分:
运行检修导则
本部分为第1部分。
本部分主要是参考国内外的相关标准、规定,总结多年来的实际工程经验编写而成。
本部分目前尚无对应的国际标准。
本部分的附录A为规范性附录、附录B、附录C为资料性附录。
本部分由中国电力企业联合会提出。
本部分由电力行业电能质量及柔性输电标准化技术委员会归口。
本部分由电力行业电能质量及柔性输电标准化技术委员会负责解释。
本部分主要起草单位:
本部分参加起草单位:
本部分主要起草人:
链式静止同步补偿器
第1部分功能规范导则
1范围
本部分规定了链式静止同步补偿器(以下简称“链式STATCOM”)的工作环境条件、电气条件、系统构成、主要功能和性能要求、部件及子系统基本要求和系统研究内容等相关内容。
本部分适用于10kV及以上电压等级、电力系统和工业环境中的链式STATCOM工程。
每个链式STATCOM工程均有其特殊性,应针对具体工程条件和要求使用本部分,必要时应作相应的补充。
有关链式STATCOM换流链的试验、控制保护监测系统、现场试验、运行检修导则的详细规定,参见本标准的其它部分。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。
凡是注明日期的规范性引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些规范性引用文件的最新版本。
凡是不注明日期的规范性引用文件,其最新版本适用于本部分。
GB1984高压交流断路器
GB1985高压交流隔离开关和接地开关
GB311.1高压输变电设备的绝缘配合
GB4824工业、科学和医疗(ISM)射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法(CISPR11:
2003,IDT)
GB/T20298-2006静止无功补偿装置(SVC)功能特性
GB/T6451油浸式电力变压器技术参数和要求
GB/T10229电抗器
GB11032交流无间隙金属氧化物避雷器
GB/T12326-2008电能质量电压波动和闪变
GB/T14549电能质量公用电网谐波
GB500603~110kV高压配电装置设计规范
DL/T553220V~500kV电力系统故障动态记录技术准则
DL/T1010.1-2006高压静止无功补偿装置第1部分系统设计
DL/Txxxx-xxxx柔性输电术语
IEEE1031-2000IEEEGuidefortheFunctionalSpecificationofTransmissionStaticVarCompensator
3术语和定义
下列术语和定义适用于本部分。
3.1静止无功补偿器(SVC)StaticvarCompensator
一种与系统并联连接、无运动或旋转部件的静止无功发生器或者吸收器,通过对其感性或容性电流的调节来维持或控制其与电网连接点的某种参数(典型情况为控制母线电压)。
[GB/T20298-2006,定义3.1.1]
3.2静止无功补偿系统(SVS)StaticvarSystem
由不同类型的静止无功补偿器和机械投切电容器/电抗器构成、各输出之间相互配合的无功补偿系统。
[IEEE1031-2000,定义3.1.16]
3.3静止同步补偿装置(STATCOM)StaticSynchronousCompensator
由并联接入系统的换流器构成,其输出的容性或感性无功电流连续可调且独立于与系统连接点的电压。
3.4链式静止同步补偿器ChainCircuitSTATCOM
采用链式电压源换流器的STATCOM装置。
3.5链节link
链式电压源换流器中的一个换流模块。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义4.3.4]
3.6换流链converterchain
由多个链节组成的实现换流运行的组装换流设备,可以实现复杂的换流过程。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义3.3.17]
3.7连接电抗器InterfaceReactor
连接换流器与交流电网,实现换流器与电网有功或(和)无功功率交换的电抗器。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义3.3.11]
3.8连接变压器InterfaceTransformer
连接换流器与交流电网,实现换流器与电网有功或(和)无功功率交换的变压器。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义3.3.10]
3.9触发triggering
通过控制脉冲使可控阀或换流臂正向导通的行为。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义3.4.14]
3.10闭锁blocking
通过停发可控阀或换流器的控制脉冲,阻止其继续换相的操作。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义3.4.15]
3.11解锁deblocking
通过解除可控阀或换流器的闭锁,允许其触发的操作。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义3.4.16]
3.12误触发falsefiring
可控阀或换流臂在不应开通的时刻触发开通的现象。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义3.4.17]
阶跃响应时间responsetime
当输入阶跃控制信号后,链式STATACOM输出电气量从0目标值达到90%目标值所用的时间,且期间没有产生过冲,见图1。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义3.5.17]
注:
由于电压变化范围较小,难以获得清晰的变化曲线,一般可以用无功电流变化曲线来说明响应时间。
3.14
镇定时间settlingtime
当输入阶跃控制信号后,链式STATACOM输出电气量达到目标值的±5%范围内所用的时间,见图1。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义3.5.18]
图1响应时间和镇定时间定义
3.15电压/电流特性(V/I)voltage/currentcharacteristic
链式STATCOM在连接点处的稳态电流与电压之间的关系曲线。
3.16斜率(SL)slope
在链式STATCOMV/I特性曲线上,容性和感性的线性可控范围内,电压变化与电流变化标幺值的比值,一般以百分数表示。
3.17控制范围controlrange
在STATCOM装置与交流系统的连接点处,由STATCOM提供的可控输出电气量的最大变化范围。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义3.5.2]
3.18滞后运行laggingoperation
链式STATCOM吸收无功,等效于并联电抗器。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义3.5.3]
3.19超前运行leadingoperation
链式STATCOM发出无功,等效于并联电容器。
[DL/T××××-××××,柔性输电术语,定义3.5.4]
3.20参考电压referencevoltage
链式STATCOMV/I特性曲线上,输出无功容量(即不吸收无功,也不发出无功)为零点电压。
[GB/T20298-2006,定义3.1.8]
3.21公共连接点(PCC)pointofcommoncoupling
电力系统中一个以上用户的连接处。
[GB/T12326-2008,定义3.1]
3.22考核点(CP)checkpoint
供用电双方合同规定的指标衡量点。
[DL/T1010.1-2008,定义3.24]
4系统构成
链式STATCOM的电路原理见图2和图3,它主要由链式电压源换流器、连接变压器和/或连接电抗器及其他辅助设备(如并网开关、控制与监测设备、冷却装置等)组成。
图2链式STATCOM电路原理图
图3链式电压源换流器基本电路
5安装场所的环境状况
原则上需方应尽可能提供链式STATCOM安装场所的下述气候环境状况,在此环境状况下运行的链式STATCOM装置,其各项性能指标应达到其额定设计水平:
a)海拔高度(m);
b)年平均降雨量(mm);
c)最大月降雨量(mm);
d)年平均环境温度(ºC);
e)最高环境温度(ºC);
f)最低环境温度(ºC);
g)年平均相对湿度(%);
h)最大相对湿度(%);
i)覆冰厚度(mm);
j)最大地面积雪厚度(mm);
k)最大结霜厚度(mm);
l)冻土层厚度(m);
m)年平均风速(m/s);
n)年最大风速(m/s);
o)地震烈度(度);
p)年平均雷电数(日/年);
q)污秽等级及盐密(ESDD)(级、mg/m2);
r)日照强度(W/cm2);
s)土壤电阻率(Ohm-m)。
6连接点的系统电气状况
原则上需方应尽可能提供链式STATCOM连接点的下述系统电气状况,在此电气状况下运行的链式STATCOM装置,其各项性能指标应达到其额定设计水平:
a)装置连接点的标称电压及变化范围;
b)装置连接点的短时最高运行电压及最大持续时间;
c)装置连接点的短时最低运行电压及最大持续时间;
d)电网频率及变化范围;
e)过电压保护水平,包括雷电冲击和操作冲击保护水平;
f)PCC或CP的背景电能质量水平及系统谐波阻抗,包括电压变化范围(曲线)、谐波电压、谐波电流、电压波动和闪变、三相电压不平衡度等;
g)PCC或CP的短路水平,包括最大和最小方式下的三相、单相短路电流(或短路容量);
h)系统接地;
i)系统主接线和设备参数以及运行方式、相关的无功补偿装置及参数;
j)相关继电保护配置、保护定值以及故障清除时间。
7主要功能及性能要求
7.1主要功能要求
a)输电系统链式STATCOM的功能要求一般包括:
1)正常工况下调相调压(即无功控制和电压偏差调节)和故障情况下电压支撑;
2)抑制工频过电压及减少电压波动;
3)提高系统稳定性和输送能力;
4)降低谐波水平;
5)其它特殊功能(例如:
阻尼功率振荡)。
b)配电系统及工业用户链式STATCOM的功能要求一般可以包括:
1)抑制电压波动和闪变;
2)校正三相电压不平衡(补偿负荷不平衡电流);
3)降低谐波电流和谐波电压;
4)改善功率因数。
一般链式STATCOM上述功能指标应满足相应的国家和行业标准,特殊情况由供方和需方协商确定。
7.2主要性能参数要求
链式STATCOM的基本特性由稳态电压—电流(V/I)特性所决定,如图4所示。
链式STATCOM可以提供容性或感性无功功率,并且可以在额定电流范围内独立控制其输出电流,而与交流系统电压值无关。
图4链式STATCOM的V/I特性
链式STATCOM主要性能参数要求如下:
a)额定电压Un(kV)
指链式STATCOM连接点(母线)的系统标称电压,通常取Un=I.(p.u.);
b)额定容量Qn(Mvar)
链式STATCOM在额定电压下输出额定感性、容性电流时的无功功率,为链式STATCOM的额定感性容量和额定容性容量,一般二者相等,统称为额定容量;
c)工作电压范围(p.u.)
链式STATCOM与系统连接点电压变化范围允许值,通常最低电压允许值为0.4,最高允许电压由系统条件决定;在该范围内装置应正常运行,低于最低运行电压时装置应闭锁但不退出;
d)系统电压允许不平衡度(%)
链式STATCOM与系统连接点系统电压不平衡度允许值,通常不超过60%;
e)参考电压Uref(p.u.)
通常可设置,在0.9~1.1pu;
f)特性斜率(%)
通常为0.5~10%,可调;
g)稳态控制精度(%)
稳态时,链式STATCOM实际输出的无功功率与设定值之间最大允许偏差,通常不超过±2.5%;
h)阶跃响应时间(ms)
阶跃响应时间一般为20~50ms;
i)过载能力
链式STATCOM能达到的过电流倍数和持续时间,其换流链、换流电抗器或换流变压器的设计都应能耐受所要求的连续或短时过负荷能力,超出上述过载能力时,装置应具备可靠的保护;通常1.1倍过载应能连续运行,1.2倍过载运行时间不低于2秒;
j)故障抵御能力
外部故障时链式STATCOM系统的各类设备应不被损坏,内部故障时不应使事故进一步扩大。
7.3谐波特性
链式STATCOM在第5章和第6章所规定的条件下运行时,公共连接点的谐波电压畸变率一般应满足国家标准GB/T14549,特殊情况由厂商与用户协商决定。
7.4电话及无线电干扰
a)应考虑链式STATCOM装置的运行对电话系统的干扰;
b)应考虑链式STATCOM装置的运行产生的高频辐射对任何已获批准的无线电、电视、微波或其他运行设备的干扰,具体要求按照国标GB4824执行。
7.5噪声
链式STATCOM装置中换流变压器、换流电抗器、冷却系统、换流链等设备会产生噪声,其可听噪声水平应控制在相关标准所要求的限制值以内,具体数值由供方和需方共同商定。
7.6损耗评估
根据附录A提供的链式STATCOM总损耗(kW)的估计值或保证值。
在链式STATCOM设计的运行范围内,对链式STATCOM不同运行点下的总损耗分别计算并取平均值。
7.7利用率和可靠性
根据运行需要和设备技术水平,由供方和需方共同协商确定链式STATCOM年利用率和年强迫停运次数。
8部件及子系统基本要求
8.1换流链
8.1.1一般说明
换流链是链式STATCOM装置与系统交换有功功率和无功功率的关键环节,主要由串联的链节(LINK)构成,包括全部必要的电力电子器件、直流支撑电容器、散热器及触发、控制、保护、取能电路等。
8.1.2参数选择及设计
a)换流链应根据系统运行条件及性能要求进行设计;
b)换流链应能承受系统故障和开关操作引起的过电压和过电流冲击,并保证在第6章所描述的系统条件下可控;
c)考虑到分布参数对电力电子器件工作状态和电压分布的影响,换流链设计应考虑合适的裕度;
d)换流链应具备防止误触发或耐受误触发的能力;
e)每相换流链应至少设计一个冗余链节,冗余链节损坏后,装置应仍能在第6章所描述的条件下可靠运行;
f)链节的控制电路设计应确保链节内部故障时不依赖于外部控制自动实现链节旁路运行;
g)链节的控制电路设计应能实时监测并上传主功率电力电子元件的工作状态;
h)在链节内部出现直流过电压、欠电压、电力电子元件过热、过流等故障状态下,保护电路设计应可靠动作;
i)换流链的结构设计应做到便于用户对换流链日常维护、故障处理及部件更换;进行维护工作时,应不影响其它的设备继续运行。
8.1.3试验
换流链的试验参照本系列标准第2部分《换流链的试验》和第4部分《现场试验》执行。
8.2换流链的冷却系统
8.2.1用途
换流链冷却系统的作用是将换流链产生的热量带走,并将其传递到周围的空气或其它介质中,使功率器件保持在允许的温度范围;冷却系统分为水冷却和空气冷却等型式。
8.2.2水冷却系统的基本要求
a)在链式STATCOM容量较大时一般宜采用密闭式水冷系统;
b)水冷却系统应提供充分的散热能力,例如泵、热交换器、风机容量的选择应满足链式STATCOM各种运行方式下的散热要求;
c)可以采取水—风或水—水的热交换方式;
d)一般应提供两台循环泵,一台运行,一台备用,每台泵应能提供所需的最大水流量。
当运行泵故障时,备用泵应自动投运而无需关闭冷却系统;
e)每个水—风热交换器至少有一个备用风机;
f)为保持密闭系统中冷却介质的电阻率维持在一定水平,应设置去离子环节。
可根据被冷却设备的具体需要设置由脱氧树脂构成的脱氧床和离子交换器,离子交换器一般设置两套,采用一用一备工作方式;
g)冷却系统应能监测自身和冷却介质的状态,并有完善的保护及报警信号;
h)冷却系统应有足够的表计和指示器显示装置的主要部件处于正常运行或维修状态;
i)冷却系统应具备信号上传和远程控制功能;
j)宜采用双路电源供电并具备自动切换功能;
k)室内部分其噪声不应超过78dB,室外部分噪声不应超过86dB,总体噪声控制指标应符合当地的环保标准要求。
8.2.3空气冷却系统的基本要求
a)在链式STATCOM容量较小时可采用空气冷却系统;
b)空气冷却系统应提供充分的散热能力,包括应选择足够容量的风机、空气滤清器、监测设备,并根据需要提供热交换设备(仅一般为双机备用);
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- 整理 链式 静止 同步 补偿