1、 ICS 29.120.40 K 43 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 10441 2020 混合式高 压直流断 路器 Hybrid HVDC circuit-breaker （报批稿） 2020 - 10 - 23 发布 2020 - 02 - 01 实施 国 家 能 源 局 发布 NB/T XXXXX XXXX I 目 次 前 言 . III 引 言 . IV 1 范围 . 1 2 规范 性引 用文 件 . 1 3 术语 和定 义 . 1 3.1 高 压直 流断 路器 及组 件 . 1 3.2 特 性参 量 . 3 4 正常 和特 殊使 用条 件 . 5 5 额定 值 . 6
2、5.1 概述 . 6 5.2 额 定直 流电 压(U dN ) . 6 5.3 额 定绝 缘水 平 . 6 5.4 额 定直 流电 流(I dN ) . 6 5.5 最 大持 续运 行电 流 . 6 5.6 额 定截 断电 流 . 6 5.7 辅 助和 控制 回路 的额 定电源 电压 . 6 5.8 辅 助和 控制 回路 的额 定电源 频率 . 7 5.9 绝 缘和/或 开合 用的 额 定充入 水平 . 7 5.10 无线 电干 扰电 压水 平(RIV) . 7 5.11 额定 操作 顺序 . 7 6 设计 与结 构 . 7 6.1 概述 . 7 6.2 混 合式 高压 直流 断路 器中液 体
3、的 要求 . 7 6.3 混 合式 高压 直流 断路 器中气 体的 要求 . 7 6.4 抗 震能 力 . 8 6.5 端子 机 械负 荷 . 8 6.6 辅 助和 控制 设备 . 8 6.7 冷 却设 备（ 如有 ） . 8 6.8 铭牌 . 8 6.9 外 壳提 供的 防护 等级 . 8 6.10 爬电 比距 . 8 6.11 火灾 危险 （易 燃性 ） . 9 6.12 电磁 兼容 性（EMC ） . 9 6.13 X 射 线发 射（ 适用 时 ） . 9 6.14 腐蚀 . 9 NB/T XXXXX XXXX II 6.15 冗余 度 . 9 6.16 快速 机械 隔离 开关 装置 .
4、 9 6.17 主通 流支 路/ 转移 支 路电力 电子 阀组 . 9 6.18 强迫 换流 组件 . 9 6.19 能量 吸收 装置 . 10 6.20 供能 设备 . 10 7 型 式试 验 . 10 7.1 总则 . 10 7.2 绝缘 试验 . 11 7.3 无线 电干 扰试 验 . 12 7.4 主回 路电 阻的 测量 . 13 7.5 最大 持续 运行 直流 电 流试验 . 13 7.6 短时 耐受 电流 试验 . 13 7.7 防护 等级 验证 . 13 7.8 密封 试验 . 13 7.9 电磁 兼容 性（EMC ） 试验 . 13 7.10 常温 下的 机械 操作 试验 .
5、13 7.11 端子 静负 载试 验 . 13 7.12 关合 和开 断试 验 . 13 7.13 真空 灭弧 室 的X 射 线试验 程序 . 15 7.14 抗震 试验 . 15 7.15 通信 一致 性测 试 . 15 7.16 冷却 设备 试验 . 15 7.17 能量 吸收 支路 试验 . 15 7.18 供能 设备 试验 . 15 7.19 辅助 和控 制回 路试 验 . 15 8 出厂 试验 . 16 9 混 合式 高压 直流 断路 器 的选用 导则 . 16 9.1 概述 . 16 9.2 混合 式高 压直 流断 路 器额定 值的 选择 . 16 10 查 询、 投标 和订 货时
6、 提供的 资料 . 16 11 运 输、 储存 、安 装、 运行和 维护 规则 . 16 12 安全 . 16 13 产 品对 环境 的影 响 . 16 14 产 品随 行文 件 . 16 附录A （ 资料 性附 录） 混合式 高压 直流 断路 器典 型拓扑 形式 . 18 附录B （ 资料 性附 录） 混合式 高压 直流 断路 器开 断试验 回路 . 25 参 考 文 献 . 26 NB/T XXXXX XXXX III 前 言 本标准 按照GB/T 1.1 2009 给出 的规 则起 草。 本标准 由中 国电 器工 业协 会提出 。 本标准 由全 国高 压开 关设 备标准 化技 术委 员会
7、 （SAC/TC 65 ） 归口 。 本标准 起草 单位 ： 南京 南 瑞继保 电气 有限 公司 、 西 安高压 电器 研究 院有 限责 任公司 、 常州 博瑞 电力 自动化 设备有 限公 司、ABB （中国 ）有限 公司 、 清华 大学 、 山东泰 开高 压开关 有限公 司、中 国电 力科 学 研究院 有限 公司 、 全球 能 源互联 网研 究院 有限 公司 、 西 安交 通大 学 、 国 网陕 西 省电力 公司 电力 科学 研究 院、 南方 电网 科学 研究 院 有限责 任公 司 、 西 安西 电 开关电 气有 限公 司 、 中 国 南方电 网有 限责 任公 司超 高 压输电 公司 检修
8、试验 中心 、 广 东电 网珠 海供 电公 司 、 国网河 北省 电力 有限 公司 电力科 学研 究院 、 新东 北 电气集 团高 压开 关有 限公 司、 清 华四 川能 源互 联网 研 究院、 平高 集团 有限 公司 、 厦门华 电开 关有 限公 司、 中国西 电陕 西宝 光集 团有 限公司 。 本标准 主要 起草 人： 杨兵 、 凌刚、 田恩 文、 方 太勋、 吕玮、 石巍、 孙超、 姚宁、 邓娜、 屈鲁 、 李伟 、 姚斯立 、 王文 勇 、 孙 梅、 刘勇 、 刘 浩军 、 肖风 良、 胡志龙 、 王昊 晴 、 李 强、 陈龙龙 、 何冰 、 高 冲 、 贾 申 利、 刘 志远 、 张
9、 子骁 、 项 彬、 杨 韧、 陈名 、 权 帅峰 、 陈志彬 、 张 长虹 、 黄 忠康 、 陈建 福、 刘尧 、 李 天辉 、 戴通令 、郑 宇宏 、刘 滨、 周雁南 、林 麟、 梁景 璇、 安文元 。 NB/T XXXXX XXXX IV 引 言 高压直 流断 路器 是柔 性直 流电网 的核 心设 备之 一。 根据工 作原 理不 同， 高压 直流断 路器 可分 为 机 械 式、混 合式 和电 力电 子式 三种。 混合 式高 压直 流断 路器主 要由 快速 机械 隔离 开关和 电力 电子 器件 构 成 ， 其特点 是主 要依 靠快 速机 械隔离 开关 承载 电流 ，通 过电力 电子 器件
10、关断 和关 合电流 ，包 括主 通流 支 路 、 转移支 路和 能量 吸收 支路 。 目前，GB/T 38328 2019 对柔性 直流 系统 用高 压直 流断路 器提 出了 共用 的技 术规范 ，NB/T 42107 2017 主要 规范 了机 械式 高压直 流断 路器 的设 计、 试验及 运行 等方 面的 要求 。 本标 准的 制定 是 为 了 填 补 混合式 高压 直流 断路 器标 准方面 的空 白 ， 规 范混 合 式高压 直流 断路 器的 设计 、 试 验及 运行 等 ， 与 其他 标 准共同 搭建 我国 高压 直流 断路器 的标 准体 系。 本标准 所提 出的 针对 混合 式高压
11、直流 断路 器的 技术 条件和 试验 要求 ， 均 基于 柔 性直流 输电 系统 用 高 压直流 断路 器的 科研 成果 ，并参 考了 国内 外高 压直 流输电 工程 的设 计、 运行 及试验 经验 。 NB/T XXXXX XXXX 1 混 合式高 压直流断 路器 1 范围 本标准 规定 了混 合式 高压 直流断 路器 的使 用环 境条 件、 术 语和 定义 、 额 定值 、 设计与 结构 、 型 式 试 验、出 厂试 验、 检验 规则 、标志 、包 装、 运输 及储 存要求 。 本标准 适用 于直 流系 统1.5 kV及 以上 电压 等级 、 户 内使用 的混 合式 高压 直流 断路器 ，
12、 作 为其 设计 、 制造、 试验 、使 用和 检验 的依据 。 2 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 。 GB/T 1094 （所 有部 分） 电 力变 压器 GB/T 1984 2014 高 压交流 断路 器 GB/T 2900.20 2016 电工术 语 高 压开 关设 备和控 制设 备 GB/T 13498 2017 高 压直流 输电 术语 GB/T 22389 2008 高
13、 压直流 换流 站无 间隙 金属 氧化物 避雷 器导 则 GB/T 25091 2010 高 压直流 隔离 开关 和接 地开 关 GB/T 34139 2017 柔 性直流 输电 换流 器技 术规 范 GB/T 38328 2019 柔 性直流 系统 用高 压直 流断 路器的 共用 技术 要求 GB/T 37660 2019 柔 性直流 输电 用电 力电 子器 件技术 规范 3 术语和 定义 GB/T 2900.20 2016 、GB/T 1984 2014 、GB/T 22389 2008 和GB/T 13498 2017 界定的 以及 下列术 语和 定义 适用 于本 文件 。 3.1 高压
14、直 流断 路器 及组 件 3.1.1 高压直 流断 路器 HVDC circuit-breaker 能够关 合、 承载 和开 断直 流运行 电流 ， 并 能在 规定 的时间 内关 合、 承载 和开 断异常 回路 条件 （ 如 短 路条件 ）下 的电 流的 开关 装置。 GB/T 38328 2019 ，定 义3.1 3.1.2 混合式 高压 直流 断路 器 hybrid HVDC circuit-breaker NB/T XXXXX XXXX 2 由快速 机械 开关 和电 力 电 子器件 构成 并主 要依 靠快 速机械 隔离 开关 承载 电流 、 通过电 力电 子器 件 开 断和关 合电 流
15、的 直流 断路 器。 注1 ：主要包括主通流支路、转移支路和能量吸收支路。 注2 ：典型拓扑见附录 A 。 3.1.3 主通流 支路 main branch 由快速 机械隔离 开关 、电 力电子 阀组 （ 如有） 、 强 迫 换流组 件 （如 有） 串联构 成，主 要 用于 承载 直 流系统 额定 电流 、短 时过 负荷电 流和 故障 电流 的回 路。 3.1.4 转移支路 transfer branch 由电力 电子 阀组 、 强 迫换 流组件 （如 有） 构成 ， 并 依 靠电力 电子 器件 实现 直流 系统 电 流的 开断 和 关 合的回 路。 3.1.5 能量吸 收支 路 energy
16、 dissipation branch 一般由 金属 氧化 物避 雷器 串、 并 联构 成， 用于 吸收 储 存在系 统中 的能 量， 并限 制 开断 过 电压 的回 路 。 3.1.6 快速 机 械隔 离开 关 high-speed mechanical disconnector 用于承 载系 统额 定电 流 、 短时过 负荷 电流 和故 障电 流， 并 耐受 混合 式高压 直 流断路 器瞬 态开断电压 和系统 额定 电压 的隔 离开 关。 注：在某些拓扑结构中，还有必要开断主通流支路的电流并承受强迫换流组件产生的电压。 3.1.7 电力电 子单元 power electronics mod
17、ule 由电力 电子 器件 及辅 助部 件串并 、 联 组成 的基 本单 元。 3.1.8 主通流 支路 电力 电子 阀组 power electronics valve in main branch 由一个 或者 多个 电力 电子 单元构 成的 组件 ， 主要 用 于承载 长期 直流 系统 电流 和短时 故障 电流 ， 同时 通过闭 锁将 电流 换流 到转 移支路 的组 件。 3.1.9 强迫换 流组 件 forcing commutation component 一般由 耦合 电抗 器 、 储 能 电容 、 触 发装 置等 部件 构 成， 用于 将电 流从 主通 流 支路向 转移 支路 转
18、移 的 组件。 3.1.10 NB/T XXXXX XXXX 3 转移支 路电 力电 子阀 组 power electronics valve in transfer branch 由一个 或者 多个 电力 电子 单元构 成的 组件 ， 能 够关 合和开 断系 统额 定和 故障 电流， 并承 受开 断 过 电 压的组 件。 3.1.11 控制保 护装置 control and protect device 由控制 保护 单元 、 测量 单 元、 高电 位触 发与 监控 单 元等构 成 ， 完 成混 合式 高 压直流 断路 器控 制和 保 护的装 置。 3.1.12 供能设备 power sup
19、ply device 为混合 式高 压 直 流断 路器 相关设 备提 供能 量 的 设备 。 注： 可由隔离变压器及取能磁环等构成。 3.1.13 冷却设 备 cooling equipment 用于冷 却混 合式 高压 直流 断路器 组件 ， 以 保证 直流 断路器 正常 运行 的设 备（ 如有） 。 GB/T 38328 2019 ，定 义3.2.7 3.2 特性参 量 3.2.1 额定直 流电 流 rated DC current 在规定 的使 用性 能条 件下 ，混合 式高 压直 流断 路器 能够连 续承 载的 电流 。 3.2.2 额定直 流电 压 rated DC voltage
20、在规定 的运 行条 件下 ，混 合式高 压直 流断 路器 正常 连续运 行的 直流 电压 。 3.2.3 截断时 间 cut-off time 从混合 式高 压直 流断 路器 收到分 闸指 令开 始时 刻， 到瞬态 开断 电压 峰值 时刻 的时间 间隔 。 GB/T 38328 2019 ，定 义3.2.1 3.2.4 关合时 间 make time 从混合 式高 压直 流断 路器 收到合 闸指 令开 始时 刻， 到主通 流支 路电 流出 现的 时间间 隔。 3.2.5 NB/T XXXXX XXXX 4 合闸时 间 close time 从混合 式高 压直 流断 路器 收到合 闸指 令开 始
21、时 刻， 到主通 流支 路导 通的 时间 间隔。 3.2.6 重合闸 时间 reclosing time 从混合 式高 压直 流断 路器 第一次 开断 时刻 ，到 系统 再次建 立回 路电 流时 刻的 时间间 隔。 3.2.7 瞬态开 断电 压 transient interruption voltage 混合式 高压 直流 断路 器开 断电流 过程 中， 断路 器端 子间产 生的 瞬态 电压 。 注：该电压取决于回 路和直流断路器的特性。 GB/T 38328 2019 ，定 义3.2.4 3.2.8 瞬态开 断电 压峰 值 peak transient interruption volta
22、ge 混合式 高压 直流 断路 器开 断电流 过程 中， 断路 器端 子间产 生的 最大 电压 值。 GB/T 38328 2019 ，定 义3.2.5 3.2.9 恢复电压 recovery voltage 混合式 高压 直流 断路 器开断 电流 后端 间承 受的 系统 电压。 3.2.10 过负荷 运行 电流 overload operating current 直流系 统以 超过 系统 额定 输送功 率方 式运 行时 ，流 过混 合 式高 压直 流断 路器 的电流 。 注：过负荷运行电流由直流系统的过负荷能力确定。 3.2.11 最大持 续运 行电 流 maximum continuou
23、s operating current 直流系 统持 续过 负荷 运行 时流过 混合 式高 压直 流断 路器的 电流 。 注：最大持续运行电流由直流系统的持续过负荷能力确定。 3.2.12 短路电 流 short-circuit current 电路故 障或 错误 接线 引起 短路而 导致 的电 流。 3.2.13 截断电 流 cut-off current NB/T XXXXX XXXX 5 混合式 高压 直流 断路 器截 断瞬间 的电 流值 。 3.2.14 额定截 断电 流 rated cut-off current 在规定 的使 用和 性能 条件 以及规 定的 电压 下， 混合 式 高
24、压直 流断 路器 在额 定预 期短路 电流 下开 断 时 的最大 瞬时 电流 值 。 3.2.15 剩余电 流 residual current 在混合 式高 压直 流断 路器 开断后 ，端 间承 受恢 复电 压期间 流过 混合 式高 压直 流断路 器的 电流 值。 3.2.16 额定关 合电 流 rated making current 在规定 的使 用性 能条 件下 ，混合 式高 压直 流断 路器 关合正 常运 行线 路能 够承 载的最 大电 流。 3.2.17 额定短 路关 合电 流 rated short-circuit making current 在规定 的使 用性 能条 件下 ，
25、混 合 式高 压直 流断 路器 关合故 障线 路能 够承 载的 最大电 流。 3.2.18 短路电 流上 升率 rising rate of rated short-circuit current 截断电 流与 短路 起始 时刻 电流的 差值 和截 断电 流与 短路起 始时 刻的 时间 间隔 的比值 。 GB/T 38328 2019 ，定 义3.2.11 3.2.19 额定吸 收能 量 rated absorbed energy 混合式 高压 直流 断路 器开 断额定 截断 电流 时能 量吸 收装置 吸收 的能 量。 GB/T 38328 2019 ，定 义3.2.13 3.2.20 通态压
26、 降 close state voltage drop 处于关 合状 态下 的混 合式 高压直 流断 路器 ，当 额定 电流通 过时 直流 断路 器端 间电压 。 3.2.21 通流 损 耗 power loss 处于关 合状 态下 的混 合式 高压直 流断 路器 ，当 额定 电流通 过时 直流 断路 器的 功率损 耗。 注： 通流损耗为额定电流和通态压降的乘积。 4 正常和 特殊 使用 条件 NB/T XXXXX XXXX 6 GB/T 11022 中 户内 开关 设 备和控 制设 备的 使用 条件 适用， 并做 如下 补充 ： 不同的 元件 可参 照其 相关 标准， 但任 一元 件均 不应
27、 在 符合其 它元 件的 运行 条件 而处于 该元 件额 定 性 能以外 的条 件下 使用 。 5 额定值 5.1 概述 混合式 高压 直流 断路 器的 额定值 应从 下列 各项 中选 取 （适 用的 ）： a) 额定直 流电 压； b) 额定绝 缘水 平； c) 额定直 流电 流； d) 最大持 续运 行电 流； e) 额定截 断电 流； f) 截断时 间 ； g) 额定操 作顺 序 ； h) 辅助和 控制 回路 的额 定电 源电压 ； i) 辅助和 控制 回路 的额 定电 源频率 ； j) 绝缘和/或 开合 用的 额定 充 入水平 ； k) 无线电 干扰 电压 水平 。 应规定 混合 式高
28、 压直 流断 路器的 额定 值以 确保 在这 些规定 的额 定值 内操 作设 备， 不 会使 任一 元 件 在 其额定 性能 以外 的条 件下 使用。 注：组成混合式高压直流断路器的元件可以有符合其相关标准的其它独立的额定值。 5.2 额定直 流电 压(U dN ) 额定直 流电 压宜 从下 列值 中选取 ，单 位为 千伏 （kV ）： 1.5，6 ，10 ，25 ，35 ，50 ，100 ，160 ，200 ，320 ，400 ，535 ，800 ，1100 。 5.3 额定绝 缘水 平 GB/T 38328 2019 的5.3 适用， 并作 如下 补充 ： 混合式 高压 直流 断路 器的
29、操作冲 击耐 受电 压值 及雷 电冲击 耐受 电压 值均 应超 过保护 水平 的10% 。 5.4 额定直 流电 流(I dN ) 额定直 流电 流宜 从下 列数 值中选 取， 单位 为安 （A ）： 156，250，500 ，625 ，750，1000 ，1250 ，1560 ，2000 ，2500 ，3000 ，3300 ，4750 ，5000 ，6250 。 5.5 最大持 续运 行电 流 最大持 续运 行电 流一 般为 额定直 流电 流的1.05 倍1.1 倍。 5.6 额定截 断电 流 混合式 高压 直流 断路 器额 定截断 电流 推荐 从下 列数 值中选 取， 单位 为千 安（kA
30、 ）。 2，4，5，6.3 ，8，10 ，12.5 ，16 ，20 ，25 ，31.5 ，40 。 5.7 辅助和 控制 回路 的额 定电 源电压 NB/T XXXXX XXXX 7 GB/T 38328 2019 的5.7 适用。 5.8 辅助和 控制 回路 的额 定电 源频率 GB/T 38328 2019 的5.8 适用。 5.9 绝缘和/或 开合 用的 额定 充 入水平 GB/T 38328 2019 的5.9 适用。 5.10 无线电 干扰 电压 水平(RIV) GB/T 38328 2019 的5.10适用。 5.11 额定操 作顺 序 混合式 高压 直流 断路 器的 额定操 作顺
31、 序为 ： 重合闸 ：O-t-C-t -O 。 对于快 速机 械隔 离开 关装 置，额 定操 作顺 序为 ： 分合：O-t-C 。 其中O 为分 闸，C 为合 闸，t 为分- 合时 间， 推荐 不大 于300 ms ，t 为合- 分时 间。 6 设计与 结构 6.1 概述 结合快 速机 械隔 离开 关和 电力电 子器 件实 现直 流系 统电流 开断 和关 合的 混合 式高压 直流 断路 器 ， 包 含主通 流支 路 、 转 移支 路 和能量 吸收 支路 。 其中 主 通流支 路由 快速 机械 隔离 开关 、 主 通流 支路 电力 电 子 阀组 （ 如有） 和强 迫换 流 组件 （ 如有） 串联
32、 构成， 主要用 于承 载直 流系 统电 流； 转 移支 路主 要由 转 移 支 路电力 电子 阀组 和强 迫换 流组件 （如 有） 构成 ，并 依靠电 力电 子器 件实 现直 流系统 电流 的开 断和 关 合 ； 能 量 吸收 支 路用 于 限制 混合 式 高压 直 流断 路 器转 移支 路 闭锁 电 流时 产 生的 过电 压 并吸 收 储存 在 系统中 的能量 ，一 般由 金属 氧化 物避雷 器串 、并 联构 成。 设计的 混合 式高 压直 流断 路器应 保证 可以 安全 地进 行正常 的运 行、 检查 和维 护。 混 合 式 高压 直 流断 路 器的设 计 应 考虑 不 同元 件 以及对
33、 其 进 行内 部 连接 的 部件的 性 能 之间 可 能的 相 互作用 （如 ： 电 气、 机械 和热） 。 除 应考 虑串 联部 件间的 电压 不均 匀分 配及 并联部 件间 的电 流 不 均匀分 配外， 还应 特别 注意 非线 性因素 对电 力电 子器 件耐 压能力 的影 响。 对构成 混合 式高 压直 流断 路器的 元件 及内 部连 接， 应在符 合其 各自 的标 准的 基础上 ， 满 足本 标 准 的 要求。 主要 元件 应符 合的 标准如 下： 快速机 械隔 离开 关装 置：GB/T 25091 2010 ； 电力电 子元 件：GB/T 37660 2019 ； 避雷器 ：GB/T
34、 22389 2008 ； 供能设 备：GB/T 1094 （ 所有部 分） 。 混合式 高压 直流 断路 器的 相关典 型拓 扑参 见附 录A 。 6.2 混合式 高压 直流 断路 器中 液体的 要求 GB/T 38328 2019 的6.2 适用。 6.3 混合式 高 压 直流 断路 器中 气体的 要求 NB/T XXXXX XXXX 8 GB/T 38328 2019 的6.3 适用。 6.4 抗震能 力 GB/T 38328 2019 的6.4 适用。 6.5 端子 机 械负 荷 GB/T 38328 2019 的6.5 适用。 6.6 辅助和 控制 设备 GB/T 38328 2019 的6.6 适用， 并做 如下 补充 ： 通 过 高 电位 触 发与 监 控单元 实 现 电力 电 子元 件 的控制 和 状 态监 测 ，并 将 状态信 息 通 过地 电 位光 电 转换设 备回 报给 控制 保护 装置。 应具备 过流 保护 、组 部件 冗余保 护以 及辅 助
