2016高压直流换流站设计规范.docx
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1、高压直流换流站设计规范目次ii1 总则12 术语23 站址选择44 交流系统基本条件及直流输电系统的性能要求54.1 交流系统基本条件54.2 直流输电系统的性能要求55 换流站电气设计85.1 电气主接线85.2 换流站过电压保护、绝缘配合及防雷接地105.3 污秽水平及直流外绝缘设计115.4 主要设备选择115.5 站用电系统135.6 电气设备布置136 控制和保护156.1 一般规定156.2 监控系统156.3 直流控制156.4 直流系统保护166.5 交流保护和安全自动装置166.6 辅助二次系统176.7 二次设备布置187 调度自动化及通信197.1 调度自动化197.2
2、通信设计198土建218.1站区规划及总布置218.2建筑238.3结构289采暖、通风和空气调节319.1采暖319.2通风319.3空气调节3210水工3410.1 给水系统3410.2 排水系统3410.3 阀冷却系统3411消防3611.1 火灾探测报警系统3611.2 灭火系统3612 噪声控制和节能3712.1 噪声控制3712.2节能37附录 A 交流系统谐波干扰指标38附录 B直流线路等效干扰电流计算40本规范用词说明42引用标准名录43条文说明45CONTENTS1 General provisions12 Terms23 Site selection for convert
3、er station44 Basic conditions of AC system and performance requirements for DC transmission system54.1 Basic conditions of AC system54.2 Performance requirements for DC transmission system.55 Electrical design85.1 Main circuit of converter station85.2 Over voltage protection, insulation coordination
4、 ,lightning protection and grounding of converter station105.3 Design for external insulation of equipment in converter station115.4 Selection of the major equipment115.5 Auxiliary power system135.6 Layout of electrical equipment in converter station136 Control and protection design156.1 General pro
5、visions156.2 Computer monitoring system156.3 DC control system156.4 DC protection system166.5 AC protection system166.6 Auxiliary system176.7 Layout of control and protection equipment in converter station187 Dispatching automation and communication197.1 Dispatching automation197.2 Communication198
6、Construction218.1 General plane layout and vertical arrangement218.2 Construction238.3 Structures289 Heating, ventilation and air conditioning system319.1 Heating system319.2 Ventilation system319.3 Air conditioning system3210 Water supply and drainage system3410.1 Water supply system3410.2 Water dr
7、ainage system3410.3 Valve cooling system3411 Fire detection and fire suppression system3611.1 Fire detection system3611.2 Fire suppression system3612 Noise control and energy conservation measures3712.1 Noise Control measures3712.2 Energy conservation measures37Appendix A Definitions of AC harmonic
8、disturbance index38Appendix BEquivalent interference current calculation of DC transmission line40Term explanation42List of quoted standards43Addition:Explanation of provisions451 总则1.0.1 为规范高压直流换流站设计,使换流站的设计符合国家的有关政策、法规,达到安全可靠、先进适用、经济合理、环境友好的要求,制定本规范。1.0.2 本规范适用于每极一个 12 脉动阀组接线的两端高压直流输电系统换流站和背靠背换流站工
9、程的设计。1.0.3 高压直流换流站设计应结合工程特点,采用具备应用条件的新技术、新设备、新材料、新工艺。1.0.4 高压直流换流站的设计应采取切实有效的措施节约用地、保护环境、满足劳动安全要求。环境保护、水土保持及劳动安全卫生设施应与主体工程同步设计。1.0.5 高压直流换流站的设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。432 术语2.0.1 换流器converter换流站中用以实现交、直流电能相互转换的设备,也称换流阀组。通常由换流阀连接成一定的回路进行换流。换流器采用一个或者多个三相桥式换流电路(也称为 6 脉动换流器或6 脉动换流阀组)串联或并联构成。两个相差 30的 6
10、脉动换流器串联可构成一个 12 脉动换流器,或称 12 脉动换流阀组。改变换流阀的触发相位,换流器既可运行于整流状态,也可运行于逆变状态,其中将交流电变换成直流电的称为整流器,将直流电变换成交流电的称为逆变器。整流器与逆变器设备基本相同,统称为换流器。本规范中出现的“阀组”如无特殊说明则专指 12 脉动换流阀组。2.0.2 换流阀converter valve直流输电系统中为实现换流所用的三相桥式换流器中作为基本单元设备的桥臂,又称单阀。现代直流输电采用的半导体换流阀是半导体电力电子元件串(并)联组成的桥臂主电路及其合装在同一个箱体中的相应辅助部分的总称。2.0.3 二重阀double val
11、ve unit对于一个 12 脉动阀组接线,12 脉动阀组由 2 个 6 脉动阀组串联组成,一个 6 脉动阀组每相又由 2 个换流阀臂构成,结构上每相 2 个阀臂紧密连接在一起组成的阀塔称为二重阀。2.0.4 四重阀quadruple valve unit对于一个 12 脉动阀组接线,12 脉动阀组由 2 个 6 脉动阀组串联组成,一个 6 脉动阀组每相又由 2 个换流阀臂构成,结构上每相 4 个阀臂紧密连接在一起组成的阀塔称为四重阀。2.0.6阀厅valve hall安装换流阀的建筑物。它是换流站中的主要建筑物。换流站阀厅布置一般以 12 脉动换流器单元为单位,一个阀厅布置一个换流器单元的换
12、流桥和相关设备。2.0.8 运行控制模式operational control mode为使换流站运行参数保持在预期的值而对换流器单元、极或换流站采取的控制模式。2.0.9 附加控制模式additional control mode为有助于与换流站相连的交流系统运行参数保持在预期的值而对换流器单元、极或换流站采取的控制模式。2.0.10 主导站/从控站master station/slave station两端直流输电系统的一个换流站被定义为主导站,与主导站相对的另一个换流站被定义为从控站。主导站的控制系统接收调度或站内运行人员下达的控制指令,并将该指令通过直流远动系统传送至从控站。,通常选择
13、整流站为主导站。主导站从控站可以在直流远动系统完好条件下进行转换。2.0.11 直流远动系统telecontrol system用于对必须在两端换流站之间交换的直流系统控制信号、保护信号、运行信号和监视信号进行信号传输和数据处理的系统。2.0.12 极控制pole control用于换流站一个极的控制、监视的设备,通常情况包括控制系统主机、IO 单元以及现场总线等。2.0.13 背靠背换流单元back to back converter unit背靠背换流站站内实现交流-直流-交流两次换流转换的设备连接组成的基本单元。由整流和逆变两侧换流器及与其配套的换流变压器、平波电抗器、保护和开关设备以及
14、其它必要的辅助设备等连接所构成。3站址选择3.0.1 站址选择除应符合现行电力行业标准220kV750kV 变电站设计技术规程DL/T 5218 有关站址选择的规定外,还应结合高压直流换流站的工艺特点,根据电力系统规划、城乡规划、污秽情况、水源、交通运输、土地资源、环境保护和接地极极址等多种因素的要求,通过技术经济比较分析确定。3.0.2 站址选择应满足换流站在电力系统中的地位和作用。整流站宜靠近电源中心,逆变站宜靠近负荷中心。当同一地区有多个换流站时,站址选择应分析各换流站之间的电气距离、共用接地极及外力破坏等因素对电力系统的影响。3.0.3 站址应避开各类严重污染源。当完全避开严重污染源有
15、困难时,换流站应处于严重污染源的主导风向上风侧,并应对污染源的影响进行评估。3.0.4 站址选择应符合现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011、岩土工程勘察规范GB50021 的规定。3.0.5 站址应与邻近设施、周围环境相互协调,站址距飞机场、导航台、卫星地面站、军事设施、通信设施以及易燃易爆设施等的距离应符合现行国家有关标准的规定。3.0.6 换流阀采用循环水外冷却方式时,站址附近应有可靠水源,其水量及水质应满足换流站生产用水、消防用水及生活用水要求。供水水源应避免或减少与其他用水发生矛盾,当采用地表水作为供水水源时,其设计枯水流量的保证率不应低于 97%,并应保证水质的稳定性。3.0.
16、7 站址位于常年气温较低、水资源匮乏地区时,宜结合相关专业的要求,选择气候条件和全年主导风向适宜采用空气冷却设备的站址,为换流阀冷却方式采用空冷设备创造条件。3.0.8 站址宜选择在货运铁路、等级公路和可通航河流等交通线路附近,交通运输条件应满足换流变压器及平波电抗器等大件设备的运输要求。4 交流系统基本条件及直流输电系统的性能要求4.1 交流系统基本条件4.1.1 交流系统基本数据应包括下列内容:1 换流站交流母线电压和频率变化范围;2 换流站交流侧短路电流水平;3 负序工频电压及背景谐波电压;4 故障清除时间及单相重合闸时序。4.1.2 直流输电系统研究所需的等值交流系统应包括下列内容:1
17、 用于 AC/DC 仿真模拟研究的等值系统;2 用于 AC/DC 系统电磁暂态特性研究的等值系统;3 用于无功投切和工频过电压研究的等值系统;4 用于交流滤波器性能计算的等值阻抗。4.2 直流输电系统的性能要求4.2.1 直流输电系统的额定参数应包括额定功率、额定电流和额定电压。4.2.2 直流输电系统的过负荷能力应包括连续过负荷能力、短时(2 小时)过负荷能力和暂态过负荷能力。4.2.3 直流输电系统允许的最小直流电流不宜大于额定电流的 10%。4.2.4 在不额外增加无功补偿容量的前提下,直流输电系统任一极都应具备降低直流电压运行的能力。降压运行的电压值宜为额定电压的 7080。4.2.5
18、 两端高压直流输电系统的功率倒送能力应根据系统要求确定。背靠背换流站应同时具备功率正送和功率倒送的能力。4.2.6 两端高压直流输电系统应具备下列基本运行方式:1) 双极运行方式;2) 单极大地返回运行方式;3) 单极金属回线运行方式。4.2.7 无功补偿及电压控制应符合下列要求:1 整流站宜充分利用交流系统提供无功的能力,不足部分应在站内安装无功补偿设备; 逆变站的无功功率宜就地平衡。当直流小负荷运行方式因投入交流滤波器引起容性无功过剩时,可利用交流系统的无功吸收能力;2 无功补偿设备应根据换流站接入的交流系统的强弱,选择采用并联电容器、静止补偿器和同步调相机。当采用并联电容器作为无功补偿设
19、备时,应与交流滤波器统一设计;3 无功补偿设备宜分成若干个小组,且分组中应至少有一小组是备用;4 无功补偿设备分组容量除应满足无功平衡的要求外,还应符合下列要求:1) 投切单组无功补偿设备引起的稳态交流母线电压变化率应在系统可以承受的范围之内,且不应导致换流变压器有载调压开关动作;2) 任一组无功补偿设备的投切,不应改变直流控制模式或直流输送功率,不应引起换相失败,不应引起邻近的同步电机自励磁。5 无功补偿设备的额定无功容量宜按交流系统的长期运行电压计算。4.2.8 直流输电系统不应与邻近的发电机产生次同步谐振。4.2.9 交流系统谐波干扰指标及滤波应符合下列要求:1 换流站交流母线上谐波干扰
20、指标可采用单次谐波的畸变率、总有效谐波畸变率和电话谐波波形系数来表征。交流系统谐波干扰指标定义应符合本规范附录 A 的规定,谐波次数应计算到 50 次。对 220kV 及以上的交流系统,用于滤波设计的谐波干扰指标应符合下列要求:1) 单次谐波的畸变率, 奇次不宜大于 1.0%(其中 3 次和 5 次可不大于 1.25%),偶次不宜大于 0.5%;2) 总有效谐波畸变率不宜大于 1.75%;3) 电话谐波波形系数不宜大于 1.0%。2 交流滤波器的配置应根据换流站产生的谐波和交流系统的背景谐波以及谐波干扰指标确定。4.2.10 直流系统谐波干扰指标及滤波应符合下列要求:1 直流系统谐波干扰指标可
21、采用直流线路等效干扰电流来表征。直流线路等效干扰电流的计算应符合本规范附录 B 的规定,谐波次数应计算到 50 次;2 两端高压直流输电系统,宜在换流站的直流侧配置直流滤波器。直流系统谐波干扰指标及直流滤波器的配置应根据直流线路沿线通信线路的实际情况和通信干扰杂音电动势的标准确定;3 当直流系统中存在非特征谐波的激励源和谐振点时,应采取相应的限制措施。4.2.11 换流站产生的电力线载波干扰应符合现行国家标准单边带电力线载波系统设计导则GB/T 14430 的规定。4.2.12 换流站损耗的确定应符合现行国家标准高压直流换流站损耗的确定GB/T 20989的规定。4.2.13 换流站的可听噪声
22、应符合现行国家标准高压直流换流站的可听噪声GB/T 22075的规定。4.2.14 直流输电系统可靠性的设计目标值应符合下列要求:1 两端高压直流输电系统1) 强迫能量不可用率不宜大于 0.5%;2) 计划能量不可用率不宜大于 1.0%;3) 单极强迫停运次数不宜大于 5 次/极年;4) 双极强迫停运次数不宜大于 0.1 次/年。2 背靠背换流站1) 强迫能量不可用率不宜大于 0.5%;2) 计划能量不可用率不宜大于 1.0%;3) 背靠背换流单元强迫停运次数不宜大于 6 次/年。4.2.15 直流输电系统的动态和暂态性能应根据系统研究确定。5 换流站电气设计5.1 电气主接线5.1.1 换流
23、站的电气主接线应根据换流站的接入系统要求及建设规模确定。换流站电气主接线的设计范围应符合下列要求:1 两端高压直流输电系统换流站的电气主接线应包括换流器单元接线、交/直流开关场接线、交流滤波器和无功补偿设备接线以及站用电接线。2 背靠背换流站的电气主接线应包括背靠背换流单元接线、交流开关场接线、交流滤波器和无功补偿设备接线以及站用电接线。5.1.2 两端高压直流输电系统换流站和背靠背换流站的换流器应采用 12 脉动阀组接线。5.1.3 换流器单元的接线应根据晶闸管的额定参数、换流变压器的制造水平及运输条件确定。换流器单元宜采用如下两种接线方式:1) 三台单相双绕组换流变压器与一个三相桥式 6
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- 2016 高压 直流 换流 设计规范
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