GBT 28563-2012 ±800kV特高压直流输电用晶闸管阀电气试验

ICS29.200;31.080.20K46ICS29.200;31.080.20±800kV特高压直流输电用powertransmission—Part1:ElectricaltestinIGB/T28563—2012 Ⅲ 1 13术语和定义 1 1 2 3 3 4 4 4 5 5 6 7 7 86.3试验要求 87多重阀单元(MVU)的绝缘试验 9 9 97.3试验要求 8阀端子间的绝缘试验 8.1试验目的 8.3试验要求 8.4阀的非周期性触发试验 9.1试验目的 9.2试品 9.3试验要求 17 20 21 21ⅡGB/T28563—2012 21 23 23 24 24 24 25 26 26 27附录A(规范性附录)局部放电测量 附录B(规范性附录)试验的安全系数 Ⅲ本标准使用重新起草法修改采用IEC60700-1:2008《高压直流输电用晶闸管阀第1部分：电气试本标准与IEC60700-1:2008 规范性引用文件中增加了GB/T13498—2007《高压直流输电术语》(见第2章)将其对地电气绝缘(见第5章); 1本标准规定的试验以空气绝缘水冷却阀为基础。其他类型的阀也可参照本标准的要求和验收GB/T16927.1高压试验技术第1部分：一般定义及试验要求(GB/T16927.1—2011,2S——规定的陡波前冲击试验电压的陡度(kV/μs);a)记录的试验电压的峰值应为U±3%。此偏差与GB/T16927.1中标准雷电冲击相c)在T₂时刻的试验电压应当不低于0.5U。T₂是从起始点至电压降低到系统研究中获得的波形峰值一半的时图1陡波前冲击试验电压内绝缘与外绝缘internalandexternalinsulation处于阀组件和绝缘材料之外，但包含在阀或多重阀单元的轮廓之内的空气，被认为是阀内绝缘系统的一部分。外绝缘是指阀或多重阀单元的外表面与周围环境间的空气。阀保护性触发valveprotectivefiring在预定的电压下触发晶闸管，防止其过电压的保护方法。阀支架valvesupport阀结构valvestructureGB/T13498—2007的6.11适用。晶闸管阀中可以被短接的，仍能满足阀规定型式试验的晶闸管级串。3GB/T13498—2007的6.8适用。提交以前的型式试验报告替代进行型式试验供购买方考虑。同时应提出一个a)某些型式试验可在整个阀或阀组件上进行(第5章)。在阀组件上进行的那些型式试验，试验交流绝缘试验在50Hz下进行。运行试验对频率·如果晶闸管阀试品的绝缘配合未参照GB311.1中的额定耐受电压的标准值，则按GB/T16927.1采用标准参考大气压b₀(b₀=101.3kPa)进行。54.3冗余的处理4.3.1绝缘试验4.3.2运行试验N₁——阀中串联晶闸管级的总数；N,——阀中冗余的串联晶闸管级的总数。4.4型式试验成功的判据4.4.1总则施加的多重应力一般相当于阀在其全部寿命期间可能会承受到的少数几次最适用的判据包括：晶闸管级更换大于1%时),则认为该阀未通过型式试验。b)若下面的某项型式试验中，有一个晶闸管级(或更多，若仍在1%限制之内)发生短路，应当修c)若在所有型式试验期间，短路的晶闸管级数量累计大于一个完整阀串联晶闸管级的3%,则认d)当在阀组件上进行型式试验时，由于被试阀组件的数量不少于整个阀的组件数(见4.1.2a)],6g)检查试验期间发生的晶闸管级短路应作为上面定义的验收判据的一部分计算。除了短路的级总数，也不得超过一个完整阀串联晶闸管级的3%。若这样的级总数超过了3%,在购买方与h)当用百分比准则来决定允许的短路晶闸管级最大数目和允许的未导致短路的故障晶闸管级最阀全部晶闸管级数量与冗余的级数之差(N₁-N)在任何单项型式试验中允许出现的短路晶闸管出现晶闸管级短路的总数的未导致短路的故障晶闸管级数33及以下111122133表2列出了第6章至第13章给出的型式试验。试品阀基的直流电压试验阀基阀基的交流电压试验阀基阀基的操作冲击试验阀基阀基的雷电冲击试验阀基阀基的陡波前冲击试验阀基多重阀对地直流电压试验多重阀单元7表2(续)章条款试品多重阀的交流电压试验多重阀单元多重阀的操作冲击试验多重阀单元多重阀的雷电冲击试验多重阀单元多重阀的陡波前冲击试验多重阀单元阀的直流电压试验阀阀的湿态直流电压试验阀阀的交流电压试验阀阀的操作冲击试验阀阀的湿态操作冲击试验阀阀的雷电冲击试验阀阀的陡波前冲击试验阀阀的非周期性触发试验阀阀或阀组件最高暂态运行负荷试验(α=90°)阀或阀组件阀或阀组件暂态欠电压试验阀或阀组件断续直流电流试验阀或阀组件阀或阀组件阀损耗验证阀或阀组件阀或阀组件阀或阀组件多波故障电流不再加正向电压试验阀或阀组件阀电磁兼容试验阀或阀组件阀或阀组件注：阀基，即阀支架，指阀的部件，安装阀组件、机械或悬吊支撑阀的带电部分并将其对地电气绝缘。b)验证局部放电的起始电压和熄灭电压高于阀基上出现的最高运行电压。86.2试品或多阀单元试验装置的部分。它应装配所有的辅助部件，并且适当地表示6.3试验要求下面给出的所有试验水平都应按4.2中规定进行大气修正。1min试验电压的50%,电压应在大约10s的时间内上升至规定的1min试验电压，保持1min恒定，放电量超过300pC的脉冲数目应按附录A中的规定予以记录。---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。Us=±Udms×k₁×k (2)之间。起始电压应不大于1min试验电压的50%,电压应在大约10s的时间内上升至规定的1min试规定的30min试验期间的最后1min,应监测和记录局部放电的水平。如果局部放电水平不大于200pC,此设计可以完全接受。如果大于200pC,则应对试验结果进 (3)9在阀的两个主端子对公共地之间施加3次正极性和3次负极性操作冲击电压。在阀的两个主端子对公共地之间施加3次正极性和3次负极性雷电冲击电压。在阀的两个主端子对公共地之间施加3次正极性和3次负极性陡波前冲击电压。应采用符合3.1.2所定义的陡波前冲击电压波形。核的要求。试品应装配完整，除非能够证明一些部件可以模拟或忽略，而不会对试验结果造成实质的如果多重阀的低压端未与直流中性电位连接时，则在试验过程中应注意适当地端接多重阀单元低起始电压应不大于1min试验电压的50%,电压应在大约10s的时间内上升至规定的1min试验在规定的3h试验的最后1h,超过300pC的局部放电脉冲数目应按附录A中的规定予以记录。——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。Udm=士Udmm×k₃×k,起始电压应不大于1min试验电压的50%,电压应在大约10s的时间内上升至规定的1min试验在规定的30min试验期间的最后1min,应监测和记录局部放电的水平。如果局部放电水平不大于200pC,此设计可以完全接受。如果大于200pC,则应对试验结果进行评估(见附录A第A.4章)。试验由施加3次正极性和3次负极性的规定幅值的操作冲击电压组成。多重阀的操作冲击试验电压U.应按式(6)确定：Utsm=士SIPLm×ks×k SIPL.考虑到多重阀的高压端子与地之间接避雷器时，由绝缘配合所决定的操作冲击保护如果上述试验不能充分地验证多重阀的所有端子间的操作冲击耐受应采用符合GB/T16927.1的标准雷电冲击电压波形。试验由施加3次正极性和3次负极性的规定幅值的雷电冲击电压组成。多重阀的雷电冲击试验电压U₁m应按式( LIPL.考虑到多重阀的高压端子与地之间接避雷器时，由绝缘配合所决定的雷电冲击保护k-—大气修正系数，k,按4.2取值。如果上述试验不能充分地验证多重阀的所有端子间的雷电冲击耐受本试验包括在多重阀单元(MVU)的高压端和低压端之间施加3次正极性和3次负极性陡波前冲应采用符合3.1.2定义的陡波前冲击电压波形。 需要注意，本条款所描述的试验是基于为试验高法。此途径为工业化提供了很有利的条件，因为它可以将很多现有的高压试验技术移植到高压直流试品应是与全部辅助部件一起组装的整个阀，阀避雷器除外。阀可以构成多重阀单元的一部分。冷却剂除了流速可以降低外，应处于能够代表运行时的状态。如果结构件上造成过应力。由于这个原因，任何阀端子之间的绝缘试验都未引入大气修正起始电压应不大于1min试验电压的50%,电压应在大约10s的时间内上升至规定的1min试验在规定的3h试验的最后1h,超过300pC整个记录期间，平均每分钟300pC以上的脉 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。 (8)电导率应比引发电导率报警定值至少高5%。合闸电压应不大于最大试验电压的50%,电压上升到规定的试验电压(同8.3.1中的1min试验电压值)保持恒定并维持1min,然后降低到规定的试验电压(同8.3.1中的3h试验电压值),保持恒定并维持5min后降到零。然后，试验应在相反极性的电压下重复进行。每个极性电压试验结束后试验时，试验电压应施压在阀的两个端子上。接地连接点应根据试验回路应不大于15s试验电压的50%,电压应在大约10s的时间内上升至规定的15s试验电压，保持15s恒在规定的30min试验期间的最后1min,应监测和记录局部放电的水平。局部放电水平不应超过阀的15s试验电压Uavi应按式(9)和式(10 (9) 30min试验电压Uav₂的方均根值应按式 (11)当Uao2超过阀运行电压的最大方均根值15施加试验电压Ual,保持15s,然后施加Uaw₂,保持10min。—0.01×Vosm×(N₁-N,)≤阀电压≤+0.01×Vpsm×(N₁-N₂)式中Uav=士SIPL,×kj试验由施加3次正极性和3次负极性规定幅值的雷电冲击电压组成。进行3次附加的协商的正向雷电冲击试验。阀的雷电冲击试验耐受电压U应按式(14)确定： (14)LSIPL,—阀避雷器的雷电冲击保护水平；对于陡波前冲击试验，应采用符合3.1.2中规定的电压波形。应根据系统研究确定最严酷情况下陡波前冲击试验电压视在陡度S和峰值。视在陡度应根据研究结果按最大的du/dt(单位为kV/μs),在全部电压偏移的60%范围内计算平均值。试验应包括施加3次正极性和3次负极性规定幅值的陡波前冲击电压。 (15) 是适当的。本试验通常可作为阀操作冲击试验的一部分进行(见8.3.5)。试品同8.2的要求。对于避雷器方法(8.4.3b)],试验可以用阀组件代替完整的阀进行。在这种情如果用12.3.2中所述的方法1验证多重阀单元中相邻阀之间耦合的抗电磁干扰性，那么除了试验的阀外，在这个试验中还应当包括的一个辅助阀(或其有效的部分)。这个辅助阀是验证有关抗耦合电磁干扰的试品。电磁干扰试验的试品应根据运行的布置安排其几何位置。电磁期触发的触发时刻应具有正向偏置。电磁干扰试验试品的电子回路应带电试验由施加3次正极性操作冲击电压及阀在冲击电压峰值处触发导通组成。端子之间应接一个电容，其值等于运行中预计的阀端对端杂散电容最大值。当避雷器通过的—阀的禁止触发水平(见注3)。如果阀被低于阀避雷器操作冲击保护水平的保护触发导通，则试验要以有冗余的晶闸管级重新进行。如果阀仍旧被低于操作冲击保护水平的保护触发导通，就要将冲击水平降至略低于9.2试品试验可以在完整的阀或阀组件上进行。如何选择主要取决于阀的设计和试验所使用的设备。本标准中规定的试验对包含5个或更多串联连接晶闸管级的阀组件有效。如果准备进行少于5个晶闸管级进行试验的阀或阀组件应安装所有的辅助部件。若有要求，应包括按比例归算的阀避雷器。避雷6脉波桥或适当的合成试验回路。需再现的等价运行条件在9.3.2～9.3.8中进行了规定。9.3.2、9.3.3和9.3.4定义了在最大持换流器限制流向交流系统的过剩无功功率的情况。当为再现这样条件所进行为了再现运行条件的电压电流作用，正确反映阀相关的总杂散电容和用是非常重要的。在一个解锁的6脉波桥式电路中，每个阀承受的并联阻抗是单个关断阀的1.5倍。试验电压和试验电路电阻及电感应由实际值乘以系数kn确定，而试验数kn确定。试验电流应是基于最高环境温度下的最大持续直流电流。冷却剂温度不低试验电流应包括试验安全系数1.05。对应6脉波桥换流器的空载线电压的试验电压Utpvl,应按式(16)确定：Utpv₁=Uvomax×kn×k13 (16)kn——符合4.3.2的试验比例系数；三个最大运行负载试验条件应满足9.3.2.2～9.3.2.4的详细要求。这些条件可以单独满足也可u=Upv₁×√2×sina ui=Upv×√2×sin(Y+μ)………………(18)α-—整流器运行产生最高ur时的稳态延迟角，与运行在最大持续运行的晶闸管结温相符；y+μ——在逆变运行产生ur值最高时的稳态关断角和重叠角之和，与运行在最大持续运行的晶9.3.2.3最高连续恢复电压试验阀或阀组件以延迟角α运行，在电流零点时，预期的恢复阶跃电压u:不低于式(19)、式(20)最 un=Upv₁×√2×siny (20)α+μ——在整流运行产生ur值最高时的稳态延迟角和重叠角之和，与运行在最大持续运行的晶γ-—在逆变运行产生u;值最高时的稳态关断角，与运行在最大持续运行的晶闸管结温相符。试验的持续时间应在出口处的温度稳定后不9.3.2.4热运行试验Σ△u²=(1.75+1.5mm电磁耦合系数(见GB/T20989—2007中的5.1.4);如果采用了双6脉波背靠背试验回路，则进行9.3.2.2和9.3.2.3试验时，本试验要求的条件将自试验的持续时间应在出口处冷却剂的温度稳定后不少于19.3.3最高暂态运行负荷试验(a=90°)对应于6脉波换流器中的空载线电压的试验电压Utv₂应按式(22)确定： (22)k。按照4.3.2的试验比例系数；跃电压平方和不应低于9.3.2.4中给出的表达式，计算时应按照本节规定的α=90°和Umu值。在α=90°运行期间，电流至少等于由系统研究确定α=90°运行时最大值乘以试验安全系数1.05。在9.3.4最低交流电压试验9.3.4.1概述试验电流和冷却剂的温度应按9.3.2选取。对应于6脉波换流器中的空载线电压的试验电压Uto₃应按式(23)确定： (23)9.3.4.2最小延迟角试验 (24)如果换流器的控制策略允许α在低于最小稳态值条件下暂态运行，予验证。暂态α运行的持续时间至少为此延迟角下正常允许运行时间的2倍。9.3.4.3最小关断相角试验 (25)且从电流零点到正向上升的电压零点的时间 (26)f——运行频率。如果换流器的控制策略允许Y在低于最小稳态值条件下暂态运行，则在该减少的值下运行也应给予验证。运行在暂态最小γ的持续时间至少为此关断角下正常允许运行时间的2倍。9.3.5暂态欠电压试验试验前，除试验电流可以降低外，阀或阀组件应运行在9.3.4.2(稳态最小α)相应的条件下。阀或阀组件在暂态α值下运行规定的时间，施加的试验电压Upv4应按式(27)确定：UoN——变压器阀侧的空载线电压的额定值；N受试的串联晶闸管级的数量；N,——包括冗余的晶闸管级在内，一个完整阀串联ku换流器保持可控状态下的暂时欠电压系数(基波频率);k16——试验安全系数，等于0.95。在暂态过电压下的运行时间应不小于交流系统的后备保护动作时间，包括交流系统中的自动重合闸产生的无电流时间。规定的时间后，应返回到9.3.4.2相应的条件。应验证阀或阀组件在整个暂态欠电压期间保持可控。根据暂时欠电压的水平和采用的试验方法，也许在试验期间不能正常运行。如果发生这种情况，应证明这是试验期间异常电压情况下固有的结果，而不是阀(组件)响应触发控制信号失败的结果。9.3.6断续直流电流试验试验应在阀冷却剂的最高温度下进行。应再现下面两种运行条件下断续直流电流运行产生的a)在α=90°,最高交流电压运行且k,=1.0(见9.3.3);b)整流器最小α下以最低交流电压运行(见9.3.4.2)。试验的持续时间至少应为规定条件下断续直流电流运行的正常允许时间的两倍。试验应验证晶闸管能够按照设计在每周期内以必须的触发次数安全导通。作为有效的验证，阀或阀组件的性能应采用可调节的断续直流电流来调整，断续电流的无电流期间的持续时间可以从零到与晶闸管的关断时间相比较长的时间。9.3.7保护性触发连续运行试验试验中应将一个晶闸管级正常触发功能闭锁，使该晶闸管级的保护触发连续动作，试验参数与9.3.2.2中参数一致，试验时间不少于1h。9.3.8阀损耗验证阀损耗应该符合GB/T20989中规定，损耗量可根据试验和已获得的试验结果进行综合计算来10恢复期暂态正向电压试验10.1试验目的恢复期暂态正向电压试验的主要目的是，检查在最高温度下，阀能够承受电流关断期间立即施加的暂态正向电压。该试验应该证明阀或能够承受暂态正向电压，或能够安全导通。第二个目的是为了验证在运行于最高稳态结温下，恢复期后施加暂态正向电压时，阀的保护触发水平和du/dt耐受能力与设计一致。见9.2。除需要一台连接在逆变器阀或阀组件两端的冲击发生器外，试验要求与第9章的周期性触发和关应选取产生最大连续运行晶闸管结温的试验电流和冷却剂温度。对于试验的符合9.3.4.3对于稳态最小y规定的那些条件。 (28)类型1:上升时间为(100±30)μs;在电流零点到反向恢复期结束的各个时段，应单独施加每个类型的冲击不少于5次。恢复期结束3次经修正的正向冲击幅值和波前时间的附加试验，使阀不触发。需要证明经修正的幅值和波前的时故障电流试验的主要目的是验证阀承受短路电流引起的最大电流、电压和温度作用的设计是合 电压。本试验覆盖了罕见的情况，即在第一波结束后移相或交流系统的暂态阻止了见9.2。对于单波故障电流试验，主要要求是，在单波故障电流后在第一个正半周期正向过零点重加的正向电压。从电流零点到电压正向过零点之间的时间间隔，取决于试验电路的阻尼系数和试验电源频率。可以使这些等于运行值或者调整产生一个对于关断间隔有代表性的值。若不能中换向电抗是非常重要的。适当地表示6脉波桥中其他阀的有效并联阻抗，考虑假设短路的位置和过电流时采用的控制策略也是非常重要的。在故障电流最后一个波后，阀或阀组件不需承受任何恢复阀或阀组件应承受规定的峰值和导通时间的单波故障电流，和接着施加的正向电压。重加的正向Uta=Uomax×√2×k×k₁×k₁7……………(29)k。按照4.3.2的试验比例系数；b)与上述故障水平同时出现的最小稳态交流e)交流系统和换流变压器折算至计算出来的故障电流峰值不应减去直流电流的一半(Ia/2),除非供货方能够证明此减少对提出的k,的值应与计算故障电流的交流系统的条件一致。直流甩负荷应是换流器站因故障而损失额定若试验电路的参数不能获得规定的故障电流幅值和导通时间，那么可以采用一个严酷度等效的电在故障电流波的电流零点后的反向恢复电压的预期值uar应按式(30)确定： (30)-—用电角度表示的一个工作周期波形的一部分，它是故障电流波的电流零点超前电压正向kn——按照4.3.2的试验比例系数；故障电流波的数量由用于切断换流器中的短路电流的主断路器动作除了第一个波后所有波的初始延迟相角应等于零度以外，故障电流波的峰值和持续时间应按与11.3.2中规定的方式同样确定。k,的值应按11.3.2中的规定确定。主要目的是为了验证阀抵抗从阀内部产生及外部强加的瞬时电压和电流引起的电磁干扰(电磁扰通常，阀的抗电磁干扰能力可以通过其他型式试验时监测阀来检查。当然，阀冲击试验(8.3.3~——不会发生晶闸管级故障的错误指示，阀基电子单元也不会因为阀监测电路当验证抗多重阀(MVU)中邻近阀间耦合引起的电磁干扰时，可按照12.3定义的两种方法进行。当验证抵抗多重阀中邻近阀间耦合引起的电磁干扰能力时，此试验要求取决于采用两种推荐方法方法1是作为试验方案的一部分，直接模拟电磁干扰源。这样的试验方法要求有两个及以上的阀方法1,在8.4.2给出了更详细的要求。方法2是从理论考虑或由实际测量决定在最严酷运行条件下的电磁场强度。接下来，这些电磁场方法2的基本前提是决定阀关键位置上的力场的强度与方向。一般这可以在单个阀触发试验期 方法1和方法2的验收判据在12.1中定义。故障容许能力可定义为直流输电(HVDC)晶闸管阀有故障的部件、二次系统或过负荷部件执行其购买方应评估供货方提供的设计报告，确定某些失败的可能性和可能的后果。阀故障容许能力严酷方面的方法应给予适当考虑。这些试验应根据具体情况由购买方和供货方共同—阀中所用的所有部件和电子设备已按照设计正确安装；可不必对不同的供货方要求同样的产品试验。产品试验要考虑阀及其部14.5中列出了例行试验的最低要求。列出的试验顺序既不代表其重要性的排序也不代表试验进检查每个晶闸管级上的辅助回路(例如监测和保护回路)和整个阀(阀组件)的那些公共部分功能的高压晶闸管阀的损耗确定程序在GB/T20989中规定。GB/T7354—2003的9.5.2的陈述如下：“还没有可接受的确定直流电压试验局放值的一般方 ——考虑到较高的试验安全系数时，较短的持续时间的试验并不能代表那些具 考虑到使用正极性时的局部放电幅值和单位时间内的次数通常高于使用负极性时的数值—考虑到初始施加反极性后可能出现比稳态直流电压负荷期间更多的局部放电。选择负极性后仅带有小的交流分量负荷的那些元件，在长期持续的交流电压试验中将承受比运行a)跨接阀基，当支架连接到另一个母线而不是直流侧中性母线或较低电位的6脉波桥交流侧连对于上述两种情况，在长时间的持续交流电压试验期间记录到的局部放电值超过200pC,不代表是设计的不充分。正因为如此，如果记录到的局部放电超过200pC,则试验结果应由业主和制造方进晶闸管阀的设计应能够耐受它们在规定的高压直流(HVDC)运行条件下可证阀的设计，应进行绝缘和功能的型式试验。包括试验安全系数的型式试验的试验和试验数值可能主要有经济方面的障碍，尤其是在没有补偿阀特性的试验或不实际的试验数值。确立本标准中使用的安全系数是为了反映实际的和试验安全系数考虑了试验期间的测量不确定度以及适用时的保护裕度。保护裕度提供了考虑到预如果型式试验按GB/T16927.1进行，对于测量误差的测量不确定度最大为3%,对于试验数值的偏差还需要3%预测最大运行负荷的不确定度取决于很多因素和假定条件，而因老化引起的劣化是由材料和应用根据高压设备标准的实践、高压直流阀试验的现有实践以及运行经验并考虑到特殊的晶闸管阀的特征已经形成了可用的试验安全系数的合适数值。这些将在B.2和B.3