DL∕T 1296-2013 串联谐振型故障电流限制器技术规范

备案号：42656-2014串联谐振型故障电流限制器技术规范2013-11-28发布2014-04-01实施IDL/T1296—2013 Ⅱ 2规范性引用文件 13术语和定义 2 5基本原理与一二次简图 5 67装置的性能要求 78主设备技术要求 9试验 10装置外观、布置和安全要求 11标志、包装、贮存和运输 附录A(资料性附录)华东500kV故障电流限制器工程主要技术参数 附录B(资料性附录)控制保护系统的总体构成逻辑框图 DL/T1296—2013市电力公司电力科学研究院、广东电网公司电力科学研究院、浙宝开关(杭州)有限公司、浙江省电力本标准主要起草人：戴朝波、项祖涛、杨国庆、王宇红、鲍伟、陈迅、喻劲松、胡群荣、季方、1DL/T1296—2013串联谐振型故障电流限制器技术规范本标准适用于220kV和500kV电压等级的串联谐振型故障电流限制器，其他电压等级、其他型式凡是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。GB/T1094.6—2011电力变压器第6部分：电抗器GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温GB/T2423.3电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cab:恒定湿热方法GB/T2900.16—1996电工术语电力电容器GB3096声环境质量标准GB4208外壳防护等级(IP代码)GB/T6115.1—2008电力系统用串联电容器第1部分：总则GB/T6115.2电力系统用串联电容器第2部分：串联电容器组用保护设备GB/T6115.3电力系统用串联电容器第3部分：内部熔丝GB/T8287.1标称电压高于1000V系统用户内和户外支柱绝缘子第1部分：瓷或玻璃绝缘子的GB/T11287电气继电器第21部分：量度继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验第1篇：振动试验(正弦)GB/T14598.3电气继电器第5部分：量度继电器和保护装置的绝缘配合要求和试验GB/T14598.9量度继电器和保护装置第22-3部分：电气骚扰试验辐射电磁场抗扰度GB/T14598.10量度继电器和保护装置第22-4部分：电气骚扰试验电快速瞬变/脉冲群抗扰度GB/T14598.13电气继电器第22-1部分：量度继电器和保护装置的电气骚扰试验IMHz脉冲GB/T14598.14量度继电器和保护装置第22-2部分：电气骚扰试验静电放电试验2DL/T1296—2013半导体器件第6部分晶闸管GB/T16927.1高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求GB/T17626.11—2008电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GB/T17626.29—2006电磁兼容试验和测量技术直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压标称电压高于1000V的交流架空线路用复合绝缘子一定义、试验方法及验收准则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高压交流串联电容器用旁路开关DL/T365—2010串联电容器补偿装置控制保护系统现场检验规程DL755—2001电力系统安全稳定导则DL/T1219—2013串联电容器补偿装置设计导则DL/T1220串联电容器补偿装置交接试验及验收规范DL/T5149—2001220kV～500kV变电所计算机监控系统设计技术规程晶闸管阀室thyristorvalveenclosure3过电压。注：改写DL/T1219—2013,定义3.13。保护水平protectivelevel在电力系统发生故障期间出现在过电压保护装置上的工频电压的最大峰值。[GB/T6115.1—2008,定义3.21]。电流互感器取能currenttransformersupply利用电流互感器二次侧所提供的微小功率的能量供给方式，可用于绝缘平台上设备的测量、控制和激光送能laserpoweredsupply利用光纤传输激光微小功率的能量供给方式，可用于绝缘平台上设备的测量、控制和保护。系统发生故障，从越过整定值时刻起至故障电流限制器发出旁路动作信号所需要的时间，见图1。响应时间恢复时间整定值线路电流识别时间图1故障电流限制器的相关时间示意图从故障电流限制器发出旁路动作信号时刻起至串联电容器组被旁路，即限流电抗器开始限流所需要的时间，见图1。从越过整定值时刻起至串联电容器组被旁路，即限流电抗器开始限流所需要的时间，见图1。4从串联电容器组被旁路时刻起至故障电流限制器装置本身允许串联电容器组被重投入所需要的时间，见图1。(串联谐振型故障电流限制器的)限流阻抗currentlimitingimpedance(ofSRFCL)(串联谐振型故障电流限制器的)额定电流ratedcurrent(ofSRFCL)(串联谐振型故障电流限制器的)额定电压ratedvoltage(ofSRFCL)(串联谐振型故障电流限制器的)额定容量ratedcapacity(ofSRFCL)(金属氧化物限压器的)均流系数evenfactorof(MOV)current并联的金属氧化物限压器电阻片柱(或单元)之间流过的最大电流与平均电流之比。电容温度系数(α)temperaturecoefficientofcapacitance(α)温度每变化一度时，电容器的电容变化量与电容C₂0的比值(平均值)。C₀——在20℃测得的电容。[GB/T2900.16—1996,2.3.14]。4总则4.1故障电流限制器宜用于限制一个变电站或局部电网过大的短路电流，在其限流区域的电网内发生4.2故障电流限制器的选点、参数及性能不应对原电网的正常运行(方式)带来不利影响。4.3电力系统安装故障电流限制器后，应符合DL755—2001中第2章安全稳定运行的基本要求。4.5应分析故障电流限制器对系统安全稳定性、过电压、线路断路器瞬态恢复电压、继电保护等方面54.8故障电流限制器的投退应和系统的保护及重合闸相配合。4.9串联谐振型故障电流限制器的响应时间应满足电力系统的要求。4.10故障电流限制器的恢复时间宜满足所在系统自动重合闸的要求。4.12故障电流限制器应方便检修、试验和运行。5基本原理与一二次简图5.1基本原理当电力系统正常运行时，由于串联电容器组与限流电抗器的工频串联谐振，使工频等值阻抗近似为零，不改变电力系统的正常潮流分布；当电力系统发生故障时，串联谐振型故障电流限制器在适当的时间内迅速旁路串联电容器组，增大系统的等值阻抗，从而有效限制短路电流。5.2主设备接线简图串联谐振型故障电流限制器的典型电气主接线如图2所示，相应的主设备及功能如下：7—旁路隔离开关；8—阀支路限流电抗器：9一阻尼装置金属氧化物限压器：10--阻尼装置电阻器；11—阻尼装置电抗器：12—串联隔离开关；13—接地开关注2:旁路隔离开关、串联隔离开关、接地开关可有不同接法。注3:阻尼装置可有不同设计方案。注4:阀支路限流电抗器可根据实际需要选取注5:华东500kV故障电流限制器工程主要技术参数参见附录A的表A.1。图2串联谐振型故障电流限制器典型电气主接线图a)限流电抗器(图2中的1),在系统正常运行条件下通过线路(或母线之间)电流，在系统故障b)串联电容器组(图2中的2),在系统正常运行条件下补偿限流电抗器的感抗；系统故障期间串联电容器组被快速旁路，限流电抗器起限流作用。c)金属氧化物限压器(图2中的3),是串联电容器组过电压保护的必要措施。d)晶闸管阀(图2中的4),旁路串联电容器组的主要手段。当系统发生故障后应快速导通，旁路6DL/T1296—2013e)间隙(图2中的5),是串联电容器组的过电压保护装置。系统发生故障，当串联电容器组电压迅速上升到危及其安全的水平时，间隙应迅速动作，旁路串联电容器组。晶闸管阀正常动作时应尽量避免间隙动作。f)旁路开关(图2中的6),在几十毫秒内实现串联电容器组的可靠短接，也为串联电容器组投入、退出操作提供手段。g)阻尼装置(图2中的8、9、10和11),限制并阻尼串联电容器组的放电电流，确保串联电容器组、品闸管阀、间隙、旁路开关等的安全运行。h)旁路隔离开关、串联隔离开关和接地开关(分别为图2中的7、12和13),为操作及检修提供5.3二次系统功能简图串联谐振型故障电流限制器的典型二次系统功能如图3所示。光纤光纤阀控与监测单元控制及保护模块光纤TFR录波子站站控和调度自动化检测与触发当地工作站FCL主设备规约转换注1:可不设置当地工作站。注2:可单独配备录波装置，也可用变电站的录波装置。图3二次系统功能简图6使用条件6.1环境条件串联谐振型故障电流限制器的正常环境使用条件见表1。超出表1中标准参数值的，在污秽、易燃、易爆等环境使用的或其他定制要求的都属于特殊环境使用条件。表1串联谐振型故障电流限制器的正常环境使用条件序号单位标准参数值1周围环境温度最高温度℃最低温度最大温差K2海拔m3太阳辐射强度4污秽等级5覆冰厚度6最人风速7湿度相对湿度平均值月相对湿度平均值%8地震水平加速度注：风速指离地10m,维持10min的50年平均最大风速。76.2系统条件a)系统的电网结构和运行方式：b)装置所在线路或母线的系统标称电压与变化范围：d)线路的输送能力；g)装置安装处及周边继电保护配置情况。7装置的性能要求7.1装置设计a)应分析不同的安装地点对其限制短路电流的效果及对系统安全稳定性的影响，经技术经济论b)串联谐振型故障电流限制器可装设在线路，也可装设在母线之间。a)应针对电力系统的其体情况，通过对不同方案的技术经济指标的综合比较，确定串联谐振型故b)限流电抗的选择应充分考虑电网发展变化，满足不同水平年降低短路电流的要求，并预留一定c)串联谐振型故障电流限制器额定电流宜与所串联设备的通流能力相适应；d)串联谐振型故障电流限制器额定电流的选取应满足系统摇摆和过负荷的要求；e)串联谐振型故障电流限制器过负荷电流不应低于系统故障后线路电流，过负荷允许持续时间应保证有是够的时间调整运行方式、降低线路电流。装置的基本设计和电容器组过电压保护控制应符合下列规定：a)应明确电力系统故障时保护正常动作和保护拒动时的动作顺序要求；b)应在规定的动作顺序要求下确定电容器组过电压保护控制策略和基本设计方案；c)限流电抗器接入及保护串联电容器组安全的快速措施可采用金属氧化物限压器保护、晶闸管阀d)旁路开关保护作为限流电抗器接入及保护串联电容器组安全的主要措施，应与快速措施相配a)应采用快速而有效的故障信号识别技术，使限流电抗器在系统发生故障时快速投入；b)系统故障的快速识别信号可采用线路电流瞬时值、线路电流微分值(di/dr)、金属氧化物限压器电流瞬时值或这二种快速识别信号的组合：8DL/T1296—20131)故障电流限制器接入对系统安全稳定性的影响；2)故障电流限制器接入对雷电过电压的影响；3)故障电流限制器接入对操作过电压的影响；4)故障电流限制器接入对线路两侧线路断路器瞬态恢复电压的影响；5)故障电流限制器接入对白动重合闸的影响；6)故障电流限制器接入对继电保护的影响。7.2技术要求a)串联谐振型故障电流限制器的工频等值阻抗的最大值与额定电流的乘积(纵向压降)不宜大于系统标称相电压的1.0%;c)串联谐振型故障电流限制器的识别时间(见图1)不应大于1.0ms:d)串联谐振型故障电流限制器的动作时间(见图1)不应大于1.0ms;e)串联谐振型故障电流限制器的响应时间(见图1)不应大于2.0ms;f)流过额定电流时，串联谐振型故障电流限制器的总损耗不宜大于f)串联谐振型故障电流限制器的限流电抗器损耗PL可用式(2)来计算：P——限流电抗器的损耗；g)串联谐振型故障电流限制器的串联电容器组损耗P.可用式(3)来计算：9DL/T1296—2013Pc—--串联电容器组损耗：Q.——串联电容器组的容量：tanδ——电容器介质损耗角正切值，在损耗计算中可取所有电容器单元介质损耗角正切值的平均值用于损耗计算，可通过实测值计算得到。h)实测温度下的结果应换算到运行温度下的结果。噪声应符合下列规定：a)设计时应考虑限制噪声干扰；b)站内噪声的限制范围可以绝缘平台下的围栏为界；c)外部噪声的限制范围应以变电站围墙为界；d)噪声的测点位置应符合GB12348—2008中5.3条的规定；e)当故障电流限制器附近有噪声敏感区域，应按GB3096中的要求确定声环境功能区类型，且应符合GB12348规定的噪声排放限值；f)对噪声水平如有特殊要求，应明确最大允许噪声水平。7.5可靠性、可用性及可维护性可靠性、可用性及可维护性应符合下列规定：a)应采用适当的方法对装置的可靠性、可用性及可维护性进行评估，宜包括以下评估内容：1)故障电流限制器的可靠性设计：2)故障电流限制器的可靠性水平预测；3)故障电流限制器检修方案、维护规程的制定；4)故障电流限制器的可靠性指标统计：b)可用等效年可用率、年强迫停运发生率等来评估：1)等效年可用率不应低于99%;2)年强迫停运发生率不应超过1次；3)平均无故障时间宜大于4000h8主设备技术要求8.1.1基本技术要求电容器的基本技术要求如下：a)电容器组的额定电流不应低于串联谐振型故障电流限制器的额定电流；b)电容器单元应具有可互换性；c)电容器单元的外壳爆破能量不应低于15kJ;d)电容器的年损坏率不应超过0.1%;e)电容器单元在环境20℃、额定电压下的损耗不宜大于0.20W/kvar;f)电容器单元的电容温度系数的绝对值不宜大于0.0004/℃:g)电容器单元的介质不应含多氯联苯(PCB)。8.1.2结构要求电容器的结构要求如下：a)宜采用内熔丝或无熔丝结构的电容器单元；b)宜采用双套管结构的电容器单元：c)电容器单元宜采用压嵌式绝缘套管：d)内熔丝电容器组可采用H型接线方式，无熔丝电容器组可采用分支型接线方式，见图4;e)H型接线方式的电容器单元宜平均分布在四个桥臂(支路)上；f)分支型接线方式的电容器单元宜平均分布在两个支路上；g)电容器套管间宜采用软连接；h)H型接线方式的电容器宜采用桥差不平衡电流保护。图4电容器组的接线方式8.1.3偏差要求电容器的偏差要求如下：a)可将电容器单元在相间作适当分配以减小相间的不平衡度。b)电容器组偏差与限流电抗器偏差应匹配。c)在参考温度下的实测电容与额定电容的偏差不应超过下列限值：1)对电容器单元为±3.0%;2)对电容器组为±2.0%;3)电容器组中任何两个相间电容的最大值与最小值之比不应超过1.01;4)对应臂的电容之比不应超过1.01。8.2限流电抗器限流电抗器的技术要求如下：a)限流电抗器的设计、制造应符合GB/T1094.6—2011中第8章的规定；b)宜采用单相、干式、空芯、不带分接、户外安装的电抗器；c)限流电抗器的额定持续电流不应小于串联谐振型故障电流限制器的额定电流；d)限流电抗器的设计应考虑系统谐波电流的因素；e)限流电抗器应能承受短路电流的电动力及热作用，并应有足够的热稳定及动稳定能力：f)布置时应考虑通过稳态电流时的热效应、电磁效应以及通过短路电流时的电动力效应，并采取应对措施；g)限流电抗器的各相间和相对地的绝缘要求应与所在系统设备最高工作电压相匹配；h)当有避雷器与限流电抗器并联时，限流电抗器端子间的绝缘要求可稍低，并应符合GB/T1094.6—2011中8.7条的规定；i)应给出25%、50%、75%和100%额定电流下的换算到75℃的总损耗；j)每相电抗值与额定电抗值的偏差应小于±2%,三相之间偏差应小于2%;k)限流电抗器的支架宜采用非磁性材料。8.3晶闸管阀8.3.1基本技术要求晶闸管阀的基本技术要求如下：a)晶闸管应符合GB/T15291—1994中4.1条关于基本额定值和特性的规定；DL/T1296—2013b)宜采用空气自然冷却的晶闸管阀；c)应根据系统故障和操作引起的最大过电压和过电流进行品闸管阀设计：d)应确保一定的晶闸管级的冗余数；e)晶闸管阀应具备防止和耐受误通的能力；f)晶闸管阀应具备正常触发和强制触发两个独立的触发系统：g)晶闸管阀触发系统的取能方式应满足连续触发条件的能量需求；h)晶闸管阀的结构应便于维护、故障处理及更换。晶闸管阀的过电压保护要求如下：a)晶闸管阀两端可采用氧化锌避雷器或其他保护装置实现过电压保护；b)应为单支晶闸管配置强制触发系统，如击穿二极管保护；c)应配置动态均压与静态均压回路。8.3.3通流能力要求a)晶闸管阀应能承受规定的动作顺序要求所对应的流过晶闸管阀的电流。b)品闸管阀的设备规范取决于具体设计方案：1)线路故障时用晶闸管阀旁路串联电容器组。—应确保品闸管阀在故障发生后可靠地进入并维持持续导通状态，并能在旁路开关合闸前承受短路电流的冲击。——系统发生最严重故障，品闸管阀的结温不应超过允许值。2)短路电流换流到间隙。——晶闸管阀应能承受相应电压电流的作用，以使得电容器电压上升至可靠触发间隙的水——通过晶闸管阀的涌流应限定在特定水平之下，以确保可在晶闸管两端施加反向阻断电a)应确定晶闸管阀的最大关断电压，其值应人于串联谐振型故障电流限制器在其运行范围内任意运行点的稳态关断电压。b)选择晶闸管阀的级数与电压额定值时，应考虑下列因素：1)计及关断电压过冲在内的晶闸管阀承受的最高电压水平；2)串联晶闸管级间的均压问题；3)晶闸管级的冗余配置。金属氧化物限压器的技术要求如下：a)技术要求、特性参数应符合GB11032和GB/T6115.2规定；b)应能承受正常及过负荷运行条件下的电压；c)额定电压的选择应与串联电容器组过电压水平相匹配；d)长期施加在端子间的工频电压不应超过金属氧化物限压器的持续运行电压；e)能量设计时应计及系统短路电流以及摇摆电流的影响；f)热备用的容量裕度不应少于10%(或1台);h)应有可靠的密封，在寿命期间内，不应因密封不良而影响运行性能；DL/T1296—2013i)在太阳的辐射下，瓷套表面的温度不宜超过60℃;k)单元之间的均流系数不应大于1.05。b)强迫触发电压不应高于0.8倍的过电压保护水平；c)间隙的动作时间应满足故障电流限制器的动作时间的要求；h)间隙在额定工况下应能免维护动作25次；i)每套间隙应配备两套完全独立的间隙触发回路；8.6阻尼装置a)宜采用金属氧化物限压器串电阻器后再与电抗器并联的型式或间隙串电阻器后再与电抗器并e)应使电容器组的放电电流(峰值)小于电容器组额定电流的100倍；f)放电电流的幅值和放电频率的乘积不宜超过100kA·kHz;i)应使晶闸管阀的冲击电流的di/dr小于允许值；1)宜使放电电流第二个波峰值小于此前同极性波峰值的一半。a)应符合GB/T28565中的规定；DL/T1296—2013j)应能远方和就地操作，其间应有闭锁；k)需要经常投切时，应具备频繁操作的能力和较高的可靠性；1)额定操作顺序宜为C—0.3s—0C—3min—0C。8.8隔离开关和接地开关a)隔离开关和接地开关的设计应符合GB1985规定；b)应基于电压等级、最大稳态电流以及故障暂态电流选择隔离开关；c)旁路隔离开关的断口绝缘可按照串联电容器组电压水平选择；d)隔离开关与接地开关的配置应使于串联谐振型故障电流限制器的检修与维护，可在不影响线路正常运行的前提下将其与电力系统隔离。a)电流互感器应能承受故障电流和串联电容器组放电电流的联合作用，且具有足够的机械强度和b)电流互感器的绝缘水平应符合GB/T6115.1规定：c)测量用电流互感器的精度不宜低于0.2级；d)保护用电流互感器的精度不宜低于5P;e)对电容器组采用H桥接线的不平衡电流互感器，应符合c)和d)的规定，且测量精度应与保f)对电容器组采用分支接线的电流互感器，应符合c)和d)的规定，还应考虑一致性；g)同时用于测量和保护的电流互感器，应符合c)和d)的规定；h)取能用电流互感器的额定输出的标准值应确保在规定条件下能满足能量供给需求。8.10光纤柱a)光纤柱宜采用复合型外绝缘，并悬挂安装；c)光缆与光纤柱宜采用熔接的方式进行连接(如需要);d)光纤数的冗余度不应低于100%。8.11绝缘平台a)宜采用支持式绝缘平台，四周应设置围栏；b)绝缘平台的绝缘水平应考虑系统的电压等级和海拔高度等因素；c)应综合考虑安装地点的风速、覆冰、积雪、地震烈度等因素，确保绝缘平台的机械强度和支撑性能满足要求；d)应避免绝缘平台与绝缘平台上的设备发生谐振；e)绝缘平台外边缘及必要处应设有护栏；f)每个绝缘平台宜配一个爬梯，爬梯与绝缘平台应有电气闭锁功能；g)用于绝缘平台的爬梯应具有接地措施；h)应确保足够的爬距和间隔以利于绝缘平台上设备的运行与维护。8.12控制保护系统8.12.1基本技术要求控制保护系统的基本技术要求如下：DL/T1296—2013b)控制保护系统的单一元件(出口继电器除外)损坏时不应造成控制保护系统的误动作；g)控制保护系统应具有对时功能，如B码对时；j)室内部分的外壳防护应按GB4208中IP20的要求，注：故障电流限制器控制保护系统典型的总体构成框图参见附录Bb)控制策略及其定值应满足工程要求。1)电抗器保护：单元件横差保护(如需要);2)电容器保护：不平衡保护、过负荷保护；3)金属氧化物限压器保护：过电流保护、能量保护、温度保护、不平衡保护(如需要)、能量梯度保护(如需要);4)晶闸管阀保护：过载保护、拒触发保护、裕度不足保护(如需要);6)旁路开关保护：三相不一致保护、合闸失灵保护、分闸失灵保护；7)线路电流保护：过电流保护、电流斜率保护、低电流保护；4)合旁路开关，永久闭锁；5)触发间隙；7)晶闸管阀旁路电容器组；DL/T1296—2013a)控制保护系统应能在GB/T14285—2006中6.5.1条所规定的电磁环境中正常工作；b)控制保护系统的不带电金属部分应作等电位连接，并可靠接地；c)宜尽可能地缩短绝缘平台测量回路的电缆长度，电缆宜穿装在金属屏蔽管内，金属屏蔽管与绝缘平台应可靠连接。电缆两端应为同一电位，以避免e)接地应符合DL/T5149—2001中11的规定；或误发信号。当直流电源恢复正常后，控制保护系统应白动恢复正常工作。a)控制保护系统所需电源宜采用380/220V、50Hz交流，220V/110V直流电源和UPS电源，应满1)应有两路独立的交流电源，电压允许偏差为-20%～+15%,频率允许偏差为±5%,谐波电压总畸变率不应大于8%;2)两路交流电源不能相互切换，正常时两路应全部供电；3)两路直流电源应完全独立，电压允许偏差为-20%～+15%,纹波系数不大于5%。b)绝缘平台所需电源宜采用激光送能与电流互感器取能相结合的方式。c)线路故障时绝缘平台供电不应受影响。a)控制保护系统应能实现对设备状态的监视、显示，并将相应的状态信号、操作信号以及报警信b)控制保护系统应具备多个符合一定通信规约的通信接口，满足同时连接变电站综合自动化系c)控制保护系统还应具备自动监视、记录故障电流限制器发生的事件与故障信息的功能，相关数a)应按GB/T6115.1和GB/T6115.3进行电容器的例行试验、型式试验和选项试验。b)宜进行电容器外壳耐受爆破能量试验，试验可采用直流储能，脉冲放电方式进行，并用波形记1)试验后电容器外壳未出现爆