Q GDW 662-2011 《串联电容器补偿装置晶闸管阀的试验》及编制说明.pdf

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1、IICS29.240国家电网公司企业标准Q/GDW 662 2011串联电容器补偿装置晶闸管阀的试验Testing specificationsofthyristorvalvesforthyristorcontrolledseriescapacitors201 1-10-1 8发布 201 1-10-1 8实施国家电网公司 发 布Q/GDW1 Q/ GDW 662 2011I目 次前言 II1 范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 14 型式试验、 出厂试验和选项试验的一般要求 34.1 试验分类 34.2 试验对象 44.3 试验目的 44.4 型式试验和选项试验的原则 44.5 试

2、验条件 55 出厂试验 65.1 外观检查 75.2 连接检查 75.3 均压 /阻尼回路检查 75.4 耐受电压检查 75.5 辅助设备检查 75.6 触发检查 75.7 阀冷却系统压力检查 75.8 阀端对地绝缘强度交流电压试验 75.9 阀端对地绝缘强度雷电冲击试验 85.10 阀端间绝缘强度交流电压试验 85.11 阀端间绝缘强度操作冲击试验 95.12 运行工况模拟最小交流电压试验 115.13 运行工况模拟旁路试验 116 型式试验 126.1 运行工况模拟温升试验 126.2 运行工况模拟周期触发和熄灭试验 127 选项试验 147.1 后续闭锁过电流试验 147.2 无后续闭锁

3、过电流试验 148 试验规则 158.1 出厂试验 158.2 型式试验 158.3 试验结果的文件要求 16附录 A（资料性附录） 参考资料目录 17编制说明 19Q / GDW 662 2011 1II前 言根据 关于下达 2007 年度国家电网公司技术标准制（修）订计划的通知 （国家电网科 2007 555号）文件安排，中国电力科学研究院开展了 串联电容器补偿装置晶闸管阀的试验 标准编制工作。本标准规定了晶闸管控制串联电容器补偿装置晶闸管阀的型式试验、 出厂试验和选项试验的规则，不包括晶闸管阀的现场试验。本标准由国家电网公司科技部归口。本标准由国家电网公司生产部提出并解释。本标准主要起草

4、单位：中国电力科学研究院。本标准参加起草单位：华北电力科学研究院有限责任公司本标准起草人：燕翚、 柴斌、 崔虎宝、 唐金昆、 詹雄、 任孟干、 袁洪亮、 昃萌、 石泽京。1 Q/ GDW 662 20111串联电容器补偿装置晶闸管阀的试验1 范围本标准规定了晶闸管控制串联电容器补偿装置（简称 TCSC）晶闸管阀的型式试验、 出厂试验和选项试验的规则，不包括晶闸管阀的现场试验。本标准适用于 220kV 500kV 电压等级串联电容器补偿装置晶闸管阀，其它电压等级可参照执行。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，仅所注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期

5、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 311.1 高压输变电设备的绝缘配合（ GB 311.1 1997 IEC 60071-1： 1993， NEQ）GB/T 311.2 绝缘配合 第 2 部分：高压输变电设备的绝缘配合使用导则（ GB/T 311.2 2002 IEC60071-2： 1996， IDT）GB/T6115.1 电力系统用串联电容器 第 1 部分：总则（ GB/T6115.1 2008 IEC60143-1： 2004，MOD）GB/T7354 局部放电测量（ GB/T7354 2003 IEC 60279： 2000， IDT）GB/T 16927.

6、1 高电压试验技术 第一部分：一般试验要求（ GB/T 16927.1 1997 IEC 60060-1：1989， IDT）GB/T16927.2 高电压试验技术 第二部分：测量系统（ GB/T16927.2 1997 IEC 60060-2： 1994，IDT）GB/T 20995 2007 输配电系统的电力电子技术 静止无功补偿装置用晶闸管阀的试验（ IEC61954： 2003， MOD）DL/T365 2010 串联电容器补偿装置控制保护系统现场检验规程DL/T366 2010 串联电容器补偿装置一次设备预防性试验规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1晶闸管级 thyr

7、istorlevel晶闸管阀的组成部分，由一个晶闸管或者多个同向或反向并联的晶闸管构成，包括其邻近的辅助电路和电抗器（如有）。GB/T20995 2007， 3.13.2阀组件 valve section由数个晶闸管和其它组件构成的电气组合，能用于试验。 它呈现与完整阀相同的电气特性，但只具有其部分电压阻断能力。GB/T20995 2007， 3.43.3Q / GDW 662 2011 12晶闸管阀 thyristorvalve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 TCSC 电抗器相串联。DL/T366 2010， 3.163.4阀层 valvelayer阀组件

8、的电气和机械联合体，配有阀组件和机械结构。 它呈现与完整阀相同的电气特性和结构特性，但只具有其部分电压阻断能力和部分电气绝缘能力。 数个阀层主电路电气串联，可构成完整阀。3.5阀结构 valve structure安装阀晶闸管级的机械结构，对串补平台电位有适当的绝缘水平。3.6阀基电子单元 (VBE)valve baseelectronics处在地电位的电子电路，是控制系统与晶闸管阀之间的接口，简称阀基电子。 DL/T365 2010， 3.73.7冗余晶闸管级 redundantthyristorlevels晶闸管阀中可从外部或内部被短接的最大晶闸管级数，且应由型式试验证明其短接后不会影响阀

9、的安全运行。 如果故障晶闸管级数超过这个值，则应使阀停止工作，更换故障晶闸管，否则就要承受故障增大的风险。GB/T20995 2007， 3.93.8电压击穿保护 voltagebreak-over(VBO)protection晶闸管的一种过电压保护，当电压达到预定电压值时使之开通。GB/T20995 2007， 3.103.9控制角 controlangle, TCSC 电容电压过零开始到晶闸管阀开始导通时之间的可用电角度表示的时间。注 1：控制角也可用 TCSC 线路电流过零开始到晶闸管阀开始导通时之间的可用电角度表示的时间。注 2：控制角也称触发角。3.10导通角 conductioni

10、nterval, 一个工作周期内晶闸管阀导通状态下的用电角度表示的时间间隔部分， 。注： 表示半导通角。3.11短时过载 temporaryoverload在工频频率和规定环境温度范围内，典型值为 30min 的 TCSC 暂时过载。3.12暂态过载 dynamic overload在工频频率和规定环境温度范围内，典型值为 10s 的 TCSC 暂时过载。3.13线路电流 line current, IL流过线路的电流。3.141 Q/ GDW 662 20113保护水平 protectivelevel, UPL电力系统故障时，过电压保护装置即将动作和动作过程中出现在串联电容器组上工频电压的最

11、大峰值。注：保护水平以串联电容器组两端的实际电压峰值表示，也可用串联电容器组额定电压的峰值的标幺值 p.u.表示。3.15区内故障 internal fault发生在串补装置所在线路两端的线路断路器之间的故障。3.16区外故障 externalfault发生在串补装置所在线路两端的线路断路器之外的所有故障。4 型式试验、 出厂试验和选项试验的一般要求4.1 试验分类晶闸管阀的试验分为型式试验、 出厂试验和选项试验三种，试验项目列于表 1。表 1 试 验 项 目序号 试验项目1）试验条号 试验对象 型式试验 出厂试验 选项试验2）a） 外观检查 5.1 阀或阀组件 b） 连接检查 5.2 阀或阀

12、组件 c） 均压 /阻尼回路检查 5.3 阀或阀组件 d） 耐压检查 5.4 阀或阀组件 e） 辅助部件检查 5.5 阀或阀组件 f） 触发检查 5.6 阀或阀组件 g） 阀冷却系统压力检查 5.7 阀或阀组件 h）阀端对地绝缘强度交流电压试验5.8 阀 i）阀端对地绝缘强度雷电冲击试验5.9 阀 j） 阀端间绝缘强度交流电压试验 5.10 阀 k） 阀端间绝缘强度操作冲击试验 5.11 阀 l）运行工况模拟最小交流电压试验5.12 阀或阀组件 m）运行工况模拟旁路试验（ TPSC试验）5.13 阀或阀组件 n） 运行工况模拟温升试验 6.1 阀或阀组件 o）运行工况模拟周期触发及熄灭试验6.

13、2 阀或阀组件 p） 后续闭锁过电流试验 7.1 阀或阀组件 q） 无后续闭锁过电流试验 7.2 阀或阀组件 注 1：试验项目为序号 a） q）对应的试验项；注 2：选项试验是按买卖双方协议进行的附加试验。Q / GDW 662 2011 144.2 试验对象所描述的试验适用于阀或阀组件、 阀结构以及分布在阀结构之内或者连接在阀结构与地之间的冷却系统、 触发和监控电路。 为了验证阀的功能，其他设备如阀控制保护和阀基电子单元在阀试验中是必须的，但它们自身不是试验对象。绝缘强度试验应在组装完整的阀上进行。 而某些运行工况模拟试验既可在整个阀上进行，也可在规定的适当数量阀组件上进行，以验证阀设计满足

14、规定的要求。 可在阀组件上进行的试验项目见表 1。除非另有规定，所有型式试验应在相同阀或阀组件上进行。4.3 试验目的4.3.1 绝缘强度试验4.3.1.1 阀结构绝缘强度试验规定了阀对地电压耐受能力要求的试验，阀端应短接。 试验包括阀端对地的交流电压和雷电冲击试验。 试验应验证：a) 有足够的间隙防止闪络；b) 阀结构，包括冷却管路、 光纤以及脉冲传输及分配系统的其它绝缘部件，无击穿放电；c) 在交流情况下，局部放电的起始和熄灭电压应大于阀结构在稳态运行中出现的最高电压。4.3.1.2 阀端间绝缘强度试验此项试验是为了验证阀的设计满足阀端子之间耐受过电压能力。 试验包括阀端间的交流电压试验和

15、操作冲击试验。 试验应验证：足够的内部绝缘使阀能够耐受规定的电压；a) 在交流情况下，局部放电的起始和熄灭电压应大于阀在稳态运行中出现的最高电压；b) 过电压保护触发系统（如果有）可按预设定值动作；c) 在运行条件下晶闸管有足够的 du/dt 能力。 在大多数情况下，规定的试验足以满足要求，但在某些例外情况下可附加试验。4.3.2 运行工况模拟试验此项试验是为了验证阀的设计在正常和异常重复情况以及在暂时故障情况下，耐受电压电流联合应力的能力。 试验应验证，在规定的条件下：a) 在规定的阀运行模式下阀功能正常；b) 开通、 关断时，电压电流应力都在晶闸管和其它内部电路允许范围内；c) 冷却量供应

16、足够，晶闸管阀无组件过热；d) 阀有足够的过电流和过电压耐受能力。4.3.3 电磁干扰试验此项试验是为了验证阀对于来自阀的内部和阀的外部电磁干扰所具有的抗干扰能力，可在阀端间操作冲击试验过程中通过对阀的监测来验证。4.3.4 出厂试验试验的目的在于检验制造正确性，出厂试验应验证：a) 用于阀体的全部材料、 元件和组件装配正确；b) 阀设备的预期功能和预定的参数都在可接受范围之内；c) 晶闸管级和阀或阀组件应具备的电压耐受能力；d) 产品生产达到一致性和均匀性。4.3.5 选项试验选项试验是按买卖双方协议进行的附加试验，试验目的与 4.3.2相同。4.4 型式试验和选项试验的原则a） 型式试验采

17、用以下原则：1 Q/ GDW 662 201151) 如果可证明阀与以前试验的阀相似，供方可提交任一份以前经证实的型式试验报告以取代型式试验，该报告至少要等同于合同规定要求；2) 除非另有规定，所有型式试验应在相同阀或阀组件上进行；3) 某些型式试验既可在完整阀上也可在阀组件上进行，见表 1；4) 对于在阀组件上进行的型式试验，试验的晶闸管级总数应不少于一台阀中晶闸管级的数量；5) 用于型式试验的阀或阀组件应先通过表 1 中出厂试验项目 a） g）。 在全部型式试验完成后，阀和阀组件应按表 1 中出厂试验项目 a） g）验收准则再次检验；6) 试验选样应随机抽取；7) 绝缘强度试验按照 GB/

18、T16927.1 和 GB/T16927.2 中适用的部分进行。注：如在绝缘强度试验程序末尾进行涉及局放测量的试验可增加试验的可信度。b） 选项试验采用以下原则：1) 如果可证明阀与以前试验的阀相似，供方可提交任一份以前经证实的选项试验报告以取代选项试验，该报告至少要等同于合同规定要求；2) 除非另有规定，所有选项试验应在相同阀或阀组件上进行；3) 选项试验既可在完整阀上也可在阀组件上进行，见表 1；4) 对于在阀组件上进行的选项试验，试验的晶闸管级总数应不少于一台阀中晶闸管级的数量；5) 用于选项试验的阀或阀组件应先通过全部出厂试验。 在全部选项试验完成后，阀和阀组件应按表 1 中出厂试验项

19、目 a） g）验收准则再次检验。4.5 试验条件4.5.1 通则4.5.1.1 绝缘强度试验进行绝缘强度试验，阀应组装上除避雷器以外的全部辅助部件。 除非另有规定，阀电子单元应加电。应特别说明的是，除了流速和防冻液含量可以减少外，冷却剂和绝缘液应处于代表运行工况的条件，例如热传导率。 若阀结构外的任何对象或设备在试验中正确地反映其应力是必要的话，它也应在试验中呈现或予以模拟。 对于阀结构的金属部分，如果不是试验的对象，应予短接在一起并接地，使之适合于所进行的试验。试验采用 GB 311.1 中的交流工频和雷电冲击的标准波形，并按 GB/T16927.1 16927.2 的标准试验程序进行。 按

20、本标准确定试验水平，并采用空气密度校正系数 kd。 按式（ 1）确定 kd的值：1 22 1273273db Tkb T （ 1）式中：b1 试验室环境大气压力， Pa；b2 设备安装地点海拔高度的大气压力， Pa；T2 设计的阀厅最高空气温度， ；T1 试验室环境空气温度， 。4.5.1.2 运行工况模拟试验在条件允许的情况下，应对整个晶闸管阀进行试验，需要根据晶闸管阀的设计和试验设备来确定。当要对由 5个或更多串联晶闸管级组成的阀组件进行试验时，本标准中对试验的规定是正确的。 如果试验闸管级数少于 5级，则要有附加的安全系数。 在任何情况下，试验阀组件的串联晶闸管级数都不应少于 3级。除非

21、另有规定，运行工况模拟试验应在工频 50Hz下进行。冷却剂应能代表实际工况，流量和温度应设置在最不利的值下加以考验，防冻液的配比容量应尽可能与实际运行时相当。 如果试验中不具备这些条件，可由买卖双方协议采用一个修正系数。Q / GDW 662 2011 164.5.2 冗余晶闸管级4.5.2.1 绝缘强度试验除非另有规定，在整个阀上进行的绝缘强度试验中，冗余晶闸管级应短接。4.5.2.2 运行工况模拟试验在运行工况模拟试验中，冗余晶闸管级不应被短接。 试验电压和回路阻抗应根据比例系数 kn进行调整， kn按式（ 2）计算：totnt rNkN N（ 2）式中：Ntot 被试品的总的串联晶闸管级

22、数；Nt 阀的总的串联晶闸管级数，包括冗余晶闸管级；Nr 阀的总的冗余晶闸管级数。注：如果阀的晶闸管级数比较少，冗余级数在总级数中占有较大比例，可能会导致阀中的某些组件承受过应力。 这时，可以在运行工况模拟试验中仍将冗余晶闸管级短接，但试验电压和回路阻抗不再按照比例系数 kn进行调整。4.5.3 试验温度4.5.3.1 绝缘强度试验时阀的温度除非另有规定，试验应在室内环境温度 15 35 下进行。4.5.3.2 运行工况模拟试验时阀的温度除非另有规定，试验应在实际运行中可能产生最高元件温度的条件下进行。如果一项试验需要验证阀中几个元件的最高运行温度，就可在该项试验的不同条件下进行。4.5.4

23、试验湿度除非另有规定，相对湿度应不大于 60%，试验时阀厅的绝对湿度在设计规定的阀厅最大湿度和最小湿度范围内。4.5.5 试验大气压力试验时的大气压力范围应为 86kPa 106 kPa。4.5.6 试验电源工频试验电压应满足 GB/T16927.1的规定。4.5.7 试验冷却系统除非另有规定，试验时的水冷系统满足如下要求：a) 水电阻率：不小于 3.5M G1cm；b) 进水温度： 5 32 ；c) 进水压力：不小于 0.15MPa。注：本标准规定水冷却方式的试验条件，其它冷却方式可按阀设计要求进行。4.5.8 控制保护和监控系统控制保护和监控系统应具有串联电容器补偿装置规定的阀控制保护和监

24、控功能。4.5.9 周围环境应无剧烈的振动和冲击。 无爆炸危险的介质，周围介质中不应含有能腐蚀金属、 破坏绝缘、 表面涂覆层的介质和导电介质。5 出厂试验以下所规定的出厂试验是最少试验项目，检验制造正确性。 供方应提供满足试验目的的试验程序的详细记录。1 Q/ GDW 662 201175.1 外观检查a） 检查全部材料和部件没有损坏并且安装正确；b） 检查安装部件资料；c） 检查阀内部的空气间隙和爬电距离。5.2 连接检查a） 检查全部载流主回路接线正确；b） 检查晶闸管紧固力；c） 检查接线端子的配线。5.3 均压 /阻尼回路检查检查均压 /阻尼回路的参数（电阻和电容），以保证电压在串联晶

25、闸管上均匀分布。相对额定值参数的偏差要求：静态均压电阻阻值不超过 5%，任意两晶闸管级的静态均压电阻阻值的比不超过 1 5%；阻尼电阻阻值不超过 5%；电容容值不超过 5%，任意两晶闸管级的电容容值的比不超过 1 5%。5.4 耐受电压检查检查晶闸管级能否承受相应于对阀所规定的工频最大值电压，耐受时间为 1min。5.5 辅助设备检查验证每个晶闸管级上的辅助设备，例如监视和保护回路，和整个阀或阀组件的公共部件功能的正确性。5.6 触发检查验证晶闸管级的每个晶闸管对触发信号的响应正确。每级晶闸管上施加的工频交流电压值为晶闸管级相应于阀设计所规定的试验电压值，阀或阀组件应能正常触发，回报信号正常。

26、5.7 阀冷却系统压力检查a） 检查是否有泄漏；b） 在整个阀和全部分支中的流量是否充裕；c） 检查差动压力。5.8 阀端对地绝缘强度交流电压试验5.8.1 试验目的参见 4.3.1.1。5.8.2 试验值和波形试验电压 Uts1和 Uts2均为 50Hz 的正弦波形。 Uts1为阀结构支撑绝缘子工频耐受电压值， Uts2可按式（ 3）计算：2 22msts s dUU k k （ 3）式中：Ums 阀结构支撑最大重复运行电压峰值，包括熄灭过冲。 典型值由容性运行模式下最大暂态（ 10s）过载值或串联电容器的保护水平值得到；ks2 试验安全系数， ks2=1.2；kd 空气密度校正系数。5.8

27、.3 试验程序该项试验每个晶闸管级均应短接。 在两个互连的阀端和地之间，按照规定的时间段施加规定的试验电压 Uts1和 Uts2。a）调节电压从 Uts1的 50%升到 100%，升压过程中记录局部放电起始电压；Q / GDW 662 2011 18b）保持 Uts11min；c）降低电压到 Uts2，并维持 10 min，记录局部放电水平，然后降低电压到零。 降压过程中记录局部放电熄灭电压；d）在试验程序 c）的最后 1 min 记录的周期局部放电峰值应小于 50pC，或者在对阀内局部放电敏感的组件已经单独试验的条件下应小于 200pC；e）局部放电起始电压和熄灭电压的测量应按照 GB/T

28、7354 进行。 起始电压和熄灭电压应不小于阀结构在稳态运行中出现电压的 1.1 倍，稳态运行电压为容性运行模式下最大短时（典型值 30min）过载值。5.9 阀端对地绝缘强度雷电冲击试验5.9.1 试验目的参见 4.3.1.1。5.9.2 试验值和波形该项试验每个晶闸管级均应短接。 采用标准 1.2 s/50 s 波形。试验电压的峰值是与 GB/T6115.1 中适合绝缘水平相当的标准雷电冲击耐受电压，即按 GB 311.1 和GB/T311.2 对应于交流电压 1.2UPL/2，但不应低于串联电容器组的额定电压峰值的 2.5/2倍的雷电冲击电压峰值，或按绝缘子的雷电冲击电压峰值，试验安全系

29、数取 1.1。5.9.3 试验程序试验应分别将 3次正极性和 3次负极性雷电冲击施加到被短接的阀两端与地之间。5.10 阀端间绝缘强度交流电压试验5.10.1 试验目的参见 4.3.1.2。5.10.2 试验值和波形试验电压 Utv1和 Utv2均为 50Hz 的正弦波形。试验电压值 Utv1的确定取决于阀的保护系统，并且等于 Utv11和 Utv12中的较小者。 如果 Utv11和 Utv12都不能确定，则采用 Utv13。Utv11由阀 VBO 保护触发门槛确定。Utv12由避雷器保护动作值确定。Utv13由能够发生的容性运行模式下最大瞬时过电压值确定。Utv11、 Utv12和 Utv1

30、3分别按式（ 4）、 式（ 5）和式（ 6）进行计算：11 1112stvk UU （ 4）式中：U1 在配备 VBO 保护情况下阀端之间最大瞬时电压值，且恰好不会引起 VBO 保护触发系统的动作；ks11 试验安全系数， ks11=0.95；12 2122stvk UU （ 5）式中：U2 跨接在阀端间的避雷器（如果配备）的保护电压；ks12 试验安全系数， ks12=1.1；13 3132stvk UU （ 6）式中：1 Q/ GDW 662 20119U3 在给定的容性运行模式下最严酷暂态（典型值 10s）过载条件下，阀端间最大重复电压的峰值，包括熄灭过冲；ks13 试验安全系数， ks

31、13=1.3；上述试验可能因一些阀元件的过热而不能实现。 在这种情况下，按买卖双方的协议，将 1min交流耐压试验可由几个较短时间段的试验代替，其最短试验时间为规定的过电压最大可能持续时间的 2倍，但总试验时间不短于 1min。试验电压 Utv2由式（ 7）确定：2 222s mvtvk UU （ 7）式中：Umv2 在规定的容性运行模式下最严酷的短时过载运行条件下，阀端间最大重复电压的峰值，包括熄灭过冲，典型值为容性运行模式下最大短时（ 30min）过载值；ks2 试验安全系数， ks2=1.2；5.10.3 试验程序在规定的时间段内，在阀两端施加规定的试验电压。 阀的一端接地，短接冗余晶闸

32、管级。a）调节电压从 Utv1的 50%升到 100%，升压过程中记录局部放电起始电压；b）保持 Utv11min；c）降低电压到 Utv2，维持 10 min，记录局部放电水平，然后降低电压到零。 降压过程中记录局部放电熄灭电压；d）在程序 c）的最后 1 min 记录的周期局部放电峰值应小于 50pC，或者在对阀内局部放电敏感的组件已经单独试验的条件下应小于 200pC；e）起始电压和熄灭电压的测量应按照 GB/T 7354 进行。 起始电压和熄灭电压应不小于阀在稳态运行中出现电压的 1.1 倍，阀稳态运行电压为容性运行模式下最大短时（典型值 30min）过载值。若有 VBO触发保护，它应在此项试验中不动作。注：对某些试验电压较高的阀，上述试验可能因试验设备条件限制而不能实现。 在这种情况下，按买卖双方的协议，将阀端间交流电压试验按阀层逐层进行，阀层试验电压按该层在阀端间试验电压中所占比例部分，但要有附加的安全系数。5.11 阀端间绝缘强度操作冲击试验5.11.1 试验目的阀端间绝缘强度试验的试验目的参见 4.3.1.2。试验的另一个目的是验证阀对电磁干扰的不敏感度，作为电磁辐射结果，该项试验应验证：a） 不发生晶闸管误触发；b） 虚假的晶闸管级故障信息或错误的信号不会通过阀电子单元传递给阀的控制和保护系统。5.11.2 试验值和波形波形：采用标准的 250/2500