GB∕T 41147-2021 静止同步补偿装置用电压源换流器阀 电气试验.pdf
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1、ICS29.200;29.240.99CCSK46mm中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准GB/T411472021/IEC62927:2017静止同步补偿装置用电压源换流器阀电气试验Voltagesourcedconverter(VSC)valvesforstaticsynchronouscompensator(STATCOM)Electricaltesting(IEC62927:2017,IDT)2022-07-01实 施2021-12-31发 布Illlillili发 布中华人民共和国国家标准静止同步补偿装S用电压源换流器阀电气试验GB/T411472021/IEC62927:20
2、17中 国 标 准 出 版 社 出 版 发 行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100029)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址总编室:(010)68533533发行中心:(010)51780238读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销开 本880X12301/16印张2字 数6 0千 字2021年12月第一版2021年12月第一次印刷书号:1550661-69410定价30.00元如 有 印 装 差 错 由 本 社 发 行 中 心 调 换版 权 专 有 侵 权 必 究举报电话:(010)68510107GB/T411472021/IEC
3、62927:2017次目前言ini范围2规范性引用文件3术语和定义3.1绝缘配合术语3.2功率半导体术语3.3换流器的运行状态3.4静止同步补偿装置结构术语3.5阀结构术语4一般要求4.1型式试验执行导则4.2大气修正因数4.3冗余的处理4.4型式试验中允许的部件故障5试 验 列 表6运 行 试 验6.1试验目的6.2试品6.3试验回路6.4最大连续运行负荷试验-6.5最大暂态过负荷运行试验6.6最低启动电压试验7阀支架绝缘试验7.1试验目的7 . 2试 品7.3试验要求8多重阀单元(MVU)的绝缘试验8 . 1概 述8.2试验目的8.3试品8.4试验要求9阀端子间的绝缘试验9.1试验目的9.
4、2试品9.3试验方法9.4试验要求2234446667888889999101011111111111212121213GB/T411472021/IEC62927:201710IGBT过电流关断试验10.1试验目的10.2试品10.3试验要求11阀抗电磁骚扰试验11.1试验目的11.2试品11.3试验要求12短路电流试验(适用时)12.1试验目的12.2试品12.3试验要求13产品试验13.1概述13.2试验目的13.3试品13.4试验要求13.5产品试验内容14型式试验结果描述附录A(资料性)STATCOM阀概览A.1概 述A.2STATCOM应用和运行范围A.3STATCOM阀类型A.4
5、基于开关型阀的STATCOMA.5基于可控电压源型的STATCOM阀A.6阀开关原理附录B(资料性)阀部件故障容许能力参考文献15151515161616161717171717171717171818191919202022232526DGB/T411472021/IEC62927:2017前言本文件按照GB/TL1一2020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件等同采用IEC62927:2017静止同步补偿装置用电压源换流器阀电气试验。本文件做了下列最小限度的编辑性改动:纳入了IEC62927:2017/COR1:2017技术勘误的内容,所涉及的条款的外侧页边
6、空白位罝用垂直双线(II)进行了标示。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任.本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国电力电子系统和设备标准化技术委员会(SAC/TC60)归口。本文件起草单位:西安髙压电器研究院有限责任公司、南方电网科学研究院有限责任公司、西安电力电子技术研究所、许继电气股份有限公司、中电普瑞电力工程有限公司、全球能源互联网研究院有限公司、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、西安西电电力系统有限公司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司、新疆维吾尔自治区产品质景监督检验研究院、青岛海洋电气设备检测有限公司。本文件主要起草人:许钒、傅闯、
7、杨晓辉、蔚红旗、李娟、周会高、魏伟、赵刚、胡治龙、王小伟、张长春、王高勇、张建平、杨俊、陈干、杨岳峰、张怿宁、许树楷、李凌飞、黄超、谢成、陈剑、董添华。GB/T411472021/IEC62927:2017静止同步补偿装置用电压源换流器阀电气试验1范围本文件适用于静止同步补偿装置(STATCOM)的电压源换流器(VSC)中的自换相闽,仅限于电气型式试验和产品试验。本文件规定的试验基于空气绝缘的阀。对于其他类型的阀,试验要求和验收标准由买方和卖方协商决定。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日
8、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/T20990.12020髙压直流输电晶闸管阀第1部分:电气试验(IEC60700-1:2015,MOD)注:GB/T20990.12020被引用的内容与IEC60700-1:2015被引用的内容没有技术上的差异.IEC60060(所有部分)高电压试验技术(High-voltagetesttechniques)注:GB/T16927(所有部分)高压试验技术IEC60060(所冇部分)IEC60060-1高电压试验技术第1部分:一般定义及试验要求(High-voltagetesttechniques_Parti:Generaldefi
9、nitionsandtestrequirements)注:GB/T16927.12011髙电压试验技术第1部分:一般定义及试验要求(IEC60060-1:2010,MOD)IEC60071-1:2006绝 缘 配 合 第1部分:定义、原则和规则(Insulationco-ordinationPart1:Definitions,principlesandrules)注:GB/T311.12012绝缘配合第1部分:定义、原则和规则(IEC60071-1:2006,MOD)IEC62501高压直流输电用电压源换流器闽电气试验Voltagesourcedconverter(VSC)valvesforh
10、igh-voltagedirectcurrent(HVDC)powertransmissionElectricaltesting注:GB/T333482016髙压直流输电用电压源换流器阀电气试验(IEC62501:2014,IDT)3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。ISO和IEC在如下网址维护用于标准化的术语数据库:IEC电子百科:http:/www.electropedia.org/;ISO在线浏览平台:http:/www.iso.org/obp。3.1绝缘配合术语3.1.1试验耐受电压testwithstandvoltage在规定条件下,标准波形的试验电压值。当对完好无损的新阀以规定
11、的施加次数或规定的持续时间施加该试验电压时,不出现任何破坏性放电,并符合为特定试验规定的所有其他验收标准。GB/T411472021/IEC62927:20173.1.2内绝缘internalinsulation处于阀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介质。3.1.3外绝缘externalinsulation阀或多重阀单元的外表面周围的空气介质。3.2功率半导体术语3.2.1可关断半导体器件turn-offsemiconductordevice能通过控制信号使其开通和关断的可控半导体器件例如,绝缘栅双极晶体管(IGBT)L注:有多种可关断半导体器件,例如,绝缘栅双极晶体管(I
12、GBT)、集成门极换流品M管(IGCT)以及门极关断晶闸管(GTO),这些都可用于静止同步补偿装S(STATCOM)中的电压源换流器。为方便起见,本文件用术语绝缘栅双极晶体管指代主要的可关断半导体器件.然而,本文件同样适用于其他可控半导体开关器件,3.2.2门极关断晶闸管gateturn-offthyristorGTO晶闸管GTOthyristor能通过门极控制开通或关断的可关断半导体器件。注1门极关断晶闸管是一类特殊的晶闸管,它是一种大功率半导体器件.注2:门极换流晶闸管(GCT)以及集成门极换流晶闸管(IGCT)是特殊的门极关断晶闸管(GTO).3.2.3绝缘栅双极晶体管insulated
13、gatebipolartransistor;IGBT具有导电通道和PN结的功率开关晶体管。通过在栅极和发射极之间施加的电压而产生电场,控制流过通道和结的电流。3.2.4续流二极管free-wheelingdiode;FWD具有二极管特性反并联连接到绝缘栅双极晶体管的功率半导体器件#注1:续流二极管有两个端子:一个阳极(A)和一个阴极(K).注2:流过续流二极管的电流和流过绝缘栅双极晶体管的电流方向相反。注3:“反向并联”和“反并联”的概念等同。3.2.5绝缘栅双极晶体管-二极管对insulatedgatebipolartransistor-diodepair;IGBT-diodepair绝缘栅
14、双极晶体管和与其反并联的续流二极管的组合。3.3换流器的运行状态3.3.1闭锁状态blockingstate在换流器的所有绝缘栅双极晶体管上持续施加一个关断信号时,换流器的工作状态。3.3.2解锁状态deblockedstate在换流器的绝缘栅双极晶体管上重复施加开通和关断信号时,换流器的工作状态。3.3.3阅保护闭锁valveprotectiveblocking通过紧急关断一个或多个阀中所有绝缘栅双极晶体管保护阀或换流器不受过髙电应力损害的方式。2GB/T411472021/IEC62927:20173.3.4电压阶跃电平voltagesteplevel换流器解锁状态期间,由于阀或阀的一部分
15、开关动作而引起的电压阶跃。注:对于电压源型阀,一个半桥单元对应一个电压阶跃电平,而一个全桥单元具有两个电压阶跃电平。3.4静止同步补偿装置结构术语3.4.1静止同步补偿装置staticsynchronouscompensator;STATCOM能产生和/或吸收无功功率,其容性或感性输出电流能独立于交流系统电压进行控制的并联无功补偿装置。注:以前,静止同步补偿装置(STATCOM)的替代术语有静止无功发生器(SVG)、髙级静止无功补偿装置(ASVC)以及静止同步调相机(STATCON).3.4.2静止同步补偿装置阔staticsynchronouscompensatorvalve;STATCOM
16、valve绝缘栅双极晶体管级的电气和机械组合,包括所有的连接、辅助部件和机械结构,能与静止同步补偿装置的各相电抗器串联。注1:根据换流器的拓扑结构,阀能具有像可控开关或者可控电压源的功能.对于可控电压源型换流器,静止同步补偿装置可控电压源型阀是一个完全可控的电压源组件,通常连接在交流的两相之间,对于开关型换流器,静止同步补偿装置开关型阀是一个串联连接的绝缘栅双极晶体管组合,并且设计成作为单个功能单元在直流电容器储能单元的一个交流相和直流端子之间切换.参见附录A。注2:为方便起见,本文件中“静止同步补偿装置阀”简写为“阀”,3.4.3二极管阀diodevalve仅用二极管作为主要器件的半导体阀,
17、能用于某些静止同步补偿装置拓扑结构。3.4.4子模块submodule阀的一部分,由连接成半桥或全桥的可控开关和二极管,以及与之相连的辅助部件、储能电容器(如果有)等组成,其中每个可控开关包括串联连接的一个或多个开关阀装置。注:该定义仅适用于可控电压源型的换流器,3.4.5开关型阔switchtypevalve绝缘栅双极晶体管-二极管对的串联连接的组合,且作为单个功能单元进行同步切换。3.4.6可控电压源型闲controllablevoltagesourcetypevalve完全可控的电压源组件,一般连接在交流相间或一个交流端子和一个直流端子之间。3.4.7横块化多电平换流器modularmu
18、lti-levelconverter?MMC每个电压源换流器阀由若干模块化多电平换流器标准组件串联组成的多电平换流器。3.4.8两电平级联换流器cascadedtwo-levelconverter;CTLconverter每个开关单元由一个以上绝缘栅双极晶体管-二极管对串联组成的模块化多电平换流器。3.4.9模块化多电平换流器标准组件modularmulti-levelconverterbuildingblock;MMCbuildingblock由带有两个端子的独立可控电压源以及直流电容器和直接辅助部件的组合,构成模块化多电平换流器的一部分。3GB/T411472021/IEC62927:20
19、173.4.10静止同步补偿装置阅级staticsynchronouscompensatorvalvelevel;STATCOMvalvelevel阀最小的不可分割功能单元。注:对于串联开关设备且同时运行的任何阀,一个阀级指的是包括一个绝缘栅双极晶体管(IGBT)及其辅助部件,对于无串联绝缘栅双极晶体管的模块化多电平换流器阀,一个阀级指的是一个子模块(子单元)及其辅助部件.3.4.11二极管阔级diodevalvelevel由二极管、相关电路和部件(如果有)组成的二极管阀的一部分。3.4.12冗余阀级redundantvalvelevel通过型式试验验证可能发生内部或外部短路,且不会影响阀的安
20、全运行的阀级或二极管阀级最大串联数量。如果短路阀级超过该数景,需要停运阀以便更换故障阀级,否则将承受更大的故障风险。注:在每个子单元内包含两个或两个以上通流路径,且每条路径中都包含串联连接的电压源换流器(VSC)阀级的阀设计中,冗余级数只应按每个子单元一个通流路径计数。3.5阀 结 构 术 语3.5.1阀结构valvestructure用于安装阀级的物理结构,对地电位有相应的绝缘。3.5.2阀支架valvesupport对阀安装起机械支撑和对地电位起电气绝缘作用的部件。3.5.3多重阀单元multiplevalveunit;MVU两个或多个阀共享一个阀支架的机械布局方式(适用时)。3.5.4阔
21、段valvesection由若干阀级和其他部件构成的用于试验目的的电气组合,按比例呈现完整阀的电气性能。3.5.5阔基电子设备valve baseelectronics处于地电位的电子设备,作为换流器控制系统与静止同步补偿装S阀之间的接口。4一般要求4.1型 式 试 验 执 行 导 则4.1.1概 述试验适用于阀(或阀段)、阀结构和冷却系统部件以及包含在阀结构内(内绝缘)或连接在阀结构和地之间(外绝缘)的触发和监测电路。其他设备,如阀的控制和保护以及阀基电子设备,对于在试验过程中证明阀的正确功能至关重要,但它们本身并不是试验的对象。4.1.2绝 缘 试 验试验目的是验证阀的设计在正常和异常重复
22、条件下以及在瞬态条件下所能承受的电压应力。为了与其他设备一致,还应包括阀端子与地面之间以及多重阀单元各相之间的雷电冲击试验。对于阀端间试验,冲击试验仅指操作冲击试验。GB/T411472021/1EC62927:20174.1.3运行试验试验目的是验证阀的设计在正常和异常重复条件下以及在瞬态故障条件下所能承受的电压和电流应力。4.1.4电磁干扰试验试验目的是证明阀抵抗来自于阀内部和外部的电磁干扰的能力。4.1.5替代证明阀的每一种设计都应以本文件规定的型式试验为依据。如果阀确实与以前试验过的阀类似,卖方可提交以前的型式试验报告替代需进行的型式试验供买方考虑。同时宜提出一个独立的报告详述设计的差
23、异并论述参照的型式试验如何能满足预期设计的试品#4.1.6试品本条不适用于阀支架结构和多重阀单元试验9试品可是具有代表性的单独试品,包括阀的邻近有代表性的部分,或者是可构成用于单阀或多重阀单元试验组合的一部分。a)型式试验可在整个阀或在一定情况下在阀段上进行,如表3所示。b)需试验的最少阀级数取决于单个阀中的阀级数,如表1所示。c)通常,所有型式试验宜采用同一阀段进行。但在买方和卖方同意时,不同的试验可在不同的阀段上并行进行,以加快完成试验的进度。d)在型式试验开始前,阀、阀段和/或它们的部件宜通过了产品试验,以确保产品制造的正确性。表1需试验的最少阀级数与每个阀中的阀级数的关系单位为个单个阀
24、的阀级数需试验的阀级总数一个阀中阀级数量110115010一个阀中阀级的20%514.1.7试验程序试验应按照IEC60060(所有部分)进行(适用时)。4.1.8试验环境温度试验应按照IEC60060(所有部分)进行(适用时)。4.1.9试验频率交流绝缘试验在50Hz或60Hz下进行。运行试验对频率的特别要求在相关条款中给出。4.1.10确定型式试验参数需要考虑的工况型式试验参数宜根据系统研究得到的阀可能承受的最恶劣运行和故障工况确定。4.1.11试验报告型式试验完成后,卖方应按照第14章的规定提供型式试验报告。GB/T411472021/IEC62927:20174.2大气修正因数当相关条
25、款有规定时,试验电压应按照IEC60060-1进行大气修正。修正的参考条件如下所示。气压。如果阀的受试部分的绝缘配合是基于IEC60071-1中规定的标准额定耐受电压,海拔超过1000m时应进行大气修正。因此,如果设备安装地点的海拔不大于1000m应使用无海拔修正因数的标准大气压(6。=101.3kPa)如果设备安装地点的海拔,大于1000m,应根据IEC60060-1的标准程序进行海拔修正,但参考大气压6。由海拔为1000m处的大气压(6,。 。)代替.如 果 阀 的 受 试 部 分 的 绝 缘 配 合 不 是 基 于IEC60071-1中规定的标准额定耐受电压,按IEC60060-1采用标
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