2024高压直流输电用消能装置技术规范 第1部分直流可控自恢复消能装置

1II目 次前言 III引言 IV1围 12范引文件 13语定义 14用件 3正使条件 3特使条件 35能求 35.1基要求 35.2电性能 35.3机性能 35.4电兼性能 35.5工状态 45.6防防爆 46键件求 46.1消元件 4晶管发关 5间触开关 5快机开关 66.5旁开关 6控保设备 7接和信 9高位能备 107验求 107.1型试验 107.2例试验 137.3交试验 148志 159装运、存装 169.1包装 169.2运、存安装 16附录A（料）直可控恢消装关部件型构意 17附录B（料）直可控恢消装工原理 19附录C（料）直控自复能置程数示例 20IIII附录D（料）直可控恢消装典型式验数 22IVIV12PAGEPAGE2高压直流输电用消能装置技术规范1范围本文件适用于±100kV及以上柔性或混合直流工程用消能装置的设计及试验要求，其他类型的消能装置参照执行。（GB/T191—2008包装储运图示标志GB/T2900.20—2016电工术语高压开关设备和控制设备GB/T2900.32电工术语电力半导体器件GB/T11022—2020高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求GB/T11032—2020交流无间隙金属氧化物避雷器GB/T13384—2008机电产品包装通用技术条件GB/T13498—2017高压直流输电术语GB/T16927.1—2011高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求GB/T20840.8—2007互感器第8部分：电子式电流互感器GB/T20990.1—2020高压直流输电晶闸管阀第1部分：电气试验GB/T21429—2008户外和户内电气设备用空心复合绝缘子定义、试验方法、接收准则和试验方法GB/T22389—2023高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器GB/T22390.1—2008高压直流输电系统控制与保护设备第1部分：运行人员控制系统GB/T36559—2018高压直流输电用晶闸管阀GB/T3859.1—2013半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部分：基本要求规范GB50260—2013电力设施抗震设计规范DL/T860变电站通信网络与系统DL/T2042—2019高压直流输电换流阀晶闸管级试验装置技术规范T/CES265—2023特高压直流工程消能装置用等离子体喷射触发间隙技术规范IEC60044—8电子式电流互感器标准UL94可燃性试验判据GB/T2900.20—2016GB/T2900.32GB/T13498—20173.1直流可控自恢复消能装置DCcontrollableandself-recoveryenergyabsorptiondevice注：图1直流可控自恢复消能装置典型结构示意图3.2消能元件energyabsorptionelement由固定元件和受控元件串联组成，用于限制系统过电压、吸收盈余能量的设备。3.3固定元件fixedelement消能元件中不与控制开关并联的部分，由多个非线性金属氧化物电阻单元组成，通常位于高压端。3.4受控元件controlledelement消能元件中与控制开关并联的部分，由多个非线性金属氧化物电阻单元组成，通常位于低压端。3.5控制开关controllableswitch由触发开关和旁路开关并联组成，用于受控元件投入和退出的开关设备。3.6触发开关triggerswitch用于系统故障时实现对受控元件快速旁路的设备。注：通常采用晶闸管触发开关或间隙触发开关与快速机械开关并联构成。3.7旁路开关bypassswitch用于系统故障时对触发开关旁路，并于系统故障结束后断开固定元件持续电流，使受控元件投入使用的设备。注：通常采用机械开关构成。3.8高电位供能设备high-potentialpowersupplyequipment为消能装置功率部件如晶闸管器件、快速机械开关等提供工作电源，并实现消能装置对地与内部组件之间的电位隔离的设备。3.9可控比controllableratio受控元件的参考电压与消能元件参考电压的比值。消能装置的正常使用条件如下：1000m；c)环境温度在5℃～50℃；60%；8使用环境超出正常使用条件时，消能装置的设计应予以特殊考虑。消能装置关键部件典型拓扑见附录A，工作原理见附录B，基本要求如下：20%；消能装置电气性能要求如下：消能装置机械结构设计要求如下：消能装置的电磁兼容性能应符合GB/T11022—2020中6.19的规定，并做出如下补充：）消能装置抗电磁干扰能力可通过型式试验来检测，在型式试验中控制保护设备不应发出错误VSC注：以上投入的工况根据系统实际运行方式调整。250ms；VSC250ms注：以上退出的工况根据系统实际运行方式调整。防火消能装置的防火设计遵循以下原则：UL94V0的材料标准；所有的塑料中应添加足够分量的阻燃剂，但不应降低材料的其它必备的物理防爆消能装置在设计、制造、安装中应降低外壳爆裂的可能，的防爆设计遵循以下原则：消能元件用于吸收系统故障工况下直流盈余能量，其设计要求如下：消能元件设计要求如下：GB/T223891.05A.1.1晶闸管触发开关设计要求如下：晶闸管串联级数根据触发开关的电压水平确定，一般考虑直流耐受、操作冲击耐受或雷电冲饱和电抗器应能确保晶闸管导通时电流上升率低于晶闸管的设计要求值，且应满足晶闸管在1ms；GB/T36559—20186A.1.2间隙触发开关的设计要求如下：（2005%-105%-10%GB/T21429—200810002005ms；异常燃弧工况：间隙电极燃弧，快速机械开关拒动，旁路开关正常动作，燃弧时间约为30ms；极端燃弧工况：间隙电极燃弧，快速机械开关和旁路开关都拒动，系统保护动作清除故100ms j）1ms快速机械开关的要求如下：快速机械开关设计除应满足GB/T11022的规定外，还应满足如下要求：5%；5ms旁路开关的要求如下：旁路开关设计除应满足GB/T11022的规定外，还应满足如下要求：30ms控制功能的要求如下：/保护功能的要求如下：至少应配置消能元件能量保护、消能元件温度保护、消能元件不平衡保护、控制开关分合闸动作逻辑应与直流保护系统逻辑相互配合，满足直流输电系统安全稳定运行和故障穿越的要消能元件能量和温度保护应按照三重化配置输出结果采用“三取二”逻辑，每重保护系统都GB/T22390.1—20084.3测量系统一般要求如下：0.20.2消能装置控制功能主要包括：运行状态转换功能：消能装置的运行状态可分为运行和检修等状态，检修状态下可对其内部投入/。表1保护功能设计序号保护名称保护动作逻辑保护定值整定原则消能元件能量保护通过采集消能元件各支路的电流，在消能元件动作时间窗内积分计算出流过消能元件的能量，若能量超过消能元件可承受的阈值，则上报直流控制保护系统请求旁路消能装置，防止消能元件过热损坏。根据消能元件的实际承受能力整定。1消能元件温度保护通过采集消能元件各支路的电流，在消能元件动作时间窗内计算出流过消能元件的温度，若温度超过消能元件可承受的阈值，则上报直流控制保护系统请求旁路消能装置，防止消能元件过热损坏。根据消能元件的实际承受能力整定。2消能元件不平衡保护通过采集消能元件各支路的电流，在消能元件动作时间窗内计算出消能元件两个支路电流之差除以总过阈值，则上报直流控制保护系统请求旁路消能装置。根据消能元件的实际承受能力整定。34快速机械开关合闸失灵保护控制系统发出快速机械开关合闸命令，在预定的延时时间后检测到快速机械开关未合闸，则上报直流控制保护系统快速机械开关合闸失灵。根据快速机械开关的合闸特性来整定。5快速机械开关分闸失灵保护控制系统发出快速机械开关分闸命令，在预定的延时时间后在触发开关上仍检测到电流，则上报直流控制保护系统快速机械开关分闸失灵。根据快速机械开关的分闸特性来整定。6旁路开关合闸失灵保护控制系统发出旁路开关合闸命令，在预定的延时时间后检测到旁路开关未合闸，则上报直流控制保护系统旁路开关合闸失灵。根据旁路开关的合闸特性来整定。7旁路开关分闸失灵保护控制系统发出旁路开关分闸命令，在预定的延时时间后检测到旁路开关仍有电流，则上报直流控制保护系统旁路开关分闸失灵。根据旁路开关的分闸特性来整定。8受控元件低电压保护当电压低于整定值时，在预定的延时时间后向直流控制保护系统发不可用信息。根据系统电压和消能元件可控比来整定。9晶闸管裕度不足保护(采用晶闸管触发开关方案)当采用晶闸管触发开关时，晶闸管故障数量超过冗余数时，则上报直流控制保护系统晶闸管故障数量超过冗余数。根据晶闸管配置的冗余数来整定。10触发间隙不具备触发条件保护（采用间隙触发开关方案当采用间隙触发开关时，触发间隙两端电压低于间隙最低可触发电压或间隙触发器储能电容电压值低于定值，则上报直流控制保护系统触发间隙不具备触发条件。根据间隙触发开关设计值来整定。对控制开关的运行状态进行监视，能够显示分合状态、分合条件等信息，并在故障时发出相暂态故障录波查询及记录：可手动或自动记录消能装置的主要电气状态数据和波形、交流控860/PAGEPAGE10GB/T20840.8—2007消能装置控制保护设备与触发开关采用光纤连接方式，宜采用IEC60044-8协议通信。消能装置控制保护设备与换流阀阀控阀基电子控制系统采用光纤连接方式，宜采用IEC60044-8或其他国家标准协议通信。高电位供能设备应满足相应电压等级下的内外绝缘设计及内部处于不同电位的功率部件的绝缘设计要求，输出电压及电流参数应满足消能装置中需供能功率部件的运行要求。高电位供能设备设计要求如下：a)输入电源应符合GB/T11022—20205.9和5.10条的规定；2CD表2消能装置型式试验项目序号试验项目试验对象试验方法1绝缘试验支撑对地直流耐压试验消能装置的支撑结构7.1.2.12支撑对地操作冲击试验消能装置的支撑结构7.1.2.23支撑对地雷电冲击试验消能装置的支撑结构7.1.2.34端间直流耐压试验消能装置的复合绝缘外套、屏蔽系统及其他辅助设备7.1.2.4序号试验项目试验对象试验方法5端间操作冲击试验消能装置的复合绝缘外套、屏蔽系统及其他辅助设备7.1.2.56端间雷电冲击试验消能装置的复合绝缘外套、屏蔽系统及其他辅助设备7.1.2.67运行试验电流转移试验控制开关及控制保护设备组装成的样机7.1.3.18抗电磁干扰试验消能装置7.1.3.29特殊试验抗震试验消能装置7.1.4本试验主要考核消能装置支撑结构对地的直流耐压能力。，试验时短接试品的进出主端子，短接的主端子与地之间从不大于试验电压的50%开始升压，升压过程中记录起晕电压值，升至Utds1，保持1小时，然后减到零。在规定的1h试验中，超过300pC的局部放电数目应按照IEC60700-1附录B中的规定予以记录。整个记录期间，平均每分钟300pC以上的脉冲数目应不超过15个。其中：——平均每分钟500pC以上的脉冲数目应不超过7个； =×k1×kt (1)式中：Udr——额定耐受直流电压；k1——试验安全系数，推荐取值1.5；kt——大气修正系数，取值应按照GB/T16927.1的规定。。，3GB/T16927.1试验电压应按照换流站的绝缘配合选取。，在短接的端子与地之间施加3次正极性和3次负极性雷电冲击电压。应采用符合GB/T16927.1的标准雷电冲击电压波形。试验电压应按照换流站的绝缘配合选取。合绝缘外套，保证布置方式皆与运行时相同。在试品两个主端子之间从不大于1h试验电压的50%开始升压，升压过程中记录起晕电压值，升至1h300pCIEC60700-1附录B整个记录期间，平均每分钟300pC以上的脉冲数目应不超过15个。其中：——平均每分钟500pC以上的脉冲数目应不超过7个；——平均每分钟1000pC以上的脉冲数目应不超过3个；——平均每分钟2000pC以上的脉冲数目应不超过1个。试验用正、负两种极性的直流电压分别进行。试验电压根据公式1计算。。对试验对象施加15次正极性和15次负极性操作冲击电压。应采用符合GB/T16927.1的标准操作冲击电压波形。试验电压应按照换流站的绝缘配合选取。对试验对象施加15次正极性和15次负极性雷电冲击电压。应采用符合GB/T16927.1的标准雷电冲击电压波形。试验电压应按照换流站的绝缘配合选取。本试验主要考核控制开关通流及最大电流转换能力，并验证控制保护单元设计正确性。5ms30ms本试验主要考核消能装置在自身内部产生及外部强加的瞬态电压和电流引起产生的强电磁干扰环GB/T50260例行试验项目按照表3进行表3消能装置例行试验序号试验对象试验项目参考标准1消能元件复合外套外观检查GB/T22389-2023的9.242拉伸负荷试验GB/T22389-2023的9.5.23密封试验GB/T22389-2023的9.84雷电冲击配合电流残压试验GB/T22389-2023的9.105局部放电试验GB/T22389-2023的9.46持续电流试验GB/T22389-2023的9.237工频参考电压试验GB/T22389-2023的9.178直流参考电压试验GB/T22389-2023的9.1890.75倍直流参考电压下泄漏电流试验GB/T22389-2023的9.1910电流分布试验GB/T22389-2023的9.2212晶闸管触发开关外观检查GB/Y20990.1-2020的14.5.113连接检查GB/Y20990.1-2020的14.5.214均压电路检查GB/Y20990.1-2020的14.5.315晶闸管级功能检查DL/T2042-2019的第6章16耐压试验GB/Y20990.1-2020的14.5.417间隙触发开关设计检查和外观检查GB/T11022-2020的8.618间隙整机老练及绝缘试验T/CES265-2023的9.219触发器绝缘及空载触发试验T/CES265-202的9.320密封试验GB/T11022-2020的8.521触发器和控制系统长时运行试验GB/T11022-2020的9.422快速机械开关主回路的绝缘试验GB/T11022-2020中8.223辅助和控制回路的试验GB/T11022-2020中8.324主回路电阻的测量GB/T11022-2020中8.425密封性试验GB/T11022-2020中8.526设计和外观检查GB/T11022-2020中8.627机械操作试验GB/T1984-2014的7.10128供能变压器试验GB/T1094.1-2020的14.229旁路开关主回路的绝缘试验GB/T11022-2020中8.230辅助和控制回路的试验GB/T11022-2020中8.331主回路电阻的测量GB/T11022-2020中8.432密封性试验GB/T11022-2020中8.533设计和外观检查GB/T11022-2020中8.634机械操作试验GB/T1984-2014的7.10135控制保护设备结构及外观检查GB/T7261-2016的第5章36电源影响试验GB/T7261-2016的第11章37通信及规约检查GB/T7261-2016的第18章38装置功能试验GB/T7261-2016的第19章交接试验项目见表4。表4消能装置交接试验序号试验对象试验对象试验方法1消能元件外观检查按照GB/T22389-2023中10.2.3相关规定执行。2消能元件雷电冲击配合电流残压试验按照GB/T22389-2023中9.10相关规定执行。3消能元件局部放电试验按照GB/T22389-2023中9.4相关规定执行。4消能元件持续电流试验按照GB/T22389-2023中9.23相关规定执行。5消能元件工频参考电压试验按照GB/T22389-2023中9.17相关规定执行。6消能元件直流参考电压试验按照GB/T22389-2023中9.18相关规定执行。7消能元件0.75倍直流参考电压下泄漏电流试验按照GB/T22389-2023中9.19相关规定执行。8消能元件密封试验按照GB/T22389-2023中9.8相关规定执行。9晶闸管触发开关视觉检查按照GB/T22389-2023中9.24相关规定执行。10晶闸管触发开关晶闸管级功能检查按照DL/T2042-2019中第6章相关规定执行。11间隙触发开关外观检查检查间隙触发开关外观是否完好无损。12间隙触发开关连接检查检查所有主电流回路和辅助回路连接是否正确，检查每一接线端子并确保所有接线端子接触良好或紧固力矩正确13快速机械开关主回路的绝缘试验按照GB/T1984-2014中8.2相关规定执行。14快速机械开关辅助和控制回路的试验按照GB/T1984-2014中8.3相关规定执行。15快速机械开关主回路电阻的测量按照GB/T1984-2014中8.4相关规定执行。16快速机械开关密封性试验按照GB/T1984-2014中8.5相关规定执行。17快速机械开关设计和外观检查按照GB/T1984-2014中8.6相关规定执行。18快速机械开关电路检查检查接线应与接线图一致，信号装置、辅助回路应能正确工作。19快速机械开关机械操作试验按照GB/T1984-2014中7.101相关规定执行。20旁路开关主回路的绝缘试验按照GB/T1984-2014中8.2相关规定执行。21旁路开关辅助和控制回路的试验按照GB/T1984-2014中8.3相关规定执行。22旁路开关主回路电阻的测量按照GB/T1984-2014中8.4相关规定执行。23旁路开关密封性试验按照GB/T1984-2014中8.5相关规定执行。24旁路开关设计和外观检查按照GB/T1984-2014中8.6相关规定执行。25旁路开关电路检查检查接线应与接线图一致，信号装置、辅助回路应能正确工作。26旁路开关机械操作试验按照GB/T1984-2014中7.101相关规定执行。27控制保护设备结构及外观检查按照GB/T7261-2016中第5章相关规定执行。28控制保护设备通信及规约检查按照GB/T7261-2016中第18章相关规定执行。29控制保护设备装置功能试验按照GB/T7261-2016中第19章相关规定执行。标志标志应至少包括以下信息：消能元件铭牌信息要求按照GB/T11032-2020的4.1执行，触发开关、旁路开关铭牌信息要求按照GB/T11022-2020的5.10DL/T478—2013的8.1包装产品包装应符合GB/T191和GB/T13384的规定。按照GB/T22389—2023的附录D的要求。按照GB/T11022—2020的11.2、GB/T3859.1-2013的8.2至8.4、T/CES265-2023第11章的要求。按照DL/T478—2013中第8章的要求。附录A（资料性）直流可控自恢复消能装置关键部件典型结构示意A.2图A.1晶闸管触发开关A.3续 触流 发回 间路 隙图A.2间隙触发开关快速机械开关采用多断口设计，考虑阻容均压满足消能装置设计要求，见图A.1。断路器断路器CB1断路器CB2电容C11电容C12电阻R11电阻R12电阻R21电阻R22图A.3快速机械开关控制保护设备的控制系统采用双重化配置；保护系统采用三重化配置，采用三取二出口逻辑，见图A.4。阀控阀控A系统阀控B系统极控B系统极控A系统 保护保护B系统保护保护C系统三取二单元B保护A系统三取二单元A直流可控自恢复消能装置控制B系统直流可控自恢复消能装置控制A系统三取二单元B保护A系统三取二单元A直流可控自恢复消能装置控制B系统直流可控自恢复消能装置控制A系统合并单元A合并单元-B合并单元-C至控制至保护C图A.4直流可控自恢复消能装置控制保护设备架构附录B（资料性）直流可控自恢复消能装置工作原理+触B.1a）；++B.1b）；+B.1c）；B.1d）。固定元件受控元件触固定元件受控元件触发开关旁路开关固定元件受控元件触发开关旁路开关固定元件受控元件触固定元件受控元件触发开关旁路开关固定元件受控元件触发开关旁路开关c） d）图B.1直流可控自恢复消能装置工作过程示意图附录C（资料性）直流可控自恢复消能装置工程参数示例±800kV混合级联特高压直流工程用消能装置参数见附表C-1。表C.1典型的±800kV混合级联特高压直流工程用消能装置参数序号名称单位参数值一可控自恢复消能装置整体参数1额定电压kVdc4802持续运行电压kV