GBT 20995-2007 输配电系统的电力电子技术 静止无功补偿装置用晶闸管阀的试验

静止无功补偿装置用晶闸管阀的试验TestingofthyristorvalvesforstaticVARcompensators中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局I Ⅲ IV 12规范性引用文件 1 1 2 2 34.3型式试验和选项试验导则 44.4试验条件 4 6 6 6 65.2阀间绝缘强度试验(仅适用于多重阀单元) 7 85.4运行试验 6TSC阀的型式试验 6.1阀端对地绝缘强度试验 6.2阀间绝缘强度试验(仅适用于多重阀单元) 6.3阀端间绝缘强度试验 6.4运行试验 217.1试验目的 7.2试验步骤 218出厂试验 8.1外观检查 228.2连接检查 228.4耐受电压检查 228.5辅助设备检验 22 8.7冷却系统压力检查 23 239.1过电流试验 239.2恢复期间瞬时正向电压试验 24Ⅱ9.3非周期触发试验 25 25 26Ⅲ(2)《高压直流系统的性能第二部分故障与操作》(2)《高压直流系统的性能第二部分故障与操作》(6)《变流变压器第二部分高压直流输电用换流变压器》(9)《高压直流输电用油浸式平波电抗器技术参数和要求(10)《高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器导则》(18)《高压直流输电用法控晶闸管的一般要求》(19)《直流系统研和没备成套导则》1GB/T311.2—2002绝缘配合第2部分：高压输变电设备的GB/T20990.1—2007高压直流输电晶闸管阀第1部分：电气试验(IEC60700-1:1998,IDT)2晶闸管级的电气和机械联合组合体，配有所有连结、辅助部件和机械结构，它可与SVC每相的电抗器或电容器相串联。将阀与地电位或阀与阀之间的绝缘保持在适当的水平上的机械结构。阀基电子单元valvebaseelectromics;VBE处在地电位的电子单元，它是SVC控制系统与晶闸管阀之间的接口。多重阀单元multiplevalieuit;MVU几个阀组装在同一个机械结构之中，不允许分开试验(如三相阀)。冗余晶闸管级fedundantthyristorlevels晶闸管阀中可从外部或内部被短接的最大晶闸管级数，且应由型式试验证明其短接后不会影响阀障增大的风险。电压击穿保护Yoltagebreakover(VBO)protection晶闸管的一种电压保护方法，当过电压达到预定电压值时使之开通。4型式试验、出厂表1列出了所有验项目。表1试验项目阀端对地绝缘强度试验阀阀阀阀间绝缘强度试验(仅对多重阀单元)多重阀单元多重阀单元多重阀单元阀端间绝缘强度试验阀阀阀3表1(续)阀或阀组件阀或阀组件阀或阀组件阀或阀组件电磁干扰阀阀出厂试验阀或阀组件阀或阀组件阀4 5GB/T20995—2007行。可在阀组件上进行的试验项目见表1。kd的值：b₂——标准大气压101.3×10³Pa,校正到设备安装地点的海拔高度；4.4.1.2运行试验定。当要对由5个或更多串联晶闸管级组成的阀组件进行试验时，本标准中对试验的规定是正确的。都不能少于3级。关损耗或短路电流的I²t在试验中就会受到实际工频的影响。在这种情况下，这些试验条件必须校核并做适当的改动以保证阀耐受应力至少等同于采用实际运行频率所做试验时的应力。冷却剂应能代表实际工况。流量和温度必须设置在最不利的值下加以考验，防冻液的配比容量应4.4.2试验时阀的温度4.4.2.1绝缘强度试验时阀的温度4.4.2.2运行试验时阀的温度4.4.3冗余晶闸管级4.4.3.2运行试验Na——被试品的总的串联晶闸管级数；6过2。 75.1.1交流试验5.1.1.1试验目的参见4.2.1.1。5.1.1.2试验值和波形5.1.1.3试验步骤a)调节电压从Us₁的50%升到100%;c)降低电压至Us₂;f)起始电压和熄灭电压的测量应按照GB/T7354—2003进行。5.1.2雷电冲击试验5.1.2.1试验目的5.1.2.2试验值和波形试验电压的峰值是与GB311.1—1997表2或表3适合绝缘水平一致的标准雷电冲击耐受电压。5.1.2.3试验步骤试验应分别将3次正极性和3次负极性雷电冲击施加到被短接的阀两端与地之间。5.2阀间绝缘强度试验(仅适用于多重阀单元)5.2.1交流试验5.2.1.1试验目的参见4.2.1.1。85.2.1.3试验步骤在阀间，按照规定的时间段施加规定的试验电压Us₁和Uts。a)调节电压从Us的50%升到100%;c)降低电压至Uts;d)维持电压U₂10min,记录局部放电水平，然后降低电压到零；e)假如在阀中对局部放电灵敏的部件已经单独得到试验验证，则在上一步d)的最后1min记录下来的周期局部放电峰值应不大于200pC。否则，周期局部放电峰值应不大于50pC;5.2.2雷电冲击试验5.2.2.1试验目的参见4.2.1.1。路并接地。5.3.1交流试验5.3.1.1试验目参见4.2.1.2Uw2由避雷器保护动作值确定U₁——在配备VBO保护情况下阀端之间最大瞬时电压值，且恰好不会引起VBO保护触发系统的U₂——跨接在阀端间的避雷器(如配备)的保护电压；95.3.1.3试验步骤a)调节电压从Uw的50%升到100%;c)降低电压至Uv₂;5.3.2.1试验目的参见4.2.1.2。试验的另一个目的是检验阀对电磁干扰的不敏感度(参见第7章)。a)试验1试验验证阀保护触发系统(如果装有阀保护)在电压值达到试验电波形1和波形2的试验电压值Uov₁可按下式计算：试验验证阀绝缘水平和阀保护触发系统(如果装有阀保护)的正确动作。波形1和波形2的预期试验电压值Uisv₂可按下式计算：式中：2)采用VBO保护的阀波形1和波形2的预期试验电压值Usv₂可按下式计算：压确在此上下限门槛之内。对于上述任何试验次。雷器的作用。5.4运行试验5.4.1周期触发和熄灭试验5.4.1.1试验目的验证阀在升高电压和电流情况下，周期开通和关断过程中的开关能力。此项试验也验证均压/阻尼电路是否正常运行以保证电压均匀分布。如果阀设计允许单个保护触发(如VBO)连续运行，此项试验也用来判断保护触发电路自身的可靠性以及阻尼电路对所作用晶闸管级运行的可靠性。5.4.1.2试验值和波形应验证阀耐受由短时间过电压产生的联合电压电流应力。因此，试验条件应对应于阀实际运行中最严重的时变过电压情况(负荷周期),同时SVC必须处于运行中，且考虑到它的控制和保护特性。特c)重复b),降低(连续或逐级)电压到零(或保护动作水平),以验证这种情况下不会对阀造成GB/T20995—20076TSC阀的型式试验6.1.1交流一直流电压试验6.1.1.1试验目的参见4.2.1.1。6.1.1.2试验值和波形a)1min试验电压UtsUuel=ks×ka×Ua₁×sin(Ud——系统扰动阀闭锁后所有快速放电设备如避雷器(衰减时间常数小于100ms)已k安装处的空气密度校正系数(参见4.4.1.1);b)3h试验电压Us₂f——试验频率(50Hz或60Hz,取决于试验设备)。a)调节电压，从Um的50%升到100%;c)降低电压至Ue)假如在阀中对局部放电灵敏的部件已单独地试验过，则上一步d)最后1min记录下来的周期局部放电的峰值应小于200pC,否则，周期局部放电的峰值应小于50pC。在整个记录期间，平均每分钟超过300pC的脉冲数应少于15个，其中每分钟超过500pC的脉冲数应少于7个，每分钟超过1000pC的脉冲数应少于3个，每分钟超过2000pC的脉冲数应少于1个；f)起始和熄灭电压的测量应按照GB/T7354—2003中交流试验标准进行。a)交流电压试验Uaca)=k×ka×(Uaa₁+Ud1)调节电压从Uaca的50%升压到100%;3)降低电压至U₂(oo;5)假如在阀中对局部放电灵敏的部件已经单独得到试验验证，则在上述d)的最后1min记录的周期局部放电峰值应不大于200pC。否则，周期局部放电峰值应不大6)起始电压和熄灭电压的测量应按照GB/T7354—2003进行。按照6.1.1.3所述的交流一直流电压联合试验方法进行直流电压试验，用Ua(d取代Ua,用6.1.2雷电冲击试验6.1.2.1试验目的参见4.2.1.1。6.1.2.2试验值和波形试验电压的峰值是按GB311.1—1997表2或表3规定的标准雷电冲击耐受电压。6.1.2.3试验步骤试验应将3次正极性和3次负极性雷电冲击分别施加到被短接的阀两端与地之间。6.2阀间绝缘强度试验(仅适用于多重阀单元)6.2.1交流一直流电压联合试验6.2.1.1试验目的参见4.2.1.1。6.2.1.2试验值和波形Uuct=k₁×ka×Uaa×sin(Uam——系统扰动阀闭锁后所有快速放电设备如避雷器(衰减时间常数小于100ms)已kde=2,也可采用替代值，比如1,这时供货商应能够向用户证明替代值适用于多重阀单元b)3h试验电压Uw₂Uuac=k₂×Uae₂×sin(Udm2——系统扰动阀闭锁后所有快速放电设备如避雷器(衰减时间常数小于100ms)已U——可能出现在阀端对地间的最大预计kdc=2,也可采用替代值，比如1,这时供货6.2.1.3试验步骤阀已短接的两个端子与地之间，直流试验电压Uacl或Ud施加在其余阀已短接的所有端子与地之间。a)调节电压从Uww₁的50%升到100%;e)假如在阀中对局部放电灵敏元件已单独地试验过，则上一步d)最后1min记录下来的周期局部放电的峰值应不大于200pC,否则，周期局部放电的峰值应不大于50pC。在整个记录期间，平均每分钟超过300pC的脉冲数应少于15个，其中每分钟超过500pC的脉冲数应少于7个，每分钟超过1000pC的脉冲数应少于3个，每分钟超过2000pC的脉冲数应少于1个；f)起始电压和熄灭电压的测量应按照GB/T7354—2003中交流试验标准进行。在进行负极性试验之前，可将阀端短路并接地儿个小时，对阀中的绝缘材料放电，消除其直流偏置。在直流电压试验结束后也要重复这个过程。6.2.1.4替代试验步骤交流一直流叠加电虚试验可以由分开的交流电压试验和直流电a)交流电压试验Uac为150形或60Hz的正弦波形，取U.-kn×ka×(U+ka×节电压从Uac低电压至U6)起始电压和熄灭电压的测量应按照GB/T7354-2003进行。按照6.2.1.所述的交流一直流电压联合试验方法进行直流电压试验，用Ua(do取代Uw,用6.2.2.1试验目的参见4.2.1.1。试验电压的峰值是按GB311.1—1997表2或表3所规定的标准雷电冲击耐受电压。试验应将3次正极性和3次负极性雷电冲击分别施加到被短接的阀两端与地之间。6.3阀端间绝缘强度试验对于多重阀单元的阀，这些试验只需在一个阀上进行。相同结构中其他阀的每个晶闸管级应短接6.3.1交流一直流电压联合试验6.3.1.1试验目的参见4.2.1.1。6.3.1.2试验值和波形a)1min试验电压UmUdcml——系统扰动阀闭锁后所有快速放电设备如避雷器(衰减时间常数小于100ms)已b)30min试验电压Uv6.3.1.3试验步骤a)调节电压从Uwi的50%升到100%;c)降低电压至Uw₂;e)假如阀中对局部放电灵敏的元件已单独地试验过，则上一步d)最后1m部放电的峰值应不大于200pC,否则，周期局部放电的峰值应不大于50pC。在整个记录期间，平均每分钟超过300pC的脉冲数应少于15个，其中每分钟超过500pC的脉冲数应少于7个，每分钟超过1000pC的脉冲数应少于3个，每分钟超过2000pC的脉冲数应少于1个；f)起始电压和熄灭电压的测量应按照GB/T7354—1987中交流试验标准进行。交流一直流电压联合试验可由分开的交流电压试验和直流电压试验替代。a)交流电压试验1)调节电压从Ua(的50%升到-1-00%;3)降低电压至Y2(ao;5)假如在阀中对局部放电灵敏的部件已经单独得到试验验证，则在上述d)的最后pmin/记录下来的周期局部放电峰值应不大于200pC。否则周期局部放电峰值应不达于50pd6)起始电压和熄灭电压的测量应按照GB/T7354-2003进行。压试验压试验按照3.验3所述的交流一直流电压联合试验方法进行直流电压试验，用Uad取代Um,用U3c参见4.2.1.2。此试验的主要目的是验证带有VBO保护触发电路的阀在VBO电路不动作时的承受能力。这项试验还检查避雷器保护水平和阀保护触发限值的配合。另一个目的是为了验证阀抗电磁干扰能力(参见第7章)。波形1:波形2:a)有避雷器保护的阀波形1和波形2的试验电压值可按下式计算：b)没有避雷器保护的阀波形1和波形2的试验电压值可按下式计算：6.3.2.3试验步骤将规定幅值与波形的操作波电压施加到阀端之间，阀的一端可接地。每个极性施加3次。如不改6.4运行试验6.4.1.1后续闭锁过电流6.4.1.1.1试验目的该项试验的目的是验证阀的设计是否能够耐受由过电流引起晶闸管结温升高后的电压应力。对正6.4.1.1.2试验值和波形试验中需再现的最重要的参数是再加电压的幅值和时间(正向和反向)以及相应的晶闸管结温。di/dt和阶跃恢复电压的恰当呈现也很重要。TSC支路的电路图如图1所示。试验电流波形应包含一或两个这样的脉冲：其电流峰值至少同随后允许闭锁的过电流最大峰值相等。考虑了触发时刻和脉冲个数后，最严重情况的过电流和相应再加b)在电容器充好电的情况下，阀应在上述系统电压值时触发。阀也应在其端间电压即要达到最大值时触发。如果装有防止阀在高电压下触发的保护系统，阀应在保护设置的限值触发。阀c)为了确定阀的最大反向电压应力(图2),阀应在电流第一次过零时闭锁。阶跃电压应在阀闭锁后直接确定，但不包括阀电流熄灭过冲。电压峰值应由一个基波周期内的最大后继电压峰d)为了确定阀的最大正向电压应力(图3),阀应在电流第二次过零时闭锁。阶跃电压应在阀闭锁后直接确定，但不包括阀电流熄灭过冲。电压峰值应由一个基波周期内的最大后继电压峰试验电流的频率应尽量接近实际TSC回路的谐振频率。图2单相过电流如果阀电压受所采用的浪涌避雷器限制，则应重新按所试验的级数确定一个特殊避雷器用于试验试验应该在两个方向的晶闸管串上进行。b)使阀(或阀组件)受到最严重的过电流和由6.4.1.1.2所确定的再加电压。这项试验的目的是为了验证阀在实际工况下可能遇到因最严重过电流条件所引起的热效应和电磁6.4.1.2.2试验值和波形试验电流波形应是阻尼的正弦电流振荡波或适当含有电流峰值的波形表示，其I²t和晶闸管结温试验电流的频率应接近实际TSC电路的谐振频率。b)使阀(或阀组件)受到过电流。该项试验的目的在于验证TSC阀的触发系统在规定的最小交流时低电压时间的2倍；b)在降低电压(连续的或逐级地)到零(或到保护动作值)的情况下重复步骤a),以验证该情况不本项试验的主要目的在于验证最重要的发热部件的温升在规定的范围内，验证在不同的稳态运行对于最严酷的冷却条件，阀应承受的电压电流应力产生的损耗比规定的实际工况下的损耗大5%。试验应在达到热平衡后继续30min。7电磁干扰(EMI)本项试验为了验证阀对外部事件或其他邻近阀操作所产生的电磁辐射的b)虚假的晶闸管级故障信息或错误的信号不会通过阀电子单元传递给换流器的控制和保护在操作冲击和非周期触发试验时，通过监视阀以验证阀对电磁辐射的抗干扰能力。在阀遭受操作该试验是作为TCR/TSR和TSC型式试验(分别为5.3.2.1和6.3.2.1)的一部分进行的。与试验阀交换信息所必需的阀基电子单元部分通过试验的判据是没有虚假的触发信号或信息从阀传递到控制和保护系统。该试验是作为TCR/TSR和TSC选项试验(分别为9.3和10.2)的一部分进行的。与试验阀交换信息所必需的阀基电子单元部分被试阀的两端施加工频运行电压(即额定运行电压)。试验应在接近电压峰值的情况下并且在两种通过试验的判据是没有虚假的触发信号或信息从阀传递到控制和保护系统。该判据也适用于被试a)检查全部材料和部件没有损坏并且安装正确；b)检查安装部件资料；c)检查阀内部的空气距离和爬电距离。b)检查晶闸管紧固力；检查均压/阻尼电路的参数(电阻和电容),以保证电压在串联晶闸管上均匀分布。验证每个晶闸管级上的辅助设备(如监视和保护回路)和整个阀(或阀组件)的那些公共部分功能的8.7冷却系统压力检查a)检查是否有泄漏；b)在整个阀和全部分支中检查流量是否充裕；c)检查压力差。9TCR和TSR阀的选项试验9.1过电流试验9.1.1后续闭锁过电流试验9.1.1.1试验目的当晶闸管温度等于阀控制或保护允许最大值时，验证有后续闭锁阀耐受过电流的能力。试验考虑了直流偏置情况，这是因为过电流由于高di/dt闭锁而中止所形成的阀承受的再加通压波形近似于运行中的熄灭波形。再加电压可由单独的脉冲发生器产生，也可由试验电路自身产O波形1:采用接近典型腺灭波形的20μs/200μs波形，或用系统研究所得的近似波形代替。波形1的值按00O-由避雷器或VBO-由避雷器或VBO所确定的阀最低保护水平，或在没有过压保护的情况下阀所保证的耐压9.1.1.3试验步骤a)建立并维持最大的稳态电流条件，直至达到稳态结温时热平衡；b)在阀上施加适当的电流使结温达到阀保护和控制所允许的最大值；c)在典型的di/dt下关闭阅；d)在阀上施加熄灭过冲电压。9.1.2无后续闭锁过电流试验9.1.2.1试验目的在阀的电流超过其设计限值的故障条件下，验证在SVC跳闸之前，无后续闭锁阀耐受过电流的9.1.2.2试验值和波形试验电流应有对应于给定最坏情况下时变过电压的峰值和热效应，在阀的两个导通方向都应进行试验。试验持续时间由SVC保护系统决定。9.1.2.3试验步骤试验回路由一个工频电流源、试验对象和一个串联电抗组成，也可采用其他电路。试验结束时不需要对阀施加电压。a)阀或阀组件预热，使晶闸管结温达到最高稳态运行时的温度；b)在阀上施加规定的电流波形。9.2.1试验目的验证在电流熄灭后的任何时刻发生正向操作电压冲击时，阀不损坏。9.2.2试验值和波形波形1:9.2.3试验步骤b)在最高稳态结温下闭锁阀；在电流熄灭与阀完全恢复之间，所加冲击电压应不少于5次。9.3非周期触发试验9.3.1试验目的该项试验不但可验证晶闸管和附属电路对在非周期情况下导通时耐受电压和电流的能力，还可验证阀抗电磁干扰的能力(参见第7章)