GB T 20990.1-2007 高压直流输电晶闸管阀 第1部分 电气试验.pdf
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1、ICS 29200K 46 a目中华人民共和国国家标准GBT 209901-2007IEC 607001:1 998rj同 压直流输电晶闸管阀第1部分:电气试验Thyristor valves for high voltage direct current(HVDC)power transmission-Part 1:Electrical testing2007-06-2 1发布(IEC 60700-1:1998,IDT)2008-020 1实施丰瞀嬲紫瓣警糍赞星发布中国国家标准化管理委员会覆111目 次GBT 209901-2007IEC 607001:1998前言1范围-l2规范性引用文件
2、13定义14综合要求35型式试验表56阀支架电介质试验67多重阀单元(MVU)的电介质试验78 阀端子间的电介质试验109周期性触发和关断试验1310恢复期间暂态正向电压试验一171l阀故障电流试验1812阀抗电磁干扰试验2013特殊性能试验2114出厂试验2115确定损耗的方法2216型式试验结果描述22附录A(规范性附录)试验安全系数23附录B(规范性附录) 局部放电测量26附录C(资料性附录)故障容许能力28前 言GBT 209901-2007IEC 60700-1:1999本部分等同采用IEC 607001:1998(高压直流输电晶闸管阀第1部分:电气试验。本部分的内容与IEC 607
3、00 1:1998完全一致。本部分是GBT 20990的第1部分,IEC目前没有给出IEC 60700其他部分结构,因此本部分的整体结构和其他部分内容,尚无对应的国际标准。本部分的附录A、附录B是规范性附录,附录C是资料性附录。本部分由中国电力企业联合会提出。本部分由全国电力电子学标准化技术委员会归口。本部分起草单位:中国电力科学研究院、西安电力电子技术研究所。本部分参加起草单位:西安电力整流器有限责任公司、北京网联直流工程咨询公司、西安高压电器研究所。本部分主要起草人:王明新、陆剑秋、张估省、马为民、周会高、曾昭华、汤广福、蔚红旗、孟庆东、田方、崔东。1范围GBT 209901-2007IE
4、C 607001:1998高压直流输电晶闸管阀第1部分:电气试验本部分适用于高压直流输电或作为背靠背系统一部分的电网换相换流器的晶闸管阀,在阀两端直接连接有金属氧化物避雷器。本部分只限于电气型式试验和出厂试验。在本部分规定的试验是以空气绝缘阀为基础的。对于其他类型的阀也必须遵守本试验的要求和验收标准。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。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部分,然而,鼓励根据本部分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文件,其最新版本适用于本部分。GBT 290012电工名词
5、术语避雷器(GBT 2900121989,neq IEC 60099 2)GBT 1692711997高压试验技术第一部分:一般试验要求(eqv IEC 600601:1989)GBT 7354-2003局部放电测量(IEC 60270:2000,IDT)ISOIEC导则25:1990对校核能力和试验室的一般要求IEC 600601高压试验技术IEC 60071 1:1993绝缘配合第1部分:定义、原理和规则IEC 61803:1998高压直流换流站损耗的确定3定义以下术语和定义适用于本部分。31绝缘配合术语311试验耐受电压test withstand voltage一个未被损坏、完整新阀的
6、标准波形试验电压;在规定的条件下,当经受此试验电压规定持续时间或规定的施加次数时,不出现任何击穿放电,并符合特定试验所有其他验收标准。312陡波前冲击steep front impulse陡波前电压冲击达到峰值的时间比标准雷电冲击短,但比IEC 600711中所定义的极快波前电压长。对于这个标准,试验用的陡波前冲击电压由图1定义。GBT 2099012007IEC 60700-1:1998|甓疰so2r莎、-峰值u| | ;|、h ,1 时问注:u一规定的陡波前冲击试验电压的峰值(kV)s规定的陡波前冲击试验电压的陡度(kVgs);r,T,一 视在波前时间一苦(ps);必须满足下列条件:a)
7、记录的试验电压的峰值应为(1土3)U。此偏差与IEC 600601中标准雷电冲击相同。b)在电压偏移不小于06U的范围内,记录的试验电压上升部分应当完全包括在与陡度S平行,时问位移02 Tl的两条线之内。c)在Tz时刻的试验电压值应当不低于06 U。L是从起始点到电压降低到系统研究中获得的波形峰值一半时刻的时间。然而,应当保证能充分地检测出晶闸管非正常的drdr切换。图1 陡波前冲击试验电压313内绝缘与外绝缘intertlal and external insulation处于阀组件和绝缘材料之外,但包含在阀或多重阀单元的轮廓之内的空气,被认为是阀内绝缘系统的一部分。外绝缘是指阀或多重阀单元
8、的外表面与周围环境间的空气。314阀保护性触发valve protective firing在预定的电压下触发晶闸管,防止其过电压的保护方法。32阀结构术语321阀支架valve support安装阀组件,起机械支撑和对地电气绝缘作用的阀部件。注:在所有阀的设计中,尚不能明确界定出阀的哪一部分就是阀支架。322阀结构valve structure安装阀晶闸管级的实体结构,对地电位有相应的绝缘。2GBT 209901-2007IEC 607001:1998323冗余晶闸管级redundant thyristor levels晶闸管阀中可以被短接的,仍能满足阀规定型式试验的晶闸管级串。324阀基电
9、子单元valve base electronics处于地电位,是换流器控制系统与晶闸管阀之间接口的电子单元。33型式试验为检验阀设计是否符合规范要求的那些试验。在本部分中,型式试验被分成下面两个主要类型:电介质试验和运行试验。331电介质试验dielectric tests检验阀高压特性而进行的试验。332运行试验operational tests检验阀的导通、关断和有关电流特性而进行的试验。34出厂试验检验制造正确性,从而保证阀的特性与规定相符而进行的试验。341例行试验routine tests在所有的阀、阀的部件或组件上进行的出厂试验。342抽样试验sample tests随机从一批阀、
10、阀部件或组件中抽取少量产品进行的出厂试验。4综合要求41 型式试验执行的导则411替代证明阀的每一种设计都应以本部分规定的型式试验为依据。若阀确实与以前试验过的类似,供货方可提交以前的型式试验报告替代进行型式试验供购买方考虑。同时应提出一个独立的报告详述设计的差异并论述参照型式试验如何能满足建议设计的试验对象。412试验对象a)某些型式试验可在整个阀或阀的组件上进行,如表2中所示。在阀组件上进行的那些型式试验,试验的阀组件总数不少于一个完整阀中组件的数量。b) 同一个阀组件应进行所有的型式试验,另有规定的除外。c)在型式试验开始之前,阀、阀组件和或它们的元件,都应证明通过了出厂试验,确保制造是
11、正确的。413试验顺序规定的型式试验可按任意顺序进行。注:如果在绝缘型式试验程序之后执行局部放电测量,可增加其可信度。414试验方法试验应按照GBT 1692711997中相应标准进行。415试验环境温度试验应在试验设备正常的环境温度下进行,另有规定的除外。3GBT 209901-2007IEC 607001:1998416试验频率交流电介质试验可在50 Hz或60 Hz下进行。运行试验对频率的特别要求在相关条款中给出。417试验报告型式试验完成后,供货方应当按照第16章提供型式试验报告。42大气修正在相关条款规定,按照IEC 600601试验电压应进行大气修正。进行修正的参考条件如下:气压:
12、标准大气压(1013 kPa),修正到设备安装地点的海拔高度。温度:设计的阀厅空气最高温度CC)。湿度:设计的阀厅最低绝对湿度(gm3)。由供货方规定所用的值。43冗余的处理431电介质试验对于在阀端子问的所有电介质试验,除了可能的阀非周期触发试验(见84)外,应短路冗余的晶闸管级。晶闸管级短路的位置,应由购买方和供货方协商确定。注:根据设计,短路的晶闸管级的分配可能受到限制。例如,在一个阀组件中,短路的晶闸管级的数量有上限。432运行试验对于运行试验,冗余的晶闸管级不应被短路。使用的试验电压应用比例因子K。调整:芒氛式中:N。试品中串联晶闸管级的数量;N。阀中串联晶闸管级的总数;N,阀中冗余
13、的串联晶闸管级的总数。44型式试验成功的判据工业经验发现,即使再仔细地设计阀,也不可能避免运行中晶闸管级部件偶然的随机故障。尽管这些故障可能与应力相关,但在引起故障的程度上是随机的,或者说不能预测故障率与应力的关系。或没有经得起检验的精确定量。对阀或阀组件作型式试验时,在短期内,施加的多重应力一般相当于阀在其全部寿命期间可能会承受到的少数几次最坏的应力。考虑到上述情况,因此下面公布型式试验成功的判据是允许型式试验时有少量的晶闸管级故障,只要这种故障极少,且不表示任何典型的设计缺陷。441 晶闸管级适用的判据a)第5章所列出的型式试验,有一个以上的晶闸管级发生短路(一个完整阀中,串联晶闸管级更换
14、大于1时),则认为该阀未通过型式试验。b)若下面的型式试验中,有一个晶闸管级(或更多,若仍在1限制之内)发生短路,应当修复故障级继续进行型式试验。c)若在所有型式试验期间,短路的晶闸管级数量累计大于一个完整阀串联晶闸管级的3,则认为该阀未通过型式试验。d)当在阀组件上进行型式试验时,由于被试阀组件的数量不少于整个阀的组件数(见412 a),上述标准仍旧适用。e)每次型式试验后,都应检查阀或阀组件,以判断是否有晶闸管级发生短路。在进一步试验前,型式试验中或型式试验后发现的故障的晶闸管或辅助元件可以更换。f)完成试验程序后,阀或阀组件要经历一系列的检查试验,至少要包括以下几项:检查晶闸管级正向和反
15、向耐受电压;检查门控电路;GBT 209901-2007IEC 60700-I:1998检查监测电路;用施加高于及低于保护定值的暂态电压,检查晶闸管级的保护电路;检查均压电路。g)检查试验期间,发生的晶闸管级短路应作为上面定义的验收准则的一部分计算。除了短路的级之外,在型式试验程序和后来的检查试验中发生的,未导致晶闸管级短路后果的故障晶闸管级总数,也不得超过一个完整阀串联晶闸管级的3。若这样的级总数超过了3,在购买方与供货方达成一致的情况下,对故障的性质及其成因进行复查并采取措施。h)当用百分比准则来决定允许的短路晶闸管级最大数目和允许的未导致短路的故障晶闸管级最大数目,通常是取整数,如表1中
16、所列举的。表1 型式试验中允许损坏的晶闸管级数量阀全部晶闸管级数 在任何单项型式试验 在全部型式试验中允 在全部型式试验中其与冗余的级数之差(N。 中允许出现的短路晶闸管 许出现晶闸管级短路的 他的未导致短路的故障晶r) 级数 总数 闸管级数33及以下 1 l 13467 1 2 268100 1 3 3其他全部型式试验结束时,短路的和其他故障的晶闸管级分布基本上是随机的,不呈现能说明设计缺陷任何规律。442整体阀的适用判据阀的多个晶闸管级互联的公共电气设备不允许击穿或外部闪络,构成阀结构的绝缘材料部分、冷却水管、光导或脉冲传输及分配系统的其他绝缘部分中不允许有破坏性放电。5型式试验表表2列出
17、了第6章至第13章给出的型式试验。表2型式试验试验类型 章条款 试验对象阀支架直流电压试验 631 阀支架阀支架交流电压试验 632 阀支架阀支架操作冲击试验 633 阀支架阀支架雷电冲击试验 634 阀支架多重阀单元对地直流电压试验 731 多重阀单元多重阀单元交流电压试验 732 多重阀单元多重阀单元操作冲击试验 733 多重阀单元多重阀单元雷电冲击试验 734 多重阀单元阀直流电压试验 831 阀阀交流电压试验 832 阀阀操作冲击试验 834 阀阁雷电冲击试验 835 阎GBT 209901-2007EC 60700-1:1998表2(续)试验类型 章条款 试验对象阀陡波前冲击试验 8
18、36 阀阀非周期触发试验 84 阀最大持续运行负荷试验 931 阀或阀组件最大暂态运行负荷试验(a一90。) 932 阀或阀组件最小交流电压试验 933 同或阀组件暂态欠电压试验 934 阀或阀组件断续直流电流试验 935 阀或阀组件恢复期暂态正向电压试验 lO 阀或阀组件重加正向电压单渡次故障电流试验 1131 阀或阀组件不重加正向电压多波次故障电流试验 1132 阀或阀组件阁抗电磁干扰试验 12 阀或阀组件特殊性能试验 13 阀或阀组件6阀支架电介质试验61试验目的这些试验的主要目的是:a)检验阀支架、冷却水管、光导的绝缘和其他同阀支架相关的绝缘部件的耐受电压能力。如果除了阀支架外,有其他
19、对地绝缘,还要进行必要的附加试验。b) 验证局部放电的起始和截止电压高于阀支架上出现的最大运行电压。注:根据应用情况,经过购买方和供货方协商,可以省略某些阀支架试验。62试验对象用于试验的阀支架可以是一个有代表性的单独试品,包括阀邻近的部分的代表,或者可构成用于单阀或多重阀单元试验装置的部分。它应与全部辅助部件组装在一起,并且适当表示附近地电位表面。根据试验目的,冷却剂应代表最严酷运行条件。63试验要求下面给出的所有试验水平都要进行42中描述的大气修正。631 阀支架直流电压试验阀的两个主要端子应连接在一起,然后将直流电压加在已连接的两个端子与地之间。从规定的1 rain试验电压的50开始,电
20、压在大约10 s的时间内升至规定的1 rain试验电压,保持l rain恒定,再降至规定的3 h试验电压,保持3 h恒定,然后减到零。在规定的3 h电压试验中最后1 h,超过300 pC的局部放电数目,应按照附录B中的说明记录。整个记录期间,平均每分钟300 pC以上的脉冲不超过15次;而且,500 pC以上的冲击每分钟不超过7次;l 000 pC以上的冲击每分钟不超过3次;2 000 pC以上的冲击每分钟不超过1次。注:若观察到局部放电的数量或等级有增加的趋势,可以由购买方与供货方共同协商延长试验时间。用相反极性电压重复上述试验。阀支架直流试验电压utd|按照以下公式计算:U。=U血。kl五
21、。式中:Lk。跨接在阀支架上的稳态运行电压直流分量的最大值;6GBT 209901-2007IEC 607001:1998。试验安全系数:1 min试验,kl一16;3 h试验,kl一13;女。大气修正系数:1 rain试验,k。按照42取值;3 h试验,k。一10。632阀支架交流电压试验试验之前,应将阀支架短路接地至少2 h。进行这个试验,阀的两个主要端子需要连接在一起,交流试验电压加在阀已连接在一起的两端与地之间。从不超过规定的1min试验电压的50开始,在大约10 S内升至规定的1rain试验电压u一,保持1 min,降低到规定的30 rain试验电压u。,保持30 rain后降到零。
22、在规定的30 rain试验中,要监测和记录局部放电的水平。若局部放电值低于200 pc,此设计可以完全接受。若局部放电值超过了200 pC,就需要评估试验结果(见附录B4)。阀支架交流试验电压u。的均方根值,按照以下公式计算:r rU。一=兰kz南。k,42式中:u。稳态运行期间,加在阀支架的最大重复运行电压的峰值,包括换相过冲量;U:。ll rain试验电压;U30 rain试验电压;:试验安全系数:1 rain试验,k213;30 rain试验,k2115;。大气修正系数:1 min试验中,k。按照42取值;30 mJn试验,k。一10;。瞬时过电压系数:1 min试验值,k。由系统分析确
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