DL T 1010.1-2006 高压静止无功补偿装置 第一部分 系统设计.pdf
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1、 ICS29.240.01 F21 备案号: 18574-2006 中华人民共和国电力行业标准DLDL/T1010.12006高压静止无功补偿装置 第 1 部分 系统设计 High-voltage static VAR compensator Part 1 System design 2006-09-14 发布 2007-03-01 实施中华人民共和国发展与改革委员会发布DL/T 1010.12006 I 目 次 前言 . III 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . . 1 3 术语 . 2 4 型式及接线方式 . . 4 5 主要功能 . . 5 6 主要参数和性能 . . 5 7 设
2、计的基本调节 . . 6 7.1 条件的确定原则 . . 6 7.2 环境条件 . . 6 7.3 系统条件 . . 6 7.4 负荷条件 . . 7 7.5 其它条件 . . 7 8 系统设计 . . 7 8.1 设计目标 . . 7 8.2 设计内容 . . 7 8.3 系统研究 . . 7 8.4 设备布置 . . 8 8.5 利用率和可靠性 . . 9 8.6 损耗的评估 . . 9 8.7 噪声 . 10 9 SVC 部件及子系统基本要求 . 10 9.1 晶闸管 阀 . . 10 9.2 晶闸管阀的冷却系统 . 11 9.3 相控电抗器 . . 11 9.4 电容器组 . . 12
3、 9.5 滤波(串联)电抗器 . 12 9.6 断路器 . . 13 9.7 隔离开关 . . 13 9.8 避雷器 . . 13 9.9 专用变压器(如果需要的话) . 13 9.10 控制系统 . . 13 9.11 保护及故障录波设备 . 14 9.12 表计和监控显示 . . 15 9.13 辅助设备 . . 15 10 其它要求 . . 15 10.1 安装 . 16 10.2 消防 . 16 10.3 采暖通风 . . 16 DL/T 1010.12006 II 10.4 供货及服务范围 . . 17 附录 A (规范性附录) 晶闸管阀的损耗计算方法 . 18 附录 B (资料性附
4、录) 供货及服务范围 . 21 DL/T 1010.12006 III 前 言 本标准是“高压静止无功补偿装置”系列标准中的第 1 部分,该系列标准共分为 5 个部分: 第 1 部分:系统设计 第 2 部分:晶闸管阀的试验 第 3 部分:控制系统 第 4 部分:现场试验 第 5 部分:密闭式水冷却装置 本标准主要是参考国内外的相关标准、规定,总结多年来的实际工程经验编写而成。本标准目前尚无对应的国际标准。 本标准的附录 A 为规范性附录。 本标准的附录 B 为资料性附录。 本标准由中国电力企业联合会提出。 本标准由中国电力企业联合会归口。 本标准起草单位: 主要起草单位:中国电力科学研究院 参
5、加起草单位: 本标准主要起草人: 本标准由中国电力科学研究院负责解释。DL/T 1010.12006 1 高压静止无功补偿装置 第 1 部分 系统设计 1 范围 本标准适用于输电系统和配电系统中使用晶闸管的静止无功补偿装置(以下简称“SVC” )新建工程的设计。SVC 可应用于 6kV 及以上电力系统,其中晶闸管控制的支路可直接挂接于 666 ( 63) kV系统。对于扩建、改建工程可以参照本标准相关部分执行。SVC 中包括电力滤波器部分,因此本标准的相关部分也可用于独立的电力滤波器设计。 本标准规定了 SVC 满足系统运行要求的设计内容;对 SVC 部件、子系统以及布置、安装和相关的设计问题
6、提出了基本要求。 每个 SVC 工程均有其特殊性,应针对具体工程条件和要求使用本标准,必要时应作相应的补充。有关 SVC 晶闸管阀的试验、控制系统、冷却系统以及现场试验的详细规定,参见本系列标准其它部分。 本标准主要是针对晶闸管控制电抗器(TCR)型和晶闸管投切电容器(TSC )型 SVC编制,适当兼顾晶闸管投切电抗器(TSR )型SVC 的某些要求。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用
7、文件,其最新版本适用于本标准。 GB 311.1-1997 高压输配电设备的绝缘配合 GB 1984-89 交流高压断路器 GB 1985-2004 高压交流隔离开关和接地开关 GB/T 6451-1999 三相油浸式电力变压器技术参数和要求 GB 10229-88 电抗器 GB/T 11022-1999 高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求 GB/T 11024.1-2001 标称电压 1kV 以上交流电力系统用并联电容器 GB 11032-2000 交流无间隙金属氧化物避雷器 GB/T 12325 电能质量 供电电压允许偏差 GB 12326 电能质量 电压波动和闪变 GB/T 145
8、49 电能质量 公用电网谐波 GB/T 15291-1994 半导体器件 第 6 部分 晶闸管 GB/T 15543 电能质量 三相电压允许不平衡度 GB/T 15945 电能质量 电力系统频率允许偏差 GB/T 18481 电能质量 暂时过电压和瞬态过电压 GB 50052-95 供配电系统设计规范 GB 50059-92 35110kV 变电所设计规范 GB 50060-92 3110kV 高压配电装置设计规范 DL/T 1010.12006 2 GB 50277-95 并联电容器装置设计规范 DL 5014-92 330500kV 变电所无功补偿装置设计技术规定 DL/T 553-94
9、220V500kV 电力系统故障动态记录技术准则 ZB K48004-90 高电压交流滤波电容器 IEEE std1031-2000 IEEE Guide for the Functional Specification of Transmission Static VarCompensators 3 术语 本标准采用了下列术语。 3.1 静止无功补偿装置(SVC) stati c var compensator 由静止元件构成的并联可控无功功率补偿装置,通过改变其容性或(和)感性等效阻抗来调节输出,以维持或控制电力系统的特定参数(典型参数是电压、无功功率)。 3.2 晶闸管控制电抗器(TCR
10、) thyristor controlled reactor 由晶闸管控制的并联电抗器,通过控制晶闸管阀的导通角使其等效感抗连续变化。 3.3 晶闸管投切电容器(TSC) thyristor switched capacitor 由晶闸管投切的并联电容器,通过晶闸管阀的开通或关断使其等效容抗成级差式变化。 3.4 晶闸管投切电抗器(TSR) thyristo r switched reactor 由晶闸管投切的并联电抗器,通过晶闸管阀的开通或关断使其等效感抗成级差式变化。 3.5 滤波(固定)电容器(FC) filter/ fixed capacitor 由电容器和电抗器(有时还有电阻器)适当
11、组合而成的并联装置,兼有无功补偿、滤波和调压功能。 3.6 晶闸管级 thyris tor level 晶闸管阀的组成部分,由一对反并联的晶闸管(或晶闸管和二极管反并联)构成,包括辅助电路(触发、保护、均压、阻尼元件等)。 3.7 晶闸管阀(TV) thyr istor valve 晶闸管级的电气和机械联合体,配有连接、辅助部件和机械结构,它可与 SVC 每相的电抗器或电容器相串联。 3.8 晶闸管电子电路(TE) thyristor elect ronics 在阀电位上执行控制功能的电子电路。接受阀基电子单元的控制信号,并向阀基电子单元回报阀的信息。 3.9 阀基电子单元(VBE) valv
12、e base electronics 处在地电位的电子单元,是 SVC 控制系统与晶闸管阀之间的接口。 3.10 闭锁 blocking 控制系统不发出触发信号,使晶闸管阀处于关断状态。 3.11 控制系统 control system 对 SVC 进行调节、保护、触发和监测等单元的总称。 3.12 角度 angle 将正弦波中的时间间隔用相应角度来描述,图 1 表示了通常使用的“ 角度 ”,并定义如下: 开通角 (firing angle ):从晶闸管受到正向电压的开始时刻到晶闸管开始导通时刻之间的间隔,有些文献中称为延迟角。 导通角 (conduction angle ):晶闸管导电的间隔
13、,正常情况下,它是关断角 及开通角 之差。 关断角 (extincti on angle) :从晶闸管 受到正向电压的开始时刻到晶闸管停止导通时刻的间隔。 DL/T 1010.12006 3 90 180 0 u iiu 图1 角度的定义 3.13 误通 false firing 无论由于何种原因,在不正确的时刻造成的晶闸管阀的开通。 3.14 响应时间 response time 当输入阶跃控制信号后,SVC 输出达到要求输出值的 90所用的时间,且期间没有产生过冲(图2 )。 注:由于电压变化范围较小,难以获得清晰的变化曲线,一般可以用无功电流变化曲线来说明响应时间。 图2 响应时间和镇定
14、时间定义 3.15 镇定时间 settling time 当输入阶跃控制信号后,SVC 输出达到要求输出值的5 范围内所用的时间(图 2 )。 3.16 电压/电流特性(V/I) voltage/current characteristic SVC 在连接点处的稳态电流与电压之间的关系。 3.17 控制范围 control range 在连接点处由 SVC 提供的无功电流或无功功率的感性至容性最大变化范围。 3.18 滞后运行 laggin g operation SVC 吸收容性无功,等效于并联电抗器。 3.19 超前运行 leadin g operation SVC 发出容性无功,等效于并
15、联电容器。 3.20 参考电压 refere nce voltage SVC 运行在既不发出、也不吸收无功功率时的电压。 3.21 斜率(SL) slope 在 SVC 的线性可控范围内,其电压 电流特性的斜率,即电压变化对电流变化(标幺值)的百分数。 3.22 电压击穿(VBO)保护 voltage break-over protection 晶闸管的一种过电压保护,当电压达到设定的电压值时使晶闸管触发开通。一般采用击穿二极管( BOD)。 DL/T 1010.12006 4 3.23 公共连接点(PCC) point o f common coupling 电力系统中一个以上用户的连接处。
16、 3.24 考核点(CP) check point 供用电双方合同规定的指标衡量点。 4 型式及接线方式 a) SVC 是由静止元件构成的并联可控无功功率补偿装置,主要类型有:晶闸管控制电抗器 ( TCR)型、晶闸管投切电容器(TSC )型、晶闸管投切电抗器(TSR )型、晶闸管控制高阻抗变压器( TCT)型、磁控电抗器(MCR)型、自饱和电抗器(SR )型,上述六种 SVC 既可单独使用,也可根据需要组合使用。 b) 输电系统 SVC 应连接在主变压器(或专用变压器)二次或三次侧,并且宜用专用母线的接线方式;配电系统 SVC 宜与被补偿负荷并联连接。 c) FC 部分可以根据装置的容量、支路
17、数量,通过技术经济比较确定由一台断路器带一支路或多支路;TCR ( TSR)支路原则上应单独设置一台断路器,也可和 FC 支路共用断路器。 d) TCR 的电抗器一般分成相同的两组线圈,每相晶闸管两侧各连接一组线圈,采用三角形接线(图 3)。 e) TSC 晶闸管阀一般置于电容器和电抗器之间,采用三角形接线(图 4)。 图3 TCR( TSR)的接线方式 图 4 TSC 的接线方式 f) FC 支路接线的一般规定: 1) FC 的型式主要采用单调谐、双调谐、“C ”型和高通滤波器等四种,原理接线分别如图 5所示。 2) FC 支路宜采用单星型接线或双星型接线,并且中性点不应接地。 3) FC
18、支路电容器组的每相或每个桥臂,有多台电容器串联组合时,应采用先并联后串联的接线方式。 4) 滤波电抗器或串联电抗器装设于电源侧时,其电流应满足动稳定和热稳定要求。 DL/T 1010.12006 5 图5 FC 的接线方式 5 主要功能 a)输电系统 SVC 的功能特性一般包括: 1)正常工况下调相调压(即无功控制和电压偏差调节)和故障情况下电压支撑; 2)抑制工频过电压及减少电压波动; 3)改善系统稳定性和提高输电功率; 4)降低谐波水平; 5)其它特殊功能(例如:阻尼功率振荡)。 b)配电系统及工业用户 SVC 的功能特性一般可以包括: 1)抑制电压波动和闪变; 2)校正三相电压不平衡;
19、3)降低谐波电流和谐波电压; 4)改善功率因数。 6 主要参数和性能 SVC 的基本特性由稳态电压 电流(U/I )特性所决定,如图 6 所示。 图中: abc 为线性工作区(ab 为容性, bc 为感性) ; cd 为感性过载区(晶闸管导通角保持最大) ,当 I Imax 时,TCR 由保护动作退出运行。 U d 控制范围 I Urefa bIcn超前 滞后ImaxIlnc图6 SVC 的 U/I 特性 SVC主要特性由下列参数及性能描述: a) 额定电压 Un( kV) 指 SVC 连接点(母线)的标称电压;通常取 Un=1( pu)。 b) 额定容量 Qn( Mvar) DL/T 101
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