高压直流输电系统直流滤波器

高压直流输电系统直流滤波器

国家标准 GB/T25308一2010 高压直流输电系统直流滤波器 D.CFiltersforHVDCtransmissionsystem 2010-11-10发布 2011-05-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T25308一2010 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 正常和特殊使用条件 设计 直流滤波器部件设计要求 试验 结构和导体要求 标志 附录A(资料性附录)高压直流输电系统常用直流滤波器(DCF)结构 20 附录B(资料性附录)直流滤波器在直流系统中的位置 22 附录c规范性附录)直流滤波器电容器规范 23 附录D规范性附录直流滤波器电抗器规范 26 附录E规范性附录)直流滤波器电阻器规范 34
GB/T25308一2010 前 言 本标准由电器工业协会提出 本标准由全国电力电子学标准化技术委员会(SAC/TC60)归口 本标准主要起草单位;西安高压电器研究院有限责任公司、南方电网技术研究中心 本标准参加起草单位:机械工业北京电工技术经济研究所、西安电力机械制造公司、浙江大学、南方 电网超高压输电公司、西安西电电力电容器研究所,西安西电电力电容器有限责任公司,西南电力设计 院电网分公司、西安西电电力整流器有限责任公司、西安电力电子技术研究所,新东北电气(锦州)电力 电容器有限公司 本标准主要起草人孙伟,黄莹、李璐、张万荣、蔚红旗,黎小林 本标准参加起草人;苟锐锋、徐政,逍遥,饶宏,朱静、王蔚华,方晓燕、郭天兴、商跃宏,苏开云、李岩、 里恩文,杨晓辉,周德才、黄超、李福成、戈兴茹,王国利 m
GB/I25308一2010 高压直流输电系统直流滤波器 范围 本标准规定了高压直流滤波器的术语和定义、设计要求、结构、设备选择、试验要求等内容 本标准适用于安装在士800kV及其以下电压等级高压直流(HVIXC)输电系统中的无源直流滤波器 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 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 GB31l.1一1997高压输变电设备的绝缘配合(neqIEC60071-1:1993 GB1094.1一1996电力变压器第1部分.总则(eqIEc600761.1993) GB1091.2一18电力变压器第2部分;温升(e IEC60076-2;1993 (GB1094.32003电力变压器第3部分;绝缘水平,绝缘试验和外绝缘空气间隙(IEC60076-3 2000,MOD GB1094.112007电力变压器第11部分;干式变压器(IEc60076-11:2004,MOD) GB12082006电流互感器(IEC60044-1:2003,MOD) GB1985一2004高压交流隔离开关和接地开关(IEC62271-102:2002,MOD) GB/T10229一1988电抗器(eqvIEC60289;1987) GB/T11024.1一2001标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器第1部分:总则性能、 试验和定额安全要求安装和运行导则eqIEC60871-l;1997 GB/T13498一2007高压直流输电术语(IEC60633:1998,IDT GB/T20993一2007高压直流输电系统用直流滤波电容器 GB/T223892008高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器导则 IEc60815;1986污秽条件下绝缘子使用导则 术语和定义 GB/T13498界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 直流滤波器DCfilter 直流滤波器通常由电容器电抗器电阻器等元件组成 与平波电抗器和中性母线电容器(如有时 配合,用于降低高压直流输电线路上和/或接地极引线上的谐波电流 3.2 滤波器支路rilterbranch 直流滤波器由连接在直流输电系统换流站直流极母线与中性母线之间的多个分支电路并联组成 时,其中的任一支路称为滤波器支路 3. 3 特征谐波 characteristicharmonic 由谐波源本身的工作特性所决定的某些特定次数的谐波,称为该谐波源的特征谐波 对于脉动数
GB/T25308一2010 为的换流器来说,换流器在直流侧产生的特征谐波次数为:kp.k为正整数 3.4 非特征谐波non-eharacteristicharmonie 不同于所属谐波源的特征次数的各次谐波,称为该谐波源的非特征谐波 3.5 主回路maineireuit 由直流滤波器一次主设备构成的电路 6 3 辅助回路ausiliycireuit 用以完成测量、控制,保护等辅助功能的二次电路 调谐频率tuningfrequeney 使直流滤波器阻抗呈现只有纯电阻时的频率 正常和特殊使用条件 正常使用条件 4.1.1温度 当指定周围温度时,通常是指滤波器安装地点的干球空气温度 安装运行地区的环境温度范围可为一40C十45C 在此温度范围内直流滤波器应能够正常 运行 4.1.2污秽 应根据直流滤波器安装位置,分别对户内式直流滤波器和户外式直流滤波器分别提出各设备外绝 缘的爬电比距要求,对于重污秽地区应适当加大爬电比距 原则上与直流场对设备爬电比距的要求 -致 4.1.3海拔 安装运行地点的海拔高度为实际换流站的海拔高度 对于大于1000m的使用环境,应考虑海拔 修正 注，用于换流站海拔高度高于1000m地区的直流滤波器,各设备设计要求由用户与制造商协商确定 4.2特殊使用条件 4.2.1 高相对湿度 可能需要使用特殊设计的绝缘子 4.2.2霉菌生长迅速 金属、陶瓷材料及一些油漆与清漆都不助长霉菌生长 当使用杀菌剂时,其毒性保持时间最多几个 月 总之在装置中灰尘等落积处霉菌有可能生长发展 4.2.3腐蚀性大气 在工业及沿海地区都会遇到腐蚀性大气 应该注意到,在较高温度的气候下,这种大气的作用要比
GB/T25308一2010 在温和的气候下更为严重 甚至在户内也可能存在高腐蚀性大气 4.2.4地震地区 有些地区地震的概率较高,这将影响安装在这些地区的直流滤波器单元和(或)直流滤波器的机械设计 用户应说明加速度幅值和阻尼值 设计 5.1设计内容 直流输电系统在运行过程中,换流器会在直流侧产生谐波电压,谐波电压在直流极线和接地极引线 上产生谐波电流 谐波电流将对直流极线和接地极引线附近的通讯线路产生干扰 一个脉波数为力 的换流器,在直流侧产生k力次的特征谐波,是任意正整数 除特征谐波之外,换流器还会产生其他非 特征谐波 直流线路中的谐波电流对邻近通讯线路产生干扰的程度取决以下这些条件 直流线路沿线谐波电流水平; -直流线路与附近通讯系统间的相互耦合程度; 通讯设备的抗干扰能力 为减小注人直流线路的谐波电流,减小直流输电系统对沿线通讯线路的干扰,就必须在两侧换流站直 流侧装设滤波系统 直流侧滤波系统主要由直流滤波器,平波电抗器和中性母线电容器组成 一般来说、 直流线路为电缆的直流输电系统不需要装设直流滤波器.,呆用架空线路的直流输电系统需要装设直流滤 波器 直流滤波器、平波电抗器和中性母线电容器的参数应进行优化选择,以便能满足下列要求 将直流线路中的等效干扰电流限制到可接受的水平; 避免直流系统在工频和低次谐波频率附近发生谐振 直流滤波器设计主要包括以下几项工作内容 直流滤波器支路设置方案的确定及各支路元件参数计算 直流滤波器性能计算,具体计算直流极线及接地极引线沿线上的等效干扰电流,使其满足系统 的要求 直流滤波器稳态定值计算,即;计算直流滤波器元件稳态应力,具体包括计算流过滤波器各元 件的电流及元件端点间的电压、端点对地电压,为制定滤波器设备规范提供依据; 直流滤波器暂态定值计算,计算在短路故障等最苛刻条件下流过电容器,电抗器、电阻器及避 雷器的暂态电流,避雷器能耗等 在计算的基础上确定滤波器设备绝缘水平 如果性能计算中发现滤波器与线路之间在某些谐波频率下发生明显的谐振,应考虑采用阻尼式滤波器 直流滤波器型式与参数确定 直流滤波器的型式最常用的是双调谐滤波器和三调谐滤波器 其结构型式见附录A,直流滤波器 在直流系统中的位置见附录B 直流滤波器支路设置由谐波计算结果确定，一般直流滤波器调谐到12次、,24次和36次,但如果谐 波计算结果显示其他次谐波较高时,需针对该次谐波调整滤波器的调谐点 双调谐滤波器的元件参数主要由其调谐频率fi、f,高压电容器c1的电容值和滤波器中并联回路 谐振频率f,决定 电抗器L，和L 在对应频率下的品质因数对滤波效果也有一定影响 确定直流滤波器元件参数是一个反复的过程,先确定一组滤波器元件参数,然后计算滤波器性能 即等效干扰电流),若性能不满足要求,就重新调整直流滤波器元件参数,进行优化,直到直流滤波器性 能满足要求为止 滤波器的滤波效果基本上与高压电容器的电容值成正比,对于同样额定电压的电容
GB/T25308一2010 器,其成本也基本上与其电容值成正比 在直流滤波器中,高压电容器所占费用最大,因而,在滤波性能 满足要求情况下,高压电容器的电容值越小越经济 性能和定值 5.3.1 直流滤波器性能 对于直流输电系统来说,直流滤波器的性能指标可用下列任一方式确定 在假设的平行电话线上计算纵向感应电压 通常假设距直流输电线1km处有一条与直流线路平 行的1km长的线路,计算该1 km长线路上的纵向感应电压 这一表述已在若干直流输电系统中采 用 由于感应电压在实际系统中较难测量,这样会对直流滤波器性能验收造成一定的困难,因而,目前 较少使用这种方法 计算直流线路上最大等效干扰电流 该方法已广泛用于高压直流输电系统直流滤波器设计 等效干扰电流定义为线路上所有频率的谐波电流对邻近平行或交叉的通讯线路所产生的综合干 扰作用与某单个频率的谐波电流所产生的干扰作用相同,这个单频率谐波电流就称作等效干扰电流 计算直流线路中的等效干扰电流时,基波电流与其他谐波电流按同样的方法处理,因此.在以后的叙述 中,提到谐波时认为包含基波,把基波看成是特殊的谐波 计算等效干扰电流时不仅应考虑直接流过直流极导线和接地极线路的谐波电流,而且还应考虑感 应到直流线路和接地极线路中的谐波电流 等效干扰电流包括所有谐波成分,从(1一50)次(即:50Hz一2500Hz)的噪声加权残余电流,按照 式(1)进行计算 I.(.r)=、/I..r十I..r) 式中 -沿线路走廊的任何点,噪声加权至800Hz时的等效干扰电流,mA; 1.(.r) I..r)R 整流站换流器谐波电压源产生的等效干扰电流均方根值,mA; I..r -逆变站换流器谐波电压源产生的等效干扰电流均方根值,mA; -沿线路走廊的相对位置 生的沿线各点的等效干找电流可拨式(2)计算 由整流站换流器或逆变站换流器的谐波电压所产 ,()-L,(n.)×P(n)xH 式中: I.(n,r 在沿线路走廊位置‘'的n次谐波残余电流均方根值,mA; P(n "次谐波的噪声加权系数,见表2; -谐波次数; H 一耦合系数,表示典型明线合阻抗对频率的标么化关系,见表1 表1典型明线网络的耦合系数 频率/H 桐合系数(H 40一500 0,70 600 0.80 800 1.00 1.30 1200 1800 1.75
GB/T25308一2010 表1(续 频率/H2 合系数(H 2400 2.15 3000 2.55 3600 2.88 4200 2.95 4800 2.98 5000 3.00 注，对于其他频率,H的值将采取线性插值方法求取 由于受直流线路干扰影响的主要是通讯明线,因而采用H来代表耦合阻抗与频率的关系 加权系数是为了考虑人耳和电话设备对频率的敏感性而引人的系数 在国际上不同地区采用不同 的加权系数 加权系数有两个定义 D1960年12月12日发表由 IEEE定义的，目前在美国和加拿大北美地区广泛使用的 C-MESSAGE加权系数; 1963年由CCITT定义的,在欧洲和其他地方广泛使用的噪声加权系数P,见表2 我国主要采 用CCITT的噪声加权系数 表2依据cCIT的噪声加权系数 频率/Hz 加权系数 频率/Hz 加权系数 频率/Hz 加权系数 50 0.00071 1050 1.109 2050 0.698 100 0,00891 1100 1.072 2100 0.689 150 0.0355 150 1.035 2150 0.679 0.0891 200 1.000 2200 0.670 200 25o 0,178 25o 0,977 2250 0.661 300 0.295 300 0.955 2300 0.652 350 0.376 1350 0,928 2350 0.643 o. 400 .484 1400 0.905 2400 0.634 450 0,881 2 45o 0,625 0.582 450 0.661 0.861 250o 0.61n 500 500 550 0.733 1550 0.842 2550 0.607 600 0.794 0.824 2600 1600 0.598 650 0.851 1650 0.807 2650 0.590 700 0.902 1700 0.791 2700 0.580 75o 0.955 750 0.775 2750 0,571 80o 0.76o 2800 0.562 1.000 800 850 1.035 1850 0.745 2850 0.553 900 1.072 1900 0.732 2900 0.543 1 950 .109 1950 0.720 2950 0.534 1000 1.122 2000 0.708 3000 0.525
GB/T25308一2010 噪声加权系数(Psophometrieweightingfactor)频率曲线见图1 由换流器的谐波电压在线路沿线任意点产生的"次谐波残余电流如式(3)所示: 1,(n,r) l,n,i,r 式中: 在沿线路走廊位置“”处的n次谐波残余电流的方均根值,mA: n,r I,(n,i,r -在位置r处流过导体i的n次谐波电流均方根矢量值,mA; 导体编号; e -在线路走廊中导体总数,包括直流极线、接地极引线及其各自的架空地线 计算时考虑以下几种直流系统运行方式 -双极; -单极大地回线; 单极金属回线 对于每一个高压直流输电系统,直流线路上的等效干扰电流限制值在工程招标文件中给出 1.8 1.2 Hz的 等效到8o 加权系数 0.8 0.6 0.4 嗓声加权系数 00 000 50o 2000 2500 30003500 40004500500o 频率/Hz 图1噪声加权系数频率曲线 5.3.2直流滤波器稳态计算 稳态定值是指直流滤波器元件、避雷器在稳态及短时运行条件下的应力 这里所说的滤波器元件 应力就是指流过滤波器元件的电流、各元件端点间的电压及端点对地电压 稳态定值计算就是求在各 种稳态及短时运行工况下有关滤波器元件的电流、电压最大值 计算结果为制定滤波器元件(电容器 电抗器,避雷器)设备规范提供依据 计算直流滤波器稳态定值时,应考虑非理想因素的影响,如直流滤波器各元件、系统负序电压及频 率偏差等
GB/T25308一2010 5.3.2.1电压 5.3.2.1.1直流滤波器高压电容器端点之间的电压 高压电容器端点之间的电压按式(13)计算,其他元件(低压电容器、电抗器,避雷器上的峰值电压 也按式(13)计算,只是令U=0 中性母线电容器上的电压可按式(13)计算,但是,U.应改为中性母线 电压U Jdc,netnl 5.3.2.1.2确定爬电距离的电压 决定电容器及电抗器端点之间,其他元件端点之间、端点对地爬电距离的电压计算公式见式(4),式 (5)和式6): 高压(HV)电容器端点之间 U 习U Ueee.d max 式中: U 最大直流运行电压 dcmar 其他元件端点之间: U 'erp家e,m 端点对地 Ua 6 Uermge,d ac,nceutrm 计算端点对地电压时,公式(6)中U为端点对地各次谐波电压 5.3.2.1.3避雷器最大持续运行电压(Mcow7 避雷器最大持续运行电压按式(7)计算 MCOV 5.3.2.2电流 电容器额定电流按式(8)计算 Im 电抗器额定电流按式(9)计算: I山= 式中 n次谐波电流 用于噪声计算的电流 用于计算电容器、电抗器噪声的电流按式(10)计算: 10 Ialhe
GB/T25308一2010 式中: -"次谐波电流 确定直流滤波器稳态应力算例时应考虑以下因素 交流系统稳态频率偏差; 不同的直流极线及地极引线长度; 标书中规定的线路; 线路长度缩短10%; 线路长度加长10%; 不同的直流系统运行模式; 额定直流电压,功率正送 降低直流电压,功率正送; 直流滤波器支路投人的不同组合(考虑直流滤波器支路退出) 直流滤波器全部投人运行; 直流滤波器支路退出运行; 直流滤波器元件参数偏差; 直流滤波器元件参数取额定值 直流滤波器元件参数取最大值; 直流滤波器元件参数取最小值 直流滤波器暂态定值计算 5.3.3 直流滤波器暂态定值计算,就是求在故障情况下,滤波器元件可能受到的最大暂态应力 暂态定值 计算包括;计算故障情况下流过滤波器各元件的暂态电流,确定滤波器避雷器参数,确定滤波器元件的 保护及绝缘耐受水平 5.3.3.1直流滤波器暂态定值计算工况 在确定特高压直流输电系统直流滤波器设备暂态应力时,至少必须考虑三种典型故障类型;直流极 线对地短路;直流极线上侵人操作波;直流线路故障后的再启动 直流极线对地短路 高压电容器被预充电至直流母线避雷器操作冲击保护水平 电容器充电之后,将电容器高压 端对地短路,即;滤波器通过一个故障等效电感放电 由于故障点位置不同,该电感的取值也 将随之变化 直流滤波器避雷器、换流站内的接地网、中性母线电容器及中性母线避雷器为故 障电流提供回路 通过计算,可以获得滤波器元件及避雷器的放电电流及吸收能量等 低压 电容器预充电对计算结果没有明显影响,因而在计算时低压电容器可不充电 可以对故障等 效电感取不同的值,以找出最苛刻情况下滤波器元件及避雷器所承受的应力,取值范围在几个 AH到几个mH之间 直流极线上侵人操作波 在直流极母线上施加一个(250/2500)4s的标准操作波,操作波峰值应等于直流极母线避雷 器操作冲击保护水平 直流线路故障后的再启动 直流线路对地故障之后,直流线路保护会尝试几儿次重新启动,这样,如果故障点还未消失,再启 动的时候,就会使故障重现,从而增加避雷器的吸收能量 因此,确定避雷器的吸收能量时,必 须考虑直流线路或直流母线故障后保护重新启动时产生的能量 除首次故障之外,考虑4次 直流保护的重新启动 计算时,首次故障前直流线路电压假设为直流极线的SIPL,也就是说
GB/T25308一2010 DCF中高压电容器予充电至SIPL,然后对地短路 接着有4次重新启动,在前3次重新启动 中,直流线路电压假设为最大直流运行电压,在第4次重新启动中,直流线路电压假设为降压 运行值 避雷器参数的选择 5.3.3.2 直流滤波器支路通常设有避雷器,对于双调谐滤波器,避雷器通常接于高压电抗器的高压端子与地 之间,以及低压电抗器两端子之间和高压电抗器两端子之间 如选择三调谐直流滤波器支路,避雷器通 常接于高压电抗器的高压端和电流互感器的低压端之间,以及低压电抗器的两端子之间 避雷器的选择需考虑以下因素: 被保护设备期望的最大绝缘水平; 避雷器最大持续运行电压(McOV),包括谐波成分 -滤波器放电时,在避雷器上出现的最大峰值电流 -滤波器放电时,避雷器吸收的能量 5.3.3.2.1计算避雷器最大持续运行电压(McoV)及参考电压(U 避雷器的参考电压不应低于被保护设备应该承受的额定稳态运行电压及短时运行电压 施加于直 流滤波器避雷器上的电压包括基波及谐波,对于避雷器F1(见A.1)来说还包括直流电压 计算避雷器 的最大持续运行电压(Mco),需考虑最严重的基波和谐波电压组合 用式()可求出避肃器的持续 运行电压 U.cos(not十 11 U()=Uknetna" O 式中: U( 避雷器的MCOV; 中性母线直流电压; Ude.meum 谐波次数 n1 U 谐波电压 基波角速度; wn 时间; -每次谐波的初相角 对于与电抗器并联的避雷器来说,Uam取为零 不同运行情况下,初相角(p.,)是变化的，一个保守的方法是对基波及所有被考虑的谐波,初相角 -)都取为零 这就得到-个峰值电压(-0,w/.开/,等),大小等于能加于避雷器上的直流电 Pn 压,基波及谐波电压幅值的算术和 实际相角不可能全部为零,因而,施加于避雷器上的电压幅值要低 得多 这种考虑是非常保守的 避雷器的最大持续运行电压在前面滤波器稳态应力计算时求出 对于滤波器避雷器,最大持续运行电压方均根值(直流、基波和谐波电压的算术和)与参考电压 U.)方均根值之间的关系见式(12): Mco U.= (12) 式中,系数质与主导频率有关,需要与避雷器厂家协商确定,一般为0.6~0.8. 按避雷器的持续运行电压(Mco求出的避雷器参考电压(U.),还需对避雷器放电电流及吸收能 量进行校验 5.3.3.3避雷器放电电流和吸收能量 避雷器参考电压越低,放电电流就越大 对于初步选定的避雷器参数,通过计算可以求出避雷器的
GB/T25308一2010 放电电流及能量 确定避雷器参数的步骤是一个反复调整优化的过程 采用不同的避雷器参考电压(Ua),经过多次 反复计算,才能最终确定避雷器参数 5.3.4绝缘水平 保护水平和耐受水平应通过以下方式确定 按照5.3.3.1三种故障工况计算出避雷器的保护水平; 在避雷器保护水平上加上绝缘裕度,可确定出最终的滤波器元件耐受水平 直流滤波器部件设计要求 6 电容器 设计要求 直流滤波电容器组的额定值 6.1.1额定电压 高压电容器组额定电压见式(13): l=AxU十厄×u. (13) 式中: U” 电容器组的最大持续直流电压; 第n次谐波电压(方均根值); U 直流电压分布不均匀系数,一般取1.11.3. 直流滤波器用低压电容器组额定电压的确定见GB/T11024.1 6.1.2额定电流 额定电流由式(14)给出: (14 IN 式中: 第n次谐波电流(方均根值) 6.1.3额定容量 额定容量由式(15)给出: .(15 QN 式中 Q n次谐波产生的容量 6.1.4电容器单元的最大持续直流电压(U, 电容器单元的最大持续直流电压(U.)由式(16)给出 10o
GB/T25308一2010 U U，= 16 ( S 式中: U 电容器组的最大持续直流电压; s 电容器组中电容器单元的串联段数 6.1.5电容器单元的额定电压(U、 电容器单元的额定电压(U、)由式(17)给出 U .(17 U 式中: 电容器组的额定电压; UN S -电容器组中电容器单元的串联段数 电容器单元的额定电流( 6.1.6 电容器单元的额定电流(I)由式(18)给出 N (18) IN= p 式中: -电容器组的额定电流 lN -电容器串联段中电容器单元的并联数 进一步内容见附录C 6.2电抗器 6.2.1额定值 滤波器电抗器额定电压为电抗器两端的基波电压(方均根值)和各次谐波电压(方均根值)的算术 和 滤波器电抗器的额定电流为基波电流和各次谐波电流的方均根值 6.2.2直流滤波器电抗器的一般要求 通常采用低噪音的干式空心电抗器 用于直流滤波器的电抗器,其结构应根据GB/T10229的规定进行设计,绝缘等级应为B级干式 直流滤波器电抗器在相应的负载条件和相应的环境温度下其热点温升应满足 直流滤波器电抗器连续额定负载;热点温升<70K; 直流滤波器电抗器短时过载;热点温升<90K 直流滤波器电抗器在连续额定负载下热点温度最高不应超过110C,短时过负载下热点温度最高 不应超过130C 电抗器应具有足够的机械强度以便在运行中和安装中能承受规定的机械应力而不损坏或降低使用 寿命 电抗器装有吊孔,便于快速安装和更换 如果需要,可配有载调节抽头,便于滤波器的初始调谐 空气冷却、空气绝缘的电抗器应适合户外安装,采用的安装方式应使得相间或滤波器臂之间的相互 耦合不会对滤波器性能产生不利影响 安装时应充分注意防止任何磁导材料或导体材料形成的闭合回 路因位于电抗器磁场内而发生过热现象
GB/T25308一2010 进一步内容见附录D 6.3电阻器 6.3.1额定值 电阻器的额定电流(方均根值)为基波和各次谐波电流的均方根值 6.3.2 -般要求 直流滤波器电阻器采用无感设计 电阻器上配有吊孔便于快速安装和更换,同时提供防鸟害的保护措施 电阻器的结构具有足够的强度,以便在运行和安装中能承受所规定的机械力而不发生损坏或降低 使用寿命 进一步内容见附录E 6 避雷器 直流滤波器避雷器宜选用无间隙金属氧化物避雷器 选择金属氧化物避雷器时,应考虑到避雷器的连接方式,可能出现的过电压倍数等 金属氧化物避雷器应符合GB/T22389的有关规定 6.5电流互感器 根据直流滤波器保护、测量的需要,通常在每个直流滤波器支路安装有电流互感器 电流互感器应满足GB1208的要求 6.6隔离开关 隔离开关具备开断额定谐波电流的能力 隔离开关性能应满足GB1985的要求 6 接地开关 直流滤波器高低压侧均应装设接地开关 接地开关性能应满足GB1985的要求 试验 7.1试验要求 7.1.1概述 本节给出了对直流滤波器整体及元件的试验要求 直流滤波器的试验分为构成直流滤波器各元件 的试验及直流滤波器的现场试验,其中,元件试验包括;例行试验、型式试验及特殊试验,应符合各自相 应的标准 7.1.2试验条件 直流滤波器的全部试验和测量,除另有规定者外,均应在下列条件下进行 环境空气温度为5C35C 如需校正,则以20C时之值为准 12
GB/T25308一2010 试验时,滤波器的温度应与环境空气温度一致,滤波器在不通电状态下在恒定的环境空气温度中放 置适当长的时间后,即认为滤波器的温度与空气温度一致 试验时的环境空气温度应作记录 试验和测量所使用的交流电压的频率应为(50士0.5)Hz,其波形应为总电压畸变率不大于2%的正弦波 7.2元件试验 7.2.1电容器 7.2.1.1例行试验 7.2.1.1.1外观检查 GB/T209932007中的2.3适用 7.2.1.1.2电容测量 1测量程序 GB/T209932007中的2.4.1适用 2)电容偏差 GB/T20993一2007中的2.4.2适用 7.2.1.1.3电容器损耗角正切(tan)测量 1测量程序 GB/T209932007中的2.5.1适用 2)损耗要求 GB/T20993一2007中的2.5.2适用 7.2.1.1.4端子间电压试验 (GB/T209932007中的2.6适用 7.2.1.1.5端子与外壳间交流电压试验 GB/T209932007中的2.7适用 7.2.1.1.6内部均压电阻测量 GB/T20993-2007中的2.8适用 7.2.1.1.7密封性试验 GB/T20993一2007中的2.9适用 7.2.1.1.8短路放电试验 GB/T209932007中的2.10适用 7.2.1.2型式试验 热稳定性试验 7.2.1.2.1 7.2.1.2.1.1概述 本试验是用来 13
GB/T25308一2010 -确定电容器在过负荷条件下的热稳定性; -确定电容器获得损耗测量再现性的条件 7.2.1.2.1.2测量程序 GB/T20993一2007中的2.11.2适用 7.2.1.2.2端子与外壳间交流电压试验 GB/T20993一2007中的2.12适用 7.2.1.2.3 端子与外壳间雷电冲击电压试验 GB/T209932007中的2.13适用 7.2.1.2.4短路放电试验 GB/T209932007中的2.14适用 7.2.1.2.5电容随频率和温度的变化曲线测量 GB/T20993一2007中的2.15适用 7.2.1.2.6极性反转试验 GB/T209932007中的2.16适用 7.2.1.2.7电容器损耗角正切(tan)测量 GB/T209932007中的2.17适用 7.2.1.2.8局部放电试验 GB/T20993一2007中的2.18适用 7.2.1.2.9内部熔丝的隔离试验 GB/T209932007中的2.19适用 7.2.1.2.10套管及导电杆受力试验 GB/T209932007中的2.20适用 7.2.2电抗器 通用试验条件GB/T10229一1988中的33.1适用. 试验结果需要温度修正时,参考温度为6.2.2中定义的温度值 试验对象为一台完整的电抗器,包 括附件 7.2.2.1例行试验 7.2.2.1.1绕组电阻的测量 (GB1094.1一1996中的l0.2适用 14
GB/T25308一2010 7.2.2.1.2电感测量 GB/T102291988中的33.4适用 对于设有分接头的电抗器,应在最大,最小和额定电感抽头位置测量电抗器的电感值,其他可调电 抗器,在极限调节情况下进行测量 7.2.2.1.3感应耐压试验 GB/T10229一1988中的33.5适用 7.2.2.1.4品质因数的测量 GB/T102291988中的33.6适用 7.2.2.1.5损耗测量 GB/T102291988中的33.7适用 7.2.2.2型式试验 7.2.2.2.1 温升试验 1988中的33,8适用 GB/T10229 7.2.2.2.2雷电冲击试验 GB/T1094.32003中的第12章适用 本试验仅适用于装有分接头的电抗器,其他可调电抗器及装有或准备装外罩的电抗器 对于装有分接头的电抗器,在最大及最小电感抽头位置进行试验,其他可调电抗器,则在最大及最 小极限调节值下进行试验 7.2.3电阻器 7.2.3.1例行试验 7.2.3.1.1电阻值的测量 环境温度下,在直流及工频下分别测量电阻值,可忽略负载 测量结果加上温升引起的电阻变化 电阻值还应确保在规定的误差范围之内 7.2.3.1.2工频耐压试验 在电阻网与外罩之间施加1min工频耐受电压 试验时电阻网与外罩壳之间的连接应断开 如果对电阻组件进行试验,试验电压应按式(19)和式(20)确定 一xA(电阻器中点与外罩壳连接 19 Ues= 必 U.=旦×k(电阻器中点不与外罩壳连接 20 式中: U 整个电阻的工频耐压; 整个电阻中串联的组件数; 考虑组件之间电压非线性分配系数 15
GB/T25308一2010 7.2.3.2型式试验 7.2.3.2.1 电感值测量 在滤波器支路额定调谐频率下测量电阻器的电感值,电感值应在规定的范围之内 7.2.3.2.2电阻值测量 a)冷态电阻值 在直流、工频及额定谐波频率下分别测量电阻值,温度校正之后,其值在工程技 术数据规定的误差范围之内 温升试验前,后,分别在环境温度下测量电阻值,电阻值的变化 不允许超过士2% 热态电阻值 标称电流下的电阻值应在工程技术数据规定的误差范围之内,最大持续电流下 b 的电阻值应在技术数据规定的误差范围之内 通过测量电阻器两端电压及流过电阻器的电流可以计算出电阻值 7.2.3.2.3温升试验 在额定频率下,对于电阻值变化小于士1%的电阻器,试验电流按工程技术数据中的数值 在额定频率下,对于电阻值变化大于士1%的电阻器,试验电流应按下列规定确定 -标称和最大连续电流 试验应在标称电流及最大连续电流下完成 -短时电流 短时电流线性升降时.校验电阻器的定值 校验可通过试验,或试验所得的时间常数通过计算进 行 时间常数可以通过施加适当的过负荷电流测量得到 等效的试验电流按式(21)计算得到 (21 1R=×R十习I'×R 式中: 等效试验电流(50H2); 在试验电流频率下的电阻值; R 在基波频率下的电阻值 R 最大连续基波电流; I 最大连续n次谐波电流: I 在n次谐波下的电阻值 R 在常温及与安装环境相类似的条件下完成试验 试验持续时间为在温度达到稳态值情况下再加 0.5h,但持续时间最短不小于1h 温度测量点(但不限于这些)包括 -实际电阻元件 内部绝缘子; 套管， 电阻网的金属支撑材料; 顶棚; 排气网 排出空气 -环境温度 16
GB/T25308一2010 稳定状态规定为5倍时间常数后的状态,测量点由用户与制造商双方协商决定 电阻元件的平均 温升由热运行试验的实测数据计算得到 平均温度的计算方法提交给用户,并得到认可 最高温度不能超过工程技术数据的规定值 在试验结束时测量温度,并且校正到20C 7.2.3.2.4雷电冲击耐压试验 下列雷电冲击波加到电阻器的高压端子上,低压端子接地 半电压,正,负极性各1次; 全电压,正,负极性各15次 被形采用标准雷电冲击被.即(L.2/50)4 如果由于电阻值小,无法得到适合的被形,优先保证波 前时间,但波尾时间不能短于5 对电阻模块进行试验,试验电压规定见式(22) As U × U 22 式中: 整个电阻的雷电冲击电压; 整个电阻中串联的组件数 -考虑组件之间电压非线性分配系数 7.3直流滤波器现场试验 7.3.1电容器试验 直流滤波器用电容器应进行下列各项试验 7.3.1.1 外观检查 GB/T209932007中的2.3适用 7.3.1.2绝缘电阻测量 GB/T20993一2007中的2.22适用 7.3.1.3电容测量 GB/T209932007中的2.23适用 7.3.1.4耐压试验 GB/T209932007中的2.24适用 7.3.1.5电容器损耗角正切(tan)测量 (GB/T20993一2007中的2.25适用 7.3.1.6耐压后复测电容值 GB/T209932007中的2.26适用 7.3.2 电抗器试验 直流滤波器的电抗器应进行下列各项试验 7.3.2.1绕组直流电阻测量 实测直流电阻值与同温下出厂试验值相比,应无明显差别 17
GB/T25308一2010 7.3.2.2电感测量 实测电感值与出厂试验值相比,应无明显差别 7.3.2.3支柱绝缘子绝缘电阻测量 应用2500V兆欧表测量支柱绝缘子的绝缘电阻,绝缘电阻值不应低于500MQ 7.3.3 电阻器试验 直流滤波器的电阻器应进行下列各项试验 7.3.3.1 直流电阻测量 实测直流电阻值与同温下出厂试验值相比,应无明显差别 7.3.3.2绝缘电阻测量 实测绝缘电阻值与出厂试验值相比,应无明显差别 7.3.4滤波器调谐试验 对于品质因数等于或大于10的滤波器来说,安装完毕之后都需要进行滤波器的冷态调谐,换流站 直流滤波器也不例外 通过调整滤波器元件参数,补偿元件制造公差及温度引起的元件值偏差,从而确 保滤波器在整个运行温度范围之内都处于较理想的调谐状态,满足滤波性能要求 -般情况下,通过改变电抗器分接头位置,调整电感值,实现滤波器的调谐 各别情况下,通过调配 电容器组中的各台电容器,改变电容器组总的电容值,实现滤波器的调谐 7.3.4.1调谐方法 可采用两种不同的方法实现对滤波器的调谐,分别为相角测量法和阻抗幅值测量法 相角测量法 较为常用,若不特别说明,以后所说的测量方法均指相角测量法 7.3.4.1.1相角法 测量滤波器回路阻抗相角,当相角等于零时,滤波器就处于最佳调谐状态 7.3.4.1.2阻抗幅值法 测量滤波器回路阻抗幅值,当阻抗幅值达到最小(串联回路)或达到最大(并联回路)时,滤波器就处 于最佳调谐状态 电容器的电容值随温度的变化而变化,因此,在滤波器调试时,要补偿环境温度变化引起的电容值 变化,这可借助于调谐图来实现 调谐图显示出了一个滤波器的调谐频率随环温变化而变化的关系 调谐图可以在滤波器开始调试之前绘出来 在更换滤波器电抗器或大部分电容器后,应重新对滤波器支路进行调谐 测量滤波器的调谐频率,应符合设计的要求 7.3.5滤波器通电试验 测量直流滤波器总电流、分支电流和不平衡电流,并与设计值相比较 18
GB/T25308一2010 结构和导体要求 8.1防腐蚀层 直流滤波器各分设备及其构架的金属外露表面应有可靠的防腐蚀层 母线和连接线 8.2.1主回路母线和连接线 主回路母线的长期允许电流应不小于1.5倍额定电流;单台电容器单元之间的连接线长期允许电 流应不小于1.5倍单台电容器额定电流;其余连接线按相应电路的额定工作电流或机械强度来选择 母线及连接线的连接应牢固,不变形,接触良好,布置憋齐、美观 母线及连接线的材料、连接和布置方式应能满足直流滤波器在正常运行及事故情况下的机械强度 要求; 母线支持绝缘子的机械强度、爬电距离应能满足相应的使用条件要求 8.2.2辅助电路连接线 连接线的截面应符合有关标准规定 连接线的连接应牢固,不应自由晃动,布线应整齐、美观; 连接线的额定电压不得低于相应电路的额定工作电压 8.3电气间隙和爬电距离 直流滤波器内的各种电器设备的电气间隙和爬电距离应符合有关标准的规定 标志 直流滤波器应装设有表明其名称和类型的标识牌,构成滤波器的各分设备应配有符合相应标准的 铭牌 19
GB/T25308一2010 附 录A 资料性附录 高压直流输电系统常用直流滤波器(DCF)结构 A.1双调谐滤波器(Dr) A.1.1双调谐滤波器(Dr)原理接线示意图 见图A.1和图A.2 高乐直流极母线 C十La 中性母线 图A.1双调谐滤波器(DTr)原理接线示意图(方案1) 高压直流极母线 C L. 中性母线 C 图A.2双调谐滤波器(DT)原理接线示意图(方案2 20
GB/T25308一2010 A.2三调谐滤波器(r) 高压直流输电系统三调谐滤波器有3个串联谐振频率,可以同时吸收三种不同频率的谐波,经过等 效变换相当于3个单调谐滤波器,减少了滤波器支路数,基波损耗较小,与3个单调谐相比,电路元件承 受电压小,绝缘水平相应降低,具有显著的优势,而且投资少,经济性好,因此有广阔的发展前景,日益受 到关注 三调谐滤波器(TT)原理接线示意图见图A.3和图A.4 高压直流极母线 Ca F大 中性母线 Ca士 图A.3三调谐滤波器(TT)原理接线示意图(方案3 高压直流极母线 C C F怕 中性母线 十 图A.4三调谐滤波器(Tr)原理接线示意图(方案4 21
GB/T25308一2010 附 录 B 资料性附录 直流滤波器在直流系统中的位置 直流滤波器通常安装在高压直流极母线与中性母线之间,图B.1给出了典型的直流滤波器配置 方案 12/36滤波器 1224涉波卷 7高压直流极母线 LR L 中性母线 图B.1直流滤波器接线图 22
GB/T25308一2010 附 录c 规范性附录 直流滤波器电容器规范 C.1电气要求 C.1.1额定电压 按6.1.1的规定 C.1.2绝缘水平 直流滤波电容器的绝缘水平见表C.1 表c.1直流滤波电容器的绝缘水平 操作冲击 雷电冲击 雷电冲击截波 设备最高电压/kV 额定电压/kV 耐受电压/kV 耐受电压/kV 耐受电压/kV 由具体工程确定 中性母线电容器绝缘水平由具体工程计算确定 c.1.3额定电流 按6.1.2的规定 C.1.4用于噪声计算的电流 按5.3.2.2的规定 C.1.5暂态应力 按5.3.3的规定 C.1.6过负荷 (GB/T20993一2007中的第5章适用 C.1.7额定电容 直流滤波电容器和中性母线电容器的额定电容由具体工程计算确定 C.1.8电容偏差 高压电容器C,低压电容器C/C、中性母线电容器的偏差不大于工程文件规定值 C.1.95mi后剩余电压 要求5min后C/C/C，剩余电压不大于工程文件规定值 23
GB/T25308一2010 C.2设计和结构要求 电容器按GB/T11024.1的规定进行设计、,选取额定值参数并进行试验 C.2.1电容器组 GB/T20993一2007中的3.1适用 C.2.2电容器台架 GB/T20993一2007中的3.2适用 C.2.3电容器单元 GB/T209932007中的3.3适用 c.2.4保护 GB/T209932007中的3.4适用 C.2.5噪声 GB/T20993一2007中的3.5适用 C.2.6机械设计 GB/T209932007中的3.6适用 C.2.7绝缘子 GB/T20993一2007中的3.7适用 C.2.8端子 GB/T20993一2007中的3.8适用 c.2.9爬电距离 GB/T20993一2007中的3.9适用 C.2.10无线电干扰(RIV)设计 GB/T20993一2007中的3.10适用 C.2.11焊接 GB/T209932007中的3.l1适用 c.2.12表面处理 GB/T20993一2007中的3.12适用 24
GB/T25308一2010 C.3安全要求 C.3.1放电器件 GB/T20993一2007中的6.1适用 C.3.2外壳连接 GB/T209932007中的6.2适用 C.3.3环境保护 (GB/T209932007中的6.3适用 c.3.4其他安全要求 GB:/T209932007中的6.4适用 标志 C.4.1电容器单元铭牌 GB/T20993一2007中的7.1适用 c.4.2电容器组铭牌 GB/T209932007中的8.1适用 C.4.3警告牌 GB/T20993一2007中的7.2和8.2适用 C.5故障率和损耗 保证电容器单元的最大故障率为0.1%/年,损耗角正切tan由双方协商确定 C.6可靠性 电容器单元的MTBF(MeanTimeBetwenFalure);8.16X106h 试验 c.7.1试验要求 c.7.1.1概述 本章给出了对电容器单元的例行试验,型式试验和现场试验要求及对电容器组的特殊试验要求 C.7.1.2试验条件 除对特殊的试验或测量另有规定外,电容器介质的温度应在十5C十35C范围内 25
GB/T25308一2010 当必须进行校正时,使用的参考温度为十20C,但制造商和用户之间另有协议时除外 如果电容器在不通电状态下在恒定环境温度中放置了适当长的时间,则可认为电容器的介质温度 与环境温度相同 如果安装在高于1000m处,其外绝缘试验电压按GB311.1进行校正 C.7.1.3试验总则 耐压试验中任何一个元件损坏,都将视为整台电容器未通过试验;在其他试验中,如果任何一项参 数不满足设计要求,都将视为整台电容器未通过该试验 C.7.2试验分类 试验分为:例行试验、型式试验、现场试验和特殊试验 C.7.2.1例行试验 按7.2.1.1的规定 C.7.2.2型式试验 按7.2.1.2的规定 C.7.2.3特殊试验 c.7.2.3.1最高内部热点温度试验 GB/T209932007中的2.27适用 c.7.2.3.2抗震试验 GB/T209932007中的2.28适用 c.7.2.4现场试验 现场试验主要是用户在安装前所需进行的试验,此项试验的目的是检验电容器在运输中有否受到 损伤,以确保要安装的电容器是良好的 按7.3.1的规定 C.7.2.5特殊试验 除完成上述相应试验外,按用户与制造商双方协议进行以下校核 c.7.2.5.1外部电晕 应对是否满足无外部电晕的技术要求予以校核 如无其他判据时,渊到的无线电干扰电压(RIv)不高于2500AV可认为满足要求 " 取高压端子与 地间的最大持续电压U儿乘以1.1/区倍的工颜交流电压为试验电压 而端子间的外部连接方式选自制造商提出的方案 C.7.2.5.2噪音干扰 噪音干扰应满足设计要求 如进行现场噪音干扰试验,可用噪声频谱分析仪进行测量,读取各点噪音干扰测值中的最高值 也 26
GB/T25308一2010 可提出电容器组的噪音水平的计算报告及按已运行的相似电容器组的现场实测结果的对比分析报告 C.8直流滤波器电容器技术参数 直流滤波器电容器技术参数见表C.2 表C.2直流滤波器电容器技术参数 电容器技术要求 单 位 25C介质温度下额定电容值(C、 AF 制造误差 % % 温度从最低到最高电容值变化范围 额定谐波频率 Hz 电压: 电容器组额定电压,持续(Um kV kV 最大持续直流电压(U) n/kV 主要谐波 最小爬距 端子之间 高压端对地 mmm 低压端对地 mm 外部电晕试验电压 kV 电流: 额定电流 n/A 最大连续电流下的主要谐波 噪声要求 用于噪声计算的主要谐波电流 n/A 最大噪声水平 dB V 绝缘水平: 操作冲击耐受水平(sIwL): kV 高压端对地 k 两端之间 kV 低压端对地 k 雷电冲击耐受水平(LIWL): kV 高压端对地 kV 低压端对地 kV 27