500kV混合式直流断路器运维规程

CSEE

中国电机工程学会标准

T/CSEEXXXX-XXXX

500kV混合式直流断路器

运维规程

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国电机工程学会发布

T/CSEEXXXX-XXXX

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运行规定.................................................................................2

5巡视要求.................................................................................2

6维护要求.................................................................................4

7异常及故障处理...........................................................................5

附录A（资料性附录）500kV混合式直流断路器拓扑结构及功能...........................8

附录B（资料性附录）500kV混合式直流断路器典型技术参数.............................9

500kV混合式直流断路器运维规程编制说明..........................................12

T/CSEEXXXX-XXXX

■1Z■—1—

刖百

为规范500kV混合式直流断路器本体、供能系统、内冷系统、阀控、控制保护系统及监控系统的运

行、维护、异常及故障处埋的一般要求和方法，制定本标准。

本标准由国网冀北电力有限公司提出并解释。

本标准由XXX归口。

本标准起草单位：国网冀北电力有限公司

本标准主要起草人：XXX

本标准为首次发布。

本标准在执行过程中的意见或建议反馈XXXX。

II

3.5

转移支路transferbranch

用于在断路器分、合过程中转移电流的支路。

3.6

耗能支路dissipationbranch

用于抑制断路器开断过电压并吸收能量的支路。

3.7

供能系统powersupplysystem

具有电压隔离能力，能够为电力电子器件和快速机械开关等的工作提供电能的系统。

4运行规定

4.1高压直流断路器投运前应具备的条件

高压直流断路器开始带电前应具备的条件•：

a）阀厅内接地刀闸已全部处于断开位置；

b）阀厅大门和紧急门已关闭；

c）高压直流断路器冷却系统已正常运行；

d）阀厅空调系统运行正常，阀厅温湿度环境正常：

e）高压直流断路器控制、保护和监测系统运行正常；

0阀厅消防系统运行正常；

g）供能系统正常工作；

h）阀厅内其它设备正常。

4.2高压直流断路器运行时规定

高压直流断路器及控保设备正常运行的要求：

a）高压直流断路器充电完成，电容电压达到规定电压；

b）故障组部件个数不超过冗余设定值；

c）高压直流断路器及控保相关功能已投入；

d）高压直流断路器各组部件动作次数不超过设计值；

c）高压直流断路器各组部件温度超过设计值时，应及时汇报并加强监视；

。当故障电力电子器件个数达到设计冗余值的80%时，应及时汇报并加强监视；当故

障电力电子器件个数达到设计冗余值的90%或故障快速机械开关个数达到设计冗

余值时，应汇报调度，并采取措施进行处理；

g）高压直流断路器投入运行前，运维人员应检查阀厅地面及阀塔上无任何遗留物。正常

运行时，严禁解除阀厅大门联锁或开启紧急门进入阀厅。只有确认高压直流断路器

已打开，电容器已充分放电，并且接地刀闸已合上时，方可解除联锁，打开大门，

进入阀厅；

h）运行过程中发生组部件故障时，应根据监控信息确定故障模块位置并做好记录。

5巡视要求

2

5.1常规巡视

5.I.I高压直流断路器本体

高压直流断路器本体应进行以下常规巡视：

a）应每日进行巡视；

b）检查快速机械开关、避雷器、电力电子模块、支柱绝缘子等设备无异常放电及放电痕

迹：

c）检杳本体各部位无火光、烟雾、异味、异响和振动；

d）检查阀塔内部无漏水现象，地面、墙壁无水迹；

e）检查本体、地面清洁无杂物；

f）检查MOV、支柱绝缘子无放电痕迹。

5.1.2高压直流断路器供能系统

高压直流断路器供能系统应进行以下常规巡视：

a）检查供能系统通信、电流、电压等各参数正常；

b）检查供能开关柜表面无污秽现象、无破损、无裂纹；

c）检查就地屏柜指示灯正常，柜内清洁，无杂物；

d）检查供能开关柜位置状态指示灯与实际相符。

5.1.3高压直流断路器内冷系统

高压直流断路器内冷系统应进行以下常规巡视：

a）检查内水冷系统的流量、水温、液位、压力及电导率等运行数据处于正常范围内，

主备系统间读数不超过允许范围：

b）检查内水冷设备室内温度正常；

c）检查主循环泵无异常振动、声响，无焦糊味，无渗漏油、水等情况；

d）检杳主水回路管道及法兰连接处、仪表及传感器安装处、管道阀门及主水过滤器无

渗漏；

e）检查内水冷处理设备（主泵、膨胀水箱、补水罐、脱气罐、氮气瓶等）、电加热器

正常；

f）检查内冷动力柜及控制柜无异常声响，显示屏显示正常，无报警，无焦糊味；

g）检查风机启动、转动正常；

h）检查风机隔离网、管束上下无杂物。

5.1.4高压直流断路器控制、保护及监控系统

高压直流断路器控制、保护及监控系统应进行以下常规巡视：

a）检查面板指示灯正常，无异常报警；

b）检查屏柜运行声音正常，无异常声响和振动，无焦糊味；

c）检查电源空开位置正确，电源指示正常；

d）检查控保系统主机运行状态无异常；

e）检查转移支路及主支路中电力电子模块故障数最、快速机械开关故障数量在冗余范围

内；

。检杳监控系统运行正常，无异常告警；

3

g）交接班后和巡视检杳前应检查运维人员工作站各界面有无高压直流断路器相关的故

障、异常信息，重点检查事件列表中故障列表。

5.2全面巡视

全面巡视是在例行巡视基础上增加以下巡视项目：

a）检查电力电子模块损坏数量无变化；

b）检查水冷系统（外冷、内冷）主水回路各部件及所连标记无变动、阀门无渗漏水情况;

c）检查直流断路器阀塔设备各部件固定良好，无移位脱落迹象；

d）检查阀塔绝獴子正常，无裂纹、断裂、松脱情况：

c）检杳直流断路器电力电子模块、屏蔽罩、避雷器和绝缘子等无严重积灰；

。检查直流断路器设备区高空附属设备如探头、电缆穿管、红外测温装置等无脱落迹象;

g）检查直流断路器设备区大门、穿墙套管孔洞、排烟窗密闭良好；

h）检查供能开关柜内无异常声响和振动、无焦糊味，设备标示完整、清晰、无脱落；

i）检查供能开关柜门关闭正常，电缆孔洞封堵严密。

5.3特殊巡视

高压直流断路器特殊巡视按照以下规定执行：

a）新工程的高压直流断路器第一次带电时应进行大灯检杳，观察高压直流断路那内足否

有异常放电点；

b）设备新投入运行、设备变动、设备经过检修、改造或长期停运重新投入运行后，应进

行特殊巡视；

c）迎峰度夏、迎峰度冬及特殊保电期间，应增加常规巡视频次；

d）设备存在缺陷和隐患时，应根据设备具体情况增加巡视频次；

e）遇到大风暴雨天气时，应对阀厅墙壁、阀控室、阀厅顶部排烟窗、防雨百叶边缘及其

它开孔处进行特殊巡视，发现渗水现象应立即进行处理；

0大风天气后应对阀厅屋顶固定情况进行特殊巡视检查；

6维护要求

6.1不停电维护要求

不停电维护应按照以下规定执行：

a）利用望远镜、监视器、红外成像仪、紫外成像仪等仪器对直流断路器进行巡视，看是

否有打火、冒烟等异常情况；

b）检查阀基电子系统外观,观察指示灯是否异常、零部件是否有烧伤和冒烟等异常情况;

c）对阀基电子系统冗余级故障板卡在线更换：

d）对冷却系统（含内冷和外冷系统）进行外观检查，看是否有漏水、冻结等异常情况；

e）检查冷却控制设备外观,观察指示灯是否异常，零部件是否有烧伤或冒烟等异常情况;

f）若冷却冗余主设备（含在线监测仪表）出现故障，可不停电进行在线更换。

6.2停电维护要求

停电维护应按照以下规定执行：

a）检查设备有无烧灼、放电、氧化痕迹；

b）检杳电容器、电力电子器件、电力电子器件驱动器有无裂痕、变形；

4

c）检杳光纤有无断裂、破损；

d）检查支撑绝缘子、拉杆有无裂痕；

e）检查供能变压器、取能CT和控制板卡外观有无异常、松动：

f）检查水管有无漏水，对水管接头处进行限位标记；

g）检查阀塔上无遗留物；

h）清扫屏蔽罩及汇流管母，功率单元，绝缘槽梁和固定框架，支撑绝缘子及冷却水管外

表面：

i）检查通流回路及元器件连接情况，是否有松动、变形；按力矩要求紧固松动螺；

j）更换故障光纤为备用光纤，如果备用光纤用完，则需要安装新的光纤。

7异常及故障处理

7.1高压直流断路器不具备开断能力

7.1.1异常及故障现象

出现如下现象时，为高压直流断路器不具备分断能力：

a）高压直流断路器电力电子模块、快速机械开关故障（旁路）个数超过规定冗余数量；

b）供能系统故障；

c）其他导致直流断路器不具备分断能力的故障现象。

7.1.2处理原则

高压直流断路器不具备分断能力时应按照以下原则执行：

a）应密切监视直流系统运行情况；

b）根据实际情况申请停运，做好隔离措施，联系维修人员处理。

7.2高压直流断路器电力电子模块故障

7.2.1故障现象

监视主机出现电力电子模块故障报警等情况。

7.2.2处理原则

高压直流断路器电力电子模块出现故障时应按照以下原则执行：

a）若报警信号复归，针对报警电力电子模块加强监视；

b）若报警信号未复归，或短时复归后继续重发，则记录该电力电子模块故障数量和位置,

判断是否超过设计冗余，密切监视直流断路器的运行情况。

7.3高压直流断路器着火

7.3.1故障现象

出现如下现象时，为高压直流断路器着火：

a）感烟探测器火警报警、紫外火焰探测器信号出现、直流断路器设备区火灾报警跳闸、

保护出口跳直流断路器等报警信号，火灾报警控制柜上报相应直流断路器设备区的

感烟探测器火警、紫外火焰探测器报警，火警红灯亮；

b）直流断路器冒烟、着火或焦糊味。

5

7.3.2处理原则

高压直流断路器着火时应按照以下原则执行：

a）若已确认直流断路器设备起火，或在短时间内连续发生阀控报警、消防报警（紫外、

烟感）并通过视频监控等设施发现存在起火迹象的，应立即将直流停运；

b）确保直流断路器设备区空调和排烟系统处于关闭状态；

c）运行人员进入直流新路器设备区前，应佩戴防毒面具、防火服等防护器具；

d）直流停运后若火势已熄灭或有明显熄灭趋势，则不宜采取污染直流断路器的灭火措

施，若火势继续蔓延，应及时进行灭火：

e）在保证人身安全和不扩大火情的情况下，必要时可进入直流断路器设备区灭火；

f）必要时，运行人员应请求消防部门协助灭火；

g）确认火势完全扑灭且不会复燃后，方可打开直流断路器设备区排烟系统对直流断路器

设备区进行排烟；

h）直流断路器设备区内烟雾散尽后应关闭直流断路器设备区排烟系统，防止直流断路器

相关设备受潮和灰尘进入；

i）做好隔离、接地措施，联系专业人员处理。

7.4高压直流断路器进出阀水温异常升高

7.4.1故障现象

高压直流断路器进出阀水温异常升高。

7.4.2处理原则

高压直流断路器进出阀水温异常升高时应按照以下原则执行：

a）现场检查冷却风机运行情况是否正常，转速是否正常：

b）检查冗余系统测量值是否正常，若和当前系统差异较大，加强监视，采取必要措施进

行处理，若测量值接近，应监视温度，有条件的话，根据现场情况采取辅助降温措

施；

c）若温度继续上升，可申请降负荷运行，或可申请洛直流断路器停运。

7.5高压直流断路器控制保护系统失去一路电源

7.5.1故障现象

控制保护系统单路电源故障告警，相应系统电源指示灯熄灭。

7.5.2处理原则

高压直流断路器控制保护系统失去一路电源时应按照以下原则执行：

a）检查控制保护系统运行情况，尽快恢复故障电源：

b）故障电源不能恢复，密切监视该极直流断路器运行情况，防止失去另一路电源；

c）及时通知检修人员进行处理。

7.6高压直流断路器控制保护系统异常

7.6.1故障现象

装置自检异常，装置报警红色灯亮，监控后台上发装置异常报警，装置监视丢失。

6

7.6.2处理原则

高压直流断路器控制保护系统异常时应按照以下原则执行：

a）现场检查装置情况；

b）若单套装置异常告警，加强运行监视，并通知检修人员处理;

c）若两套装置异常告警，应向调度汇报。

7

附录A

（资料性附录）

500kV混合式直流断路器拓扑结构及功能

500kV混合式直流断路器的拓扑典型结构如图A.1所示，分断过程如图A.2所示。

图A.I混合式直流断路器示意图

Zo：正常运行时刻，设定为断路器动作的参考零时刻；

/1：线路电流达到了起始保护阈值（可设置）；

及：快速隔离开关达到了分断位置；

/3：断路器控制设备收到柔性直流输电控制保护系统分闸指令，或者断路器保护设备达

到了最大分断电流，启动保护性分闸；

Z4：断路器完成分断.

当八时刻断路器保护设备检测到线路电流达到了保护阈值，导通转移支路，并关断主支

路的辅助开关，实现电流向转移支路的转移，此时，主支路处于无电压、无电流状态，快速

隔离开关开始分断；在/2时刻，快速机械开关完成了分断，直流断路器等待控制保护系统的

分闸命令，并且开启限流功能；13时刻，断路器控制设备收到控制保护系统的分闸命令，或

者线路电流达到了断路器的最大分断电流而并没有收到控制保护系统的分闸命令，断路器闭

锁转移支路的电力电子器件，使得电流向避雷器转移；时刻避雷器动作结束。

8

附录B

（资料性附录）

500kV混合式直流断路器典型技术参数

500kV混合式直流断路器整机的典型技术参数如表B.U

表B.l500kV混合式直流断路器整机典型技术参数

序号参数单位参数值

1.额定直流电压kVA；535

2.额定直流电流Adc3000

3.最大连续直流电流Adc3300

4.过负荷电流（1min）Adc4500

5.额定开断电流kA25

6.开断时间ms3

7.最大吸收能量MJ150

8.残压kVE<800

535x1.6(Imin)

9.额定直流耐受电压对地kVdc

535x1.1(3h)

额定操作冲击耐受电压峰值对地kVcrcSl1175

10.

额定雷电冲击耐受电压峰值对地kVg1425

11.无线电干扰电压W<500

12.噪声水平dB<110

13.25kA故障电流开断次数>200次

14.直流断路器断态阻抗MQ>5

15.直流断路器通态压降Vdc：50

16.标称合闸时间ms<50

供电电源（如控制回路电压VDC220

17.

有）电动机电压VAC380/220

水平纵向3000

水平横向N3000

18.端于静负载垂直5000

安全系数静态2.75,动态1.7

扭矩Nm50

5（X）kV混合式直流断路器各关键部件的典型技术参数如表B.2。

表B.2500kV混合式直流断路器各关键部件典型技术参数

序号参数单位参数值

—»快速机械开关

9

1.断口数个10

2.断口冗余数个>1

3.断口不均压系数-5%〜+5%

对地(1min)kVdc535x1.6

对地(3h)kVdc535x1.1

额定直流耐受电压

端对端(Imin)kVtlc535x1.6

端对端(lh)kVdc535x1.1

4.

对地kVcrcM1175

额定操作冲击耐受电压峰值

端对端kVcnxu800x1.15

对地kVcrcM1425

额定雷电冲击耐受电压峰值

端对端kVg800x1.38

5.暂态电流峰值kA25

6.开断时间(快速机械开关动态耐压时间)ms<3

7.机械稳定性次5000

8.无线电干扰电压V<500

9.噪声水平dB<110

二主支路电力电子开关1如有)

535x1.6(Imin)

额定直流耐受电压对地kVdc

535x1.1(3h)

1.

额定操作冲击耐受电压峰值对地kVcrcst1175

额定雷电冲击耐受电压峰值对地kVcrcst1425

2.暂态电流峰值kA25

额定「11年VcEkVd。不低于4.5

电力电子器

3.最高使用电压3.6

件kVdc

额定电流1ckAdc3

三转移支路电力电子开关

对地(1min)kVdc535x1.6

对地(3h)kV^535x1.1

额定直流耐受电压

端对端(imin)kVdc535x1.6

端对端(lh)kVdc535x1.1

1.

对地kVcrcst1175

额定操作冲击耐受电压峰值

端对端kVcrcM800x1.15

对地kVcrcst1425

额定雷电冲击耐受电压峰值

端对端kVcrcM800x1.38

2.暂态电流峰值kA25

电力电子器额定电压VCEkVdc不低于4.5

3.

件

最高使用电压kVdc3.6

10

额定电流IckAdc3

四MOV

1.最大吸收能量MJ150

2.参考电压kVdc>610

3.残压（瞬态开断电压峰值）kVpcak<800

535x1.6(linin)

额定直流耐受电压，对地kV比

535x1.1(3h)

额定操作冲击耐受电压峰值,对地kVcrc/t1175

额定雷电冲击耐受电压峰值，对地kVcgI1425

4.

535x1.6(Imin)

外套的额定直流耐受电压，端间kVjc

535x1.1(lh)

外套的额定操作冲击耐受电压峰值，端间kVcrcst800x1.15

外套的额定雷电冲击耐受电压峰值，端间kVvreM800x1.38

5.冷却时间h<3

11

500kV混合式直流断路器运维规程

编制说明

12

目次

I编制背景....................................................................14

2编制主要原则................................................................14

3与其他标准文件的关系.......................................................14

4主要工作过程................................................................14

5标准结构和内容..............................................................15

6条文说明....................................................................15

13

1编制背景

为规范500kV混合式直流断路器的运维工作，根据电机工程学会文件要求，国网冀北电

力有限公司电力科学研究院、南京南瑞继保电气有限公司、许继集团有限公司受电机工程学

会委托承担了《500kV混合式直流断路器运维规程》（以下简称“标准”）编制任务。参编单

位高度重视标准的编制工作，成立了由相关专业专家、参加混合式直流断路器生产、调试、

运维的专业人员组成的编写组，开展编制工作。

目前，舟山多端柔直工程、厦门两端柔直工程等多个已投运柔直工程已积累了混合式直

流断路器相关运维方法。正在建设的张北柔性直流示范工程采用“半桥+断路器+架空线路”

技术方案，《50（）kV混合式直流断路器运维规程》的出台为混合式直流断路器的运维工昨提

供指导，是保障电网安全可靠运行的关键。混合式直流断路器的实现技术难度远大于交流断

路器，其由快速隔离开关、半导体组件等多部件组合而成，通过各部件配合进行电流转移，

以实现直流分段。基于此特点，混合式直流断路器的运维工作相比交流断路器更为复杂，但

迄今