DL T 2043-2019 ±1100kV特高压直流换流变压器使用技术条件.pdf
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1、ICS 29.180 K 41 备案号: 63143-2018 中华人民共和国电力行业标准 DL / T 2043 2019 1100kV 特高压直流换流变压器 使用技术条件 Technical specification for 1100kV UHVDC converter transformers 2019-06-04发布 2019-10-01实施 国家能源局 发 布 DL / T 2043 2019 I 目 次 前言 . . 1 范围 . . 1 2 规范性引用文件 . . 1 3 术语和定义 . . 1 4 符号 . . 2 5 使用条件 . . 2 6 额定值和性能要求 . 4 7
2、基本参数 . . 6 8 组件、部件、绝缘油等的要求 . 8 9 其他要求 . . 13 10 试验 . . 14 附录 A(资料 性附录)换流变压器的额定值与技术参数 . 25 DL / T 2043 2019 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009标准化工作导则第 1 部分:标准的结构和编写给出的规则起草。 本标准由中国电力企业联合会提出。 本标准由电力行业高压直流输电技术标准化技术委员会归口。 本标准起草单位:国网经济技术研究院有限公司。 本标准主要起草人:赵峥、乐波、贺立、陈东、马为民、梅念、薛英林、李探、陈钊、厉璇、付颖、 祝全乐、王涛、徐忠力。 本标准在执行过程中的意
3、见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心 (北京市宣武区白广 路二条一号,100761) 。 DL / T 2043 2019 1 1100kV特高压直流换流变压器使用技术条件 1 范围 本标准规定了1100kV级特高压直流输电系统用换流变压器的使用条件、额定值和性能要求、基本 参数、组部件要求、其他要求和试验的技术条件。 本标准适用于双12脉动换流器串联的1100kV级直流输电系统用单相双绕组换流变压器。 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。
4、 GB 1094.1 电力变压器 第 1 部分:总则 GB 1094.2 电力变压器 第 2 部分:液浸式变压器的温升 GB/T 1094.3-2017 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 GB/T 1094.4 电力变压器 第 4 部分:电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则 GB 1094.5 电力变压器 第 5 部分:承受短路的能力 GB/T 1094.7 电力变压器 第 7 部分:油浸式电力变压器负载导则 GB/T 1094.10 电力变压器 第 10 部分:声级测定 GB 2536 电工流体 变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油 GB/T 2900.
5、33 电工术语 电力电子技术 GB/T 4109 交流电压高于 1000V 的绝缘套管 GB/T 5273 高压电器端子尺寸标准化 GB/T 7354 局部放电测量 GB 10230.1 分接开关 第 1 部分:性能要求和试验方法 GB/T 13498 高电压直流输电术语 GB/T 16927.1 高电压试验技术 第 1 部分:一般定义及试验要求 GB 50150 电气装置安装工程 电气设备交接试验标准 DL/T 596 电力设备预防性试验规程 IEC 60815 污染条件下用高压绝缘子的选择和定尺寸(Selection and dimensioning of high-voltage ins
6、ulators intended for use in polluted conditions) IEC 60943 电气设备组件特别是接线端子容许温升导则(Guidance co ncerning the permissible temperature rise for parts of electrical equipment, in particular for terminals) IEC 61378-2 变流变压器 第2部分: 高压直流输电用换流变压器 (Converter transformers- Part 2: Transformers for HVDC application
7、s) IEC 65700 直流系统用套管(Bushings for DC application) 3 术语和定义 GB/T 2900.33和G B/T 13498界定的术语和定义适用于本标准。 4 符号 下列符号适用于本文件。 f1:额定频率,亦即基波频率 fx:用于确定涡流损耗分布的频率 fh:h次谐波的频率 DL / T 2043 2019 2 FSE:结构件中杂散损耗附加系数 FWE:绕组涡流损耗附加系数 h:谐波次数 I1:额定电流 Ix:频率f x下的负载损耗试验电流 ILN:所考虑绕组运行时的负载电流方均根值 Ih:h次谐波的电流 Ieq:与绕组在运行中负载损耗等效的正弦电流方均
8、根值 I1 2 R:额定电流下的电阻损耗 kh:电流I h与额定电流I 1的比值 N:从直流线路的中性点至与变压器相连的整流桥间所串接的六脉动桥数量 P1:基波频率(50Hz)下的总负载损耗 PN:总运行负载损耗 Px:频率f x下测得的负载损耗 PSE1:基波频率下结构件(不包括绕组)中的杂散损耗 PWE1:基波频率下的绕组涡流损耗 R:包括内部引线在内的绕组直流电阻 SR:额定容量 U1:额定电压 Uac:阀侧绕组的外施交流试验电压(方均根值) Udm:每个阀桥的最高直流电压 Udc:阀侧绕组的外施直流试验电压 Um:网侧绕组的最高系统电压 Upr:阀侧绕组的极性反转试验电压(直流电压)
9、Uvm:换流变压器阀侧绕组的最大相间交流工作电压 注: “阀侧”和“网侧”表明了换流变压器绕组的外部接线。网侧绕组是指接到交流电网的绕组,而阀侧绕组则指 接到换流阀或变流器的绕组。 5 使用条件 5.1 一般规定 本标准中的换流变压器应符合GB 1094 .1中所规定的使用条件,但其中 明显不适用于换流变压器或 本标准中另有规定时除外。若无其它说明,均假设换流变压器是在近似对称的三相系统中运行的。 5.2 海拔 海拔不应超过1000m,超过时应按照GB 1094.1中的相关要求进行修正。 5.3 环境温度 变压器的环境温度应符合下列规定: a) 最高气温:40; b) 最热月平均温度:30;
10、c) 最高年平均温度:20; d) 最低气温:-45(适用于户外式换流变压器)。 5.4 覆冰厚度 DL / T 2043 2019 3 变压器应能在离地面高10m处,50年一遇的覆冰厚度条件下使用。 5.5 风速 变压器应能在离地面高10m处,维持10min的平均风速条件下使用。 5.6 日照强度 变压器应能在风速为0.5m/s时的日照强度条件下使用。 5.7 安装环境 变压器的安装环境应满足下列条件: a) 污秽等级:d 级及以下; b) 地震引发的地面加速度:水平方向低于 3m/s 2 ;垂直方向低于 2m/s 2 。 5.8 系统条件 系统条件应符合下列规定: a) 网侧电源电压的波形
11、近似于正弦波。同时,畸变波形中的总谐波含量不大于 5%,偶次谐波含 量不大于 1%。 b) 系统条件推荐值见附录 A。 5.9 特殊使用条件 5.9.1 除应满足规定的正常使用条件之外的特殊使用条件,应在询价和订货时说明(见 GB 1094.1)。 5.9.2 特殊使用条件下,换流变压器的额定值和试验规则规定如下: a) 在较高环境温度或高海拔环境下的温升应参考 GB 1094.2 的相应规定; b) 在高海拔环境下的外绝缘应参考 GB/T 1094.3 的相应规定。 5.10 负载电流 流过换流变压器的电流含有基波、谐波和直流偏磁电流。换流变压器应能在所提供的谐波成份及直 流偏磁电流大小的条
12、件下使用。 5.11 功率流向 除另有规定,换流变压器应设计成既能作整流运行用又能作逆变运行用的结构。 6 额定值和性能要求 6.1 一般要求 换流变压器的额定参数用额定基波频率下的电流和电压的稳态正弦量来表示。保证的损耗、阻抗和 声级均应与额定参数值相对应。 6.2 额定电压 额定电压是相间电压基波分量的方均根值。 6.3 额定电流 额定电流是线电流基波分量的方均根值。 6.4 额定频率 DL / T 2043 2019 4 额定频率是换流变压器设计所依据的50Hz的基波频率。 6.5 额定容量 额定容量是额定电压与额定电流的乘积,三相额定容量如式(1)所示: 11 3 IUS R = (1
13、) 6.6 绝缘水平 6.6.1 网侧绕组 绕组线端和中性点的绝缘应按照GB/T 1094.3的规定,确定下列绝缘水平: a) 换流变压器绕组的设备最高电压,Um; b) 额定雷电和操作冲击耐受电压(相对地); c) 短时工频耐受电压; d) 与中性点绝缘水平相应的外施交流试验电压; e) 带有局部放电测量的感应电压耐受水平: 应根据网侧绕组的设备最高电压Um, 参考GB/T 1094.3 确定试验程序和电压耐受水平。 6.6.2 阀侧绕组 应参照本标准附录A确定雷电和操作冲击水平。 6.6.3 雷电冲击电压耐受水平 应规定阀侧绕组每个端子对地及绕组两端之间的雷电冲击电压耐受水平。 6.6.4
14、 操作冲击电压耐受水平 应规定阀侧绕组每个端子对地的操作冲击电压耐受水平。 6.6.5 外施直流电压耐受水平 试验电压应为正极性,并应同时施加于阀侧绕组的两端子上。试验电压应由式( 2)计算: ( 2) 6.6.6 极性反转电压耐受水平 试验电压应同时施加于阀侧绕组的两端子上。试验电压由式( 3)计算: ( 3) 6.6.7 外施交流电压耐受水平 试验电压应同时施加于阀侧绕组的两端子上。试验电压由式( 4)计算(方均根值) : ( 4) 6.7 无线电干扰水平 在1.1倍最高运行电压时的无线电干扰电压不大于500V,并在晴天夜晚无可见电晕。 6.8 噪声水平 )7.0)5.0(5.1 vmdm
15、dc UUNU += )35.0)5.0(25.1 vmdmpr UUNU += 2 )3/2)5.0(5.1 vmdm ac UUN U + = DL / T 2043 2019 5 6.8.1 换流变压器的噪声水平应满足下列一般要求: a) 在确定噪声水平时应注意换流变压器在现场负载条件下的声功率级和空载试验时所产生的声 功率级的差异; b) 用户应与制造单位共同协商声级测定的方法以模拟换流变压器运行中的实际电流。 6.8.2 保证的声功率级或声压水平应符合下列规定: a) 在订货时,应明确保证的声压水平(声压级或声强级)和相应的声功率级; b) 由于此声功率级与现场负载条件下所获得的值不
16、同,用户在定合同前,一般规定在制造单位空 载条件下获得的换流变压器的最大声功率级,或者由用户与制造单位共同协商此声功率级。 注: 声功率级以正弦空载励磁或正弦负载电流励磁为基准。 6.8.3 现场的声功率级应符合下列规定: a) 制造单位测得的换流变压器声级与在现场测得的声级之间差值可能在 10dB(A)到 20dB(A) 之间; b) 用户也可与制造单位共同协商确定声功率级或声级水平(声压级)。 c) 换流变压器在额定直流电流和用户给定谐波电流下的声级水平(声压级)不应大于 80 dB(A)。 6.9 损耗 6.9.1 一般要求 换流变压器的总损耗应该等于额定运行条件下的空载损耗与负载损耗之
17、和, 这些损耗值应在具体工 程规定的偏差范围之内。 6.9.2 空载损耗 换流变压器空载损耗和空载电流的测量,按GB 1094.1的规定进行。 6.9.3 额定工频条件下的负载损耗 负载损耗按GB 1094.1与本标准的规定进行测量。 6.9.4 运行条件下的负载损耗 6.9.4.1 换流变压器运行条件下的负载损耗应符合下列规定: a) 制造单位应根据给定的负载电流的谐波频谱来计算实际运行中的总负载损耗值; b) 谐波频谱应由用户提供; c) 计算应分别就主分接和极限分接进行; d) 此计算出的损耗值可以作为损耗评估的保证基准值; e) 根据 IEC 61378-2 等标准: 1) 假设涡流损
18、耗和杂散损耗与电流的平方成正比; 2) 假设绕组涡流损耗与频率的2次方成正比, 结构件中的杂散损耗与频率的0.8次方成正比。 6.9.4.2 涡流损耗和杂散损耗与电流和频率的关系如式(5)所示: k fIP 2 ( 5) 6.9.4.3 根据给定的谐波频谱,运行中的总负载损耗由式(6)计算: SESEWEWELNN FPFPRIP += 11 2 ( 6) 式中: = ,对于杂散损耗。 ,对于绕组涡流损耗; 式中: 8.0 2 k = = 25 1 2 h hLN II DL / T 2043 2019 6 ( 25 是计算的最高谐波次数) 6.9.5 热点温度确定 热点温度的确定方法宜按温度
19、场来计算。对于负载电流中给定的谐波频谱,应计算其涡流损耗附加 系数以补偿使用GB/T 1094.7的计算方法确定的热点温升可能与正常运行时得到的不同值。 7 基本参数 7.1 型式 应为单相、双绕组、有载调压、油浸式。 7.2 使用地点 应为户外。 7.3 冷却方式 应为强迫导向油循环风冷(ODAF)或强迫油循环风冷(OFAF)。 7.4 额定频率 应为50Hz。 7.5 额定容量 应按具体工程确定。 7.6 额定电压 应按具体工程确定。 7.7 额定电压比 应按具体工程确定。 7.8 调压方式 调压方式采用有载调压,调压位置放置在网侧中性点。 7.9 中性点接地方式 网侧中性点直接接地,阀侧
20、中性点不接地。 7.10 联结组标号 应为IiO(三相组:YNynO或YNd11)。 7.11 负载能力 11 8.0 25 1 2 2 25 1 2 f f h I I k hkF hkF hh h h hSE h hWE = = = = = ,且 DL / T 2043 2019 7 7.11.1 换流变压器的负载能力应符合 GB/T 1094.7 的要求,制造单位应提供该变压器负载能力计算所 需的热特性参数。 7.11.2 换流变压器的负载能力应满足具体工程的要求。 7.12 耐受短路能力 7.12.1 当换流变压器任意端发生出口短路时,能保持动、热稳定而无损坏。 7.12.2 制造单位
21、的换流变压器应满足 GB 1094.5 要求,同时应提供短路时绕组动、热稳定的计算结果 及计算报告,热稳定的短路持续时间不应少于 2s。 7.13 短路阻抗 Uk取值范围为2023,由具体工程确定。 7.14 短路阻抗偏差 7.14.1 对分接范围不超过 30%的换流变压器,主分接下的阻抗允许偏差为 3.75%。主分接下的阻抗值 应予保证。其它分接位置下的阻抗值也应该保证符合用户与制造单位间的协议或符合表 1 的规定。 表1 短路阻抗偏差表 主 分 接 其余分接 3.75% 5% 7.14.2 对分接范围超过 30%的换流变压器,其分接范围内的阻抗偏差应由用户与制造单位在签订合同 之前进行协商
22、。 7.14.3 对设计成用于同一目的或能互换的相同或相似的换流变压器, 各台变压器在整个分接范围内的 阻抗变化,均应不超过其平均实测值的2%。 7.15 温升限值 换流变压器的温升应满足下列要求: a) 顶部油温升:45K; b) 绕组平均温升:53K; c) 绕组热点温升:66K; d) 油箱及结构件温升:75K; e) 短时过负荷绕组热点温度:120。 注: 上述数值为工厂试验温升限值,已考虑工厂试验条件和现场运行条件的差异。 7.16 直流偏磁电流 按具体工程确定,但每台不应小于10A/相。 7.17 绕组额定绝缘水平 换流变压器绕组额定绝缘水平由具体工程确定,典型值参见附录A。 8
23、组件、部件、绝缘油等的要求 8.1 套管 8.1.1 型式 DL / T 2043 2019 8 换流变压器的型式应满足下列要求: a) 若网侧套管使用油浸式套管,应加装易于从地面检查油位的油位指示器;阀侧套管使用干式套 管,如充 SF6,应加装压力表; b) 瓷套管的颜色应为棕色,非瓷套管的颜色应为灰色; c) 在实际工程中,套管的具体结构依据工程确定。 8.1.2 额定绝缘水平 换流变压器套管的额定绝缘水平应符合下列规定: a) 换流变压器网侧套管额定绝缘水平应按 GB/T 4109 的规定。 b) 换流变压器阀侧套管绝缘水平应比换流变压器阀侧绕组绝缘水平均提高不等的系数 (中性点套 管除
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