Q GDW 11673-2017 ±1100kV 特高压直流输电系统用换流阀技术规范.pdf

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1、ICS 29.240 Q/GDW 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q/GDW 11673 2017 1100kV 特高压直流输电系统用换流阀 技术规范 General specification of thyristor valve for 1100kV UHVDC transmission system 2018 - 01 - 18 发布 2018 - 01 - 18 实施 国家电网公司 发布 Q/GDW 116732017 I 目 次 前 言 II 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 符号 和 缩略语 1 5 使用条件 2 6 技术要求 2 7 试验 8

2、附录 A（资料性附录） 工程技术指标示例 . 19 附录 B（规范性附录） 控制保护系统同换流阀控制单元的连接方式和接口信号示意图 . 23 编制说明 26 Q/GDW 116732017 II 前 言 为规范 1100kV特高压直流 输电系统用 换流阀的技术要求， 制定本标准 。 本标准 由 国家电网公司基建部和直流 建设 部 提出并解释。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准起草单位： 国网北京经济技术研究院 、 全球能源互联网研究院 、 南京南瑞继保工程技术有限公司 、 中国西电电气股份有限公司 。 本标准主要起草人： 马为民、陈东、杨一鸣、申笑林、方太勋、张翔、刘磊、孙健、娄彦涛、

3、焦秀英、马元社、高冲、刘心旸、季一鸣。 本标准首次发布 。 本标准在执行过程中的意见或建议反馈至国家电网公司科技部。 Q/GDW 116732017 1 1100kV 特高压直流输电系统用换流阀技术规范 1 范围 本标准规定 了 1100kV 电压等级直流输电用换流阀的 技术 要求。 本标准 适用于 1100kV电压等级直流输电用水冷却、空气绝缘、户内安装的晶闸管换流阀。 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 1094.1 电力变压器 第 1 部分

4、：总则 GB/T 13498 高压直 流 (HVDC)输电术语 GB/T 16927.1 高压试验技术 第 1 部分：一般试验要求 GB/T 28563 2012 800kV 特高压直流输电用晶闸管阀电气试验 IEC 60060-1 高电压试验技术 第 1 部分：一般定义和试验要求 （ High-voltage test techniques - Part 1:General definitions and test requirements） IEC 60700-1 2015 高 压直流电力传输用可控硅阀 .第 1 部分 :电气试验 （ Thyristor valves for high v

5、oltage direct current (HVDC) power transmission. Part 1:Electrical testing） IEEE Std 1158 高压直流输电功率损耗确定推荐规程（ Recommended practice for determination of power losses in high-voltage direct current） 3 术语和定义 GB/T 13498 界 定的术语和定义适用于本文件。 4 符号 和 缩略语 4.1 符号 下列 符号 适用于本文件。 UdN： 额定直流电压 Udm： 最高连续直流电压 IdN： 额定直流电流

6、 Idmin： 最小持续直流电流 Id： 过负荷直流电流 N： 整流运行触发角额定值 N： 逆变运行关断角额定值 4.2 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 Q/GDW 116732017 2 LIWL： 雷电冲击耐受水平 （ Lightning Impulse Withstand Level） SIWL：操作 冲击耐受水平 （ Switching Impulse Withstand Level） VBE/VCU： 阀基电子单元 /阀基控制单元 （ Valve Base Electronics/Valve Control Unit） CCP： 阀组控制 系统 （ Converter Contro

7、l and Protection） MVU： 多重阀单元 （ Multiple Valve Unit） 5 使用条件 5.1 正常使用条件 5.1.1 地震要求 按具体工程实际换流站所在地的地面水平加速度不 应 小于 0.2g。地面垂直加速度按地面水平加速度65考虑。换流阀设计 应 按正弦三个周波 ， 安全系数 1.67以上考虑。 5.1.2 阀本体运行条件 全封闭户内，微正压，带通风和空调 ，运行条件如下： a) 阀长期运行时 运行条件如下 ： 1) 温度范围： 10 45 ； 2) 湿度范围： 10% 50%RH。 b) 阀停运时 运行条件如下 ： 1) 温度范围： 5 60 ； 2) 湿

8、度 范围 ： 10% 60%RH。 5.1.3 阀 基 电子设备运行条件 阀基电子设备的运行条件如下： VBE/VCU(阀基电子单元 /阀基控制单元 )环境温度 ： 5 40 。 VBE/VCU(阀基电子单元 /阀基控制单元 )环境 湿度 ： 10% 50%RH。 5.2 特殊使用条件 凡是需要满足 5.1 条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）。 特殊使用条件下，换流阀的额定值和试验规则另有规定。 6 技术要求 6.1 一般要求 技术的一般性要求如下： a) 高压直流输电系统用换流阀应为空气绝缘、水冷却的户内式二重晶闸管换流阀，外绝缘 爬电比

9、距 不小于 14mm/kV。对于使用海拔高度在 1000m 以上的换流阀，应对外绝缘进行修正 。 b) 换流阀 应 结构合理、运行可靠、维修方便 。 c) 换流阀不仅应具有承受正常运行电压和电流的能力，而且还应具有承受由于阀的触发系统误动或站内各部分故障或交流系统故障造成的冲击电压和过电流的能力 。 Q/GDW 116732017 3 d) 换流阀的设计 应 保证在两次计划检修之间的运行周期内 ， 阀元部件的故障或损坏 数量不会超过设计冗余 ，阀仍具有可靠的运行能力 。 e) 换流阀应采用低噪声元件，以降低阀在运行时的噪声水平 。 6.2 晶闸管元件 晶闸管元件的要求如下： a) 换流阀所采用

10、的晶闸管元件其各种特性应已得到完全证实 ,同一单阀的晶闸管应采用同一厂家，不可混装 ； b) 每只晶闸管元件都应具有独立承担额定电流、过负荷电流及各种暂态冲击电流的能力。 主回路中的每一个晶闸管元件都应单独试验并编号。 6.3 冗余度 每个阀中 应 按规定增加一些晶闸管级，作为两次计划检修之间运行周期（不 应 少于 12 个月）中损坏元件的备用。晶闸管级的损坏是指阀中晶闸管元部件或相关元件的损坏导致该晶闸管级短路，在功能上减少了阀中晶闸管级的有效数量。 晶闸管的冗余度应保证： a) 在两次计划检修之间运行周期内，如果在此运行周期开始时没有损坏的晶闸管元件，并且在运行周期内不进行任何晶闸管元件更

11、换，对每个换流站双极，冗余晶闸管级全部损坏的阀不超过1 个 ； b) 各换流阀中的冗余晶闸管级数应不小于运行周期内损坏的晶闸管级数的期望值的 2.5 倍或不应少于 3 级（两者中取大值）。 注： 晶闸管损坏级 损坏数量 的期望值应在晶闸管元件 及其附件 的损坏率估计值的基础 上，按独立随机损坏模型进行计算。晶闸管元件及 其附件 的损坏率估计值应根据同类应用条件下同类设备的运行经验选取。 6.4 机械性能 机械性能要求如下： a) 换流阀的机械结构 应 合理，应当简单、坚固、便于检修 。 b) 换流阀应采用悬吊式结构和组件式设计，部件方便更换 。 c) 换流阀应能够承受工程换流站所在地的地震烈度

12、的应力，检修人员到阀体上工作时所产生的应力，以及由于各种故障或控制 /保护系统动作或误动作产生的电动力 。 d) 采用光通道的触发系统布置应便于光纤的开断和更换，同时还应避免安装时对光纤造成的机械损伤 。 e) 换流阀内各种塑料构件应 避免因电晕放电而导致的老化。应尽可能使用抗电晕放电的材料。在容易受电晕放电的影响而产生老化的各种塑料构件附近，供应商 应 保证不会有此类电晕放电发生 。 f) 换流阀的结构应能保证 水路管道远 离带电部件， 泄露的冷却液体 不会造成任何元部件的损坏。 6.5 电气性能 6.5.1 电压耐受能力 电压耐受能力的要求如下 ： a) 换流阀设计应能承受正常运行电压以及

13、各种过电压。可以采用晶闸管串联的方式使换流阀获得足够的电压承受能力 。 b) 换流阀电气设计中应充分考虑各种冲击条件下沿晶闸管串的电压不均匀分布 。 Q/GDW 116732017 4 c) 换流阀电气设计还应考虑过电压保护水平的分散性以及 阀内其它非线性因素对阀的耐压能力的影响。在最大设计结温条件下，并且在所有冗余晶闸管级数都损坏的条件下，单阀和多重阀的绝缘应具有表 1 规定的安全裕度 。 d) 在阀的运行温度为短时过负荷运行的最高温度，且逆变侧换流阀处在换相后的恢复期时，阀应能耐受相当于操作冲击保护触发水平的正向暂态电压峰值 。 表 1 单阀和多重阀单元的安全裕度 - I类安全裕度 II类

14、安全裕度 操作 冲 击电压 超过避雷器保护水平的 15% 超过避雷器保护水平的 10% 雷电冲击电压 超过避雷器保护水平的 15% 超过避雷器保护水平的 10% 陡波前冲击电压 超 过避雷器保护水平的 20% 超过避雷器保护水平的 15% 6.5.2 电流耐受能力 换流阀应具有承担额定电流、过负荷电流及各种暂态 冲击电流的能力 ， 1100kV 特高压直流工程换流阀的 典型 技术参数 参 见 附录 A。对于由故障引起的暂态过电流，换流阀应具有如下的承受能力： a) 带后续闭锁的短路电流承受能力 要求如下： 1) 对于运行中的任何故障所造成的最大短路电流，换流阀应具备承受一个完全偏置的不对称电流

15、波的能力，并在此之后立即出现的最大工频过电压作用下，换流阀应保持完全的闭锁能力，以避免换流阀的损坏或其特性的永久改变 ； 2) 故障前应假定所有的 冗余 晶闸管级都已损坏，并且晶闸管结温为最大设计值 。 b) 不带后续闭锁的短路电流承受能力 要求如下： 1) 对于运行中的任何故障所造成的最大短路电流，若在过电流之后不要求换流阀闭锁任何正向电压，或闭锁失败，则换流阀应具有承受 3 个完全不对称的电流波的能力 ； 2) 换流阀应能承受两次短路电流冲击之间出现的反向交流恢复电压，其幅值与最大短路电流同时出现的最大暂时工频过电压相同 。 c) 附加短路电流的承受能力 要求 如下 ： 当一个单阀中所有晶

16、闸管元件全部短路时，其它两个单阀和避雷器将向故障阀注入故障电流，此时该故障阀内的电抗器和引线应能承受这种过 电流产生的电动力。 6.5.3 交流系统故障下的运行能力要求 交流系统故障下的运行能力要求如下： a) 在交流系统故障使得在换流站交流母线所测量到的三相平均整流电压值大于正常电压的 30%，但小于极端最低连续运行电压并持续长达 1s 的时段，直流系统应能连续稳定运行 ； b) 在发生严重的交流系统故障，使得换流站交流母线三相平均整流电压测量值为正常值的 30%或低于 30%时，如果可能，应通过继续触发阀组维持直流电流以某一幅值运行，从而改善高压直流系统的恢复性能 ； c) 在交流系统故障

17、期间，应能维持换流阀的触发或在故障清除瞬间恢复换流阀的触发，以降 低交流系统恢复过电压的幅值并改善系统稳定性。 6.6 触发系统 触发系统的技术要求如下： Q/GDW 116732017 5 a) 换流阀采用光电转换式触发系统 ， 高、低压电路间采用光隔离 ； b) 在一次系统正常或故障条件下，触发系统都应能按照本 标准的规定正确触发晶闸管 ； c) 无论以整流模式还是以逆变模式运行，当交流系统故障引起换流站交流母线电压降低到下列幅值并持续对应时段时，所有晶闸管级触发电路中的储能装置应具有足够的能量持续向晶闸管元件提供触发脉冲，使得换流阀可以安全导通 ； d) 交流系统单相对地故障，故障相电压

18、降至 0，持续时间至少为 0.7 秒； e) 交流系统三相对地短路故障 ，电压降至正常电压的 30%，持续时间至少为 0.7 秒 ； f) 当交流系统三相对地金属短路故障，电压降至 0，持续时间至少为 0.7 秒，紧接着这类故障的清除及换相电压的恢复，阀触发电路中应有足够的储能以安全地触发晶闸管元件 ， 不允许因储能电路需要充电而造成恢复的任何延缓。 6.7 控制、保护及监视系统 6.7.1 一般要求 控制、保护及监视装置的一般要求如下： a) 换流阀的控制、监视及保护 应 满足直流控制保护系统的要求， 应 功能正确、完备，可靠性高 ； b) 直流极控系统与换流阀控制系统均为双重化设计，极控系

19、统与换流阀控制系统之间的信号交换仅在对应的冗余系统 之间进行，即极控系统 A 与换流阀控制系统 A 进行信号交换，极控系统 B与换流阀控制系统 B 进行信号交换 ； c) 换流阀控制保护系统应提供与录波装置相连的接口，用于进行 VBE 与换流站控制保护系统之间以及 VBE 与晶闸管单元控制器之间的信号测试 ； d) 换流阀控制系统应具备试验模式，在换流阀检修状态下，由阀控系统向晶闸管发出触发脉冲对晶闸管逐级进行测试，并监视触发与回报信号。 6.7.2 阀控系统 阀控系统的技术要求如下： a) 换流阀的控制系统应保证换流阀在一次系统正常或故障条件下正确工作。在任何情况下都不能因为控制系统的工作不

20、当而造成换流阀的损坏 。控制参数和控制精度应满足换流阀技术参数相关要求。控制系统应完全双重化，并应具有完善的自检功能。 b) 在交流系统故障期间，换流阀的控制系统应能维持换流阀的触发，或在故障清除瞬间保证直流系统的恢复，并在所规定的时间内恢复直流系统的输送功率，以降低交流系统的恢复过电压并改善系统稳定性。 6.7.3 晶闸管监视系统 换流阀应设计有晶闸管监视系统，在换流站控制室内每一晶闸管级的状态进行远方监视，并正确指示任何晶闸管或其它相关电子设备的异常或损坏。在所有的 冗余 晶闸管级全部损坏后，监视设备应发出警报。如果有更多的晶闸管级损坏，从而导致 运行中的晶闸管换流阀面临更严重的损坏时，应

21、向监视系统或其它保护系统发出信息使换流器闭锁。 6.7.4 保护系统 保护系统的技术要求如下： a) 换流阀内每一晶闸管级都应设计保护触发系统，对晶闸管级进行过电压保护触发。换流阀保护系统设计中应允许晶闸管级在保护触发连续动作的条件下运行。在最大甩负荷工频过电压，例如交流系统故障后的甩负荷工频过电压下，阀的保护触发不能因逆变换相暂态过冲而动作，且Q/GDW 116732017 6 不能影响此后直流系统的恢复。此外，在正常控制过程中的触发角快速变化不应引起保护触发动作。 b) 如果必要，还应配备其它保护系统，保证晶闸管在各种运 行工况下，特别在电流过零后的恢复期内不受损坏。 c) 换流阀保护系统

22、还应配置适当的避雷器对换流阀进行保护，换流阀避雷器要求详见 6.8 节。 6.7.5 控制保护与阀控接口要求 6.7.5.1 接口要求 VBE 与 CCP 之间的所有开关量信号均采用光调制信号，载波频率误差不得大于 10%；信号通道采用波长 820nm 的多模光纤，控制保护输入最小不低于 -25dbm，控制保护输出最小不低于 -15dbm。光纤统一由直流控制保护系统生产厂家供货。 6.7.5.2 接口 方式 CCP 和 VBE 之间的接口信号见附录 B。 6.8 避雷器 避雷器是换流阀中过电压的 主要保护装置 ，技术要求如下： a) 应根据各工程换流阀技术要求正确选择避雷器。换流阀的各种运行工

23、况不会导致避雷器的加速老化或其它损伤，同时避雷器应在各种过电压条件下有效保护换流阀 。 b) 避雷器应带有用于记录避雷器冲击放电次数的计数器。计数器的动作信号应通过光纤传至事件顺序记录器。 6.9 冷却系统 6.9.1 总体要求 换流阀冷却系统 应 具有足够的冷却能力，以保证在各种运行条件下有效冷却换流阀。内冷却系统的冷却介质为去离子水，必要时可采用去离子水与乙二醇的混合冷却介质，以防止冷却介质结冰。冷却介质电导率应小于 0.5s/cm。冷却系统的设 计应至少满足以下要求： a) 阀的冷却系统和阀厅空调系统应以 12 脉动阀组为基础来提供，并且每个系统都应与其它的冷却和空调系统各自独立； b)

24、 重要的设备应提供冗余，包括但不限于泵、滤网、冷凝器和通风机 ， 应提供独立运行的冷却风扇或热交换器 ， 内冷却系统的水泵应定期调换主、备水泵，调换周期不长于一周； c) 当失去一个单一的主要部件时，对于任何规定的环境条件，都不应导致换流站额定连续负荷能力或短时负荷能力的降低； d) 应 配备在线水处理装置； e) 尽可能减少内冷却回路管接头的数量，管道应在工厂预制，现场组装，管道之间采用法兰连接，不允许现场 焊接； f) 运行时无漏水； g) 维修时漏水量最小； h) 更换晶闸管元件时不需解开冷却管路，更换其它元件或晶闸管组件时必须解开的接头数目应最少； i) 局部的泄漏不会降低阀的可用率，

25、当出现灾难性的泄漏时， 应 自动断开电源以防止阀的损坏； Q/GDW 116732017 7 j) 与冷却水接触的各种材料表面不能发生腐蚀，金属材料应采用不锈钢等耐腐蚀材料，各种材料的老化速度应保证至少 40 年的设计寿命，在设计寿命期内应免维护； k) 设备和管道底部应有排水设施以利于设备检修及更换； l) 应采取可靠有效的措施（如设置电加热器、添加防冻剂等）防止室内外设备及管道内的水在冬季系统停运时结冰 。 6.9.2 控制及保护 控制及保护的技术要求如下： a) 换流阀的冷却控制和保护应能在各种运行条件下确保冷却系统安全、正确、可靠地运行。应采用基于温度控制的闭环控制模式，对换流阀实施有

26、效的冷却，同时还应能准确检测冷却系统的各种故障，并正确产生报警或跳闸信号。冷却控制 /保护系统应采用完全双重化的设计，应具有完善的自检功能。无论是主系统还是备用系统，都应包括两套原理不同的保护。主系统故障时将可自动切换到备用系统。从一个系 统转换到另一个控制系统，不应引起高压直流输电系统输送功率的降低 。 b) 当主控制系统保持在运行状态时，应允许能对备 用系统进行维修和改进。从阀冷却控制系统的电源到为控制系统提供信息的传感（变 送）器的每一级都应冗余配置。与直流控制和保护的通信也应有冗余度 。 c) 阀冷却系统中的机械系统部分应使用两个辅助电源系统。当一台辅助电源故障时可切换到另一台，这个切

27、换需应在一定时间内完成，以使阀冷却保护系统不会起动使阀组跳闸。如果两台辅助电源都发生 故障失掉，则阀组应在一定时间内跳闸，以保证避免阀不因过热而损坏 。 d) 冷却系统的控制和保护，以及冷却通风机和冷却泵的辅助电源都应由交 /直流配电系统供电，以防止在交流扰动期间失去控制和保护。在总的阀冷却 系统的控制保护以及冷却泵和冷却风机辅助电源所使用的直流电源消失时，不应导致阀的损坏。 6.10 防火要求 防火要求如下： a) 晶闸管阀在设计、 制造、安装上应能抑制任何原因导致的火灾，及火在阀内蔓延的可能性 ； b) 阀内的非金属材料应是阻燃的，并具有自熄灭性能 ； c) 换流阀内应采用无油化设计 ；

28、d) 晶闸管电子设备单元设计要合理， 避免 产生过热和电弧的隐患。应使用安全可靠的、难燃的元部件，元件参数的选择要保留充分的裕度。各元器件之间的连接要 牢固、可靠，以防产生过热和电弧 ， 电子设备单元中不允许有高压部件 ； e) 载流回路的设计要考虑足够的安全系数 ， 每 处 电气联接应牢固、可靠，避免产生过热和电弧 ； f) 在相邻的材料之间和光纤通道的节间 需 设置阻燃的防火板，或采用其它措施，阻止火灾在相邻塑料材料之间以及光纤通道的节间横向或纵向蔓延 ， 阀内所 采用的防火隔板布置要合理，避免由于隔板设置不当导致阀内元件过热 ； g) 冷却系统应安全可靠，避免因漏水、冷却水中含杂质以及冷

29、却系统腐蚀等原因导致的电弧和火灾。 6.11 检修要求 换流阀检修的要求如下： a) 换流阀的设计应满足阀的检修要求，易于清洁、易于更换阀的各种元部件或组件 ； b) 晶闸管元件、电抗器元件等元部件都应单独编号 ； Q/GDW 116732017 8 c) 从闭锁到重新起动，在规 定时间内应能更换阀的元部件、一个晶闸管组件或一个阀组件 ， 该时间不包括倒闸操作时间，但包括确认故障元部件或组件所必需的时间，为清扫、更换元件或组件而停电检修的时间间隔不少于 12 个月。 6.12 铭牌 换流阀铭牌应符合国标要求，安装位置应明显可见，铭牌应包括以下内容： a) 标准代号 ； b) 制造厂名 ； c)

30、 出厂序号 ； d) 制造年份 ； e) 额定电流 ； f) 电压等级 ； g) 总重量 ； h) 损耗 ； i) 晶闸管元件个数 ； j) 晶闸管元件的主要参数 。 7 试验 7.1 一般要求 7.1.1 型式试验执行导则 7.1.1.1 试验对象 试验对象如下： a) 某些型式试验可在整个阀或在一定情况下在阀组件上进 行。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 ， 有规定的除外 ； c) 在型式试验开始之前，阀、阀组件和 /或它们的元件应证明通过了出厂试验，是检验合格的。 7.1.1.2 试验顺序 规定的型式试

31、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。 7.1.1.3 试验方法 应 按照 IEC 60060-1中相应要求进行。 7.1.1.4 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。 7.1.1.5 试验 频率 交流电介质试验可在 50Hz或 60Hz下进行。运行试验对频率的特殊要求按具体实际工程约定。 7.1.1.6 试验 报告 Q/GDW 116732017 9 型式试验完成后，如无特殊提供型式试验报告。 7.1.2 大气修正因数 当有规定 时， 按照 GB/T 16927.1 试验电压应进行大气修正。进 行修正的参考

32、条件如下： a) 气压： 使用 IEC 60060-1 的标准程序进行修正 ； b) 温度：设计的阀厅空气最高温度（ ） ； c) 湿度：设计的阀厅最低绝对湿度（ g/m3）。 7.1.3 冗余的处理 7.1.3.1 绝缘试验 对于在阀端子间的所有绝缘试验，除了可能的阀非周期触发试验 （ GB/T 28563 2012 第 8.4 条款）外，应短路冗余的晶闸管级。晶闸管级短路的位置 由制造商与用户协商确定 。 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。 7.1.3.2 运行 试验 对于运行试验，冗余的晶闸管级不应被短路。使用的试验电压由

33、比例因子 kn调整 ，见 公式（ 1） : tutntrNk NN （ 1） 式中： tutN 是试品中串联晶闸管级的数量； tN 是阀中串联 晶闸 管 级的总数； rN 是阀中冗余的串联晶闸管级的总数。 7.2 型式试验 7.2.1 型式试验回路要求 换流阀 型式试验所选定的试验电路应保证能在与实际情况等效的最不利的条件下对阀的性能进行全面而准确的试验，并能简明扼要地表明阀的各种能力。 7.2.2 型式试验项目 阀的型式试验项目 见表 2。 表 2 阀的型式试验项目 序号 试验类别 试验对象 试验项目 1 绝缘试验 阀基 阀基的直流电压试验 阀基的交流电压试验 阀基的操作冲击试验 阀基的雷电

34、冲击试验 阀基的陡波前冲击试验 Q/GDW 116732017 10 表 2（续） 序号 试验类别 试验对象 试验 项目 多重阀（ MVU） 多重阀对地直流电压试验 多重阀交流电压试验 多重阀操作冲击试验 多重阀雷电冲击试验 多重阀陡波前冲击试验 阀 阀直流电压试验 阀湿态直流电压试验 阀交流电压试验 阀操作冲击试验 阀湿态操作冲击耐压试验 阀雷电冲击试验 阀陡波前冲击试验 阀的非周期触发试验 2 运行试验 阀或组件 周期性触发和关断试验 恢复期暂态正向电压试验 阀故障电流试验 阀电磁兼容试验 特殊性能和故障容许试验 7.2.3 型式试验判据 7.2.3.1 晶闸管级的判据 晶闸管级的判据如下

35、： a) 任何一项型式试验后，有一个以上的晶闸管发生短路（或更多，一个完整阀中，串联晶闸管级更换大于 1%时），则认为该阀未通过型式试验 。 b) 若下面的某项型式试验中，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，上述判据仍旧适用 。 e) 每项型式试验后，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生故障的晶闸管或辅助元件可以更换 。 f) 完成试

36、验程序后，阀或阀组件要经历一系列的检查试验，至少 应 包括以下几项： 1) 检查晶闸管级正向和反向耐受电压； 2) 检查门控电路； 3) 检查监测电路； 4) 用施加高于或低于保护定值的暂态电压，检查晶闸管级的保护电路； 5) 检查均压电路。 Q/GDW 116732017 11 g) 检查试验期间发生的晶闸管级短路应作为上述定义的验收判据的一部分计算。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数的 3%。若这样的总数超过了 3%，在于 购买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 。

37、 h) 当用百分比准则来确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，通常取整数，按 3 取下一个最大的整数 。 i) 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的任何规律。 表 3 型式试验中允许损坏的晶闸管数量 被测试的晶闸管级数与冗余的级数之差 在任何单项型式试验中允许出现的短路晶闸管级数 在全部型式试验中允许出现晶闸管级短路的总 数 在全部型式试验中其他的未导致短路的故障晶闸管级数 33 及以下 1 1 1 34 至 67 1 2 2 68 至 100 1 3 3 其他 7.2.3.2 整体阀的判据 整体阀的判据如下

38、 : a) 在试验中阀的外部闪络，阀冷却系统的损坏以及触发脉冲传输和分配系统的任何绝缘材料的击穿都是不允许的 ； b) 任何元件、导体及其接头的温度，附近物体的表面温度都不能超过设计允许值。 7.2.3.3 多重阀、阀或阀组件的元部件劣化检验 除负载试验和对阀组件进行的阀损耗试验以外，在每一项型式试验之前和之后，都应对被试 的多重阀、阀、阀组件以及晶闸管级进行检验，以确认晶闸管元件和晶闸管级的辅助电路中的元部件以及试品中的其它任何元部件是否在试验中发生劣化 ，检验要求如下： a) 对每一晶闸管级至少应进行下述检验： 1) 耐受电压检验（检查是否短路） ； 2) 触发检验 。 b) 在阀的绝缘型

39、式试验以及运行特性型式试验后，除上述一般性检查外还对晶闸管级至少 应 进行以下检验： 1) 触发和监视检验 ； 2) 过电压保护触发检验 ； 3) 正向恢复保护检验 ； 4) 额定反向阻断电压和正向及反向操作冲击波耐受电压检验 ； 5) 均压回路阻抗检验 。 c) 这种检验可以用监视系统进行，通常不要求从阀组件中拆除 元部件 。 d) 如果在上述试验中发现晶闸管元件或其相关元部件的特性发生改变，所测得的参数不能超过设计允许公差，否则视为不合格。 7.2.4 绝缘型式试验 Q/GDW 116732017 12 7.2.4.1 阀 基 绝缘试验 阀 基 的绝缘试验除应完全满足 IEC 60700-

40、1 2015 中第 6 条 的要求外，还应满足以下要求： a) 对阀 基 应 进行陡波头冲击耐压试验，试验电压峰值为由绝缘配合确定的阀 基 的陡波前冲击波耐压水平的保证值，波头陡度由绝缘配合研究确定，但不 应 小于 1200kV/s； b) 对于操作冲击耐压试验、雷电冲击耐压试验和陡波头冲击耐压试验，所施冲击电压的次数应至少为每种极性 5 次 ； c) 试验中应设置阀外杂散电容，以便模拟它们对受试阀支撑结构的电压分布所产生的最不利的影响。 7.2.4.2 多重阀绝缘试验 多重阀的绝缘试验除应完全满足 IEC 60700-1 2015 中第 7 条 的要求外，还应满足以下要求： a) 如果在多重

41、阀中安装有阀避雷器，在试验中应仅装设阀避雷器外套 ， 多重阀中可以不安装全部的阀组件，但需包含均压电路或补偿电容以确保试验中电压的适当分布 ； b) 在被试阀周围应适当安装接地屏蔽，模拟邻近的 建筑中钢结构、接地网和其他结构对被试多重阀的对地杂散电容的影响 ； c) 多重阀中应包含所有冷却设备和控制设备，试验中的冷却介质参数（电导率、流量、温度）应与运行时相同 ； d) 多重阀应进行操作冲击耐压试验、雷电冲击耐压试验和陡波头冲击耐压试验 ； e) 多重阀的陡波头耐压试验，试验电压峰值为由绝缘配合确定的阀的多重阀的陡波头冲击波耐压水平的保证值，波头陡度由绝缘配合研究确定，但不能小于 1200kV

42、/s； f) 对于操作冲击耐压试验、雷电冲击耐压试验和陡波头冲击耐压试验，所施冲击电压的次数应至少为每种极性 5 次。 7.2.4.3 单阀 绝缘试验 单阀的绝缘试验旨在检验所设计的阀在各种过电压下（直流、交流、操作冲击波、雷电冲击波和陡波头冲击波过电压以及非周期触发）的特性。单阀绝缘试验 相关内容如下 ： a) 试验目的 如下 ： 1) 阀具有足够的绝缘水平，能够耐受所规定的各种过电压 ； 2) 阀内部的各种过电压保护功能正确 ； 3) 在正常情况下不产生局部放电，在高的过电压情况下，局部放电强度应在所规定的范围内 ； 4) 内部阻尼均压回路的额定容量满足要求 ； 5) 在各种过电压（包括过

43、电压保护动作的情况）下，阀内任何部件，包括晶闸管级和饱和电抗器等，实际承受的电压不超过其电压耐受能力 ； 6) 各种电子回路具有足够的干扰能力，功能正确 ； 7) 阀能在规定的过电压下触发而不发生损坏 ； 8) 当电流从与阀并联的阀避雷器上向阀转换时，阀应具有足够的通流能力。 b) 试品及试验回路应完全满足 IEC 60700-1 2015 中第 8.2 条 的要求，同时还应满足下述要求 ： 1) 受试阀应包括与处于地电位的元部件相连接的冷却设备和控制设备 。 2) 应对完整的阀进行试验，包括阀运行所必需的附属设备（例如阀电抗器）以正确模拟阀的实际运行条件。其中 冗余 晶闸管级全部短路（只在

44、“非周期触发试验 ”中包括冗余晶闸管级），在试验中作为冗余晶闸管级而被短接 的晶闸管级在整阀中所处的位置应由业主选定 。 Q/GDW 116732017 13 3) 试验中不包括阀避雷器。当阀避雷器通常安装在阀上时，试验时只需安装避雷器外套 。 4) 如果用调整冲击电压波头陡度的方法来反映阀的实际运行条件，应考虑阀避雷器对波形的影响，特别是波尾对电抗器的影响，以及由此产生的对晶闸管元件上的影响 。 5) 试验中应附加阀电路的杂散电容，并围绕阀支承结构合理设置接地屏蔽，以模拟附近建筑物中的钢结构，接地网和其它任何结构物的影响，这些结构主要影响受试结构对地的杂散电容。 c) 单阀的绝缘试验除应完全

45、满足 IEC 60700-1 2015 中第 8.3 条 的要求外，还应满足以下要求： 1) 在操作冲击耐压试验、雷电冲击耐压试验和陡波头冲击耐压试验时，当电压水平等于或大于试验电压幅值的 50%时，应在沿阀 4 个或更多个中间测点测量加于晶闸管元件上的电压，以确定阀的内部电压分布。测点应由业主选定。供应商应向业主阐明这一电压分布与全值试验电压下所期望的电压分布是相同的 。 2) 对于操作冲击耐压试验和雷电冲击耐压试验，安全系统取 1.10，对于陡波头冲击耐压试验安全系统取 1.15。 3) 操作冲击耐压试验、雷电冲击耐压试验和陡波头冲击耐压试验时，试验前应检测阀的触发功能，即触发电路可 正确

46、触发各晶闸管元件 ， 试验结束后应立即再次检测触发功能 。 4) 对于不同的冲击波形和幅值，供应商不但应检测阀的正向过电压保护水平，而且还应通过试验证明，在供应商所保证的最低保护触发动作电压水平以下，阀不会触发。试验的方法为，对于各种冲击波形的试验电压，再加三次冲击试验电压，其幅值可略低于规定的保护触发动作电压 。 5) 对于操作冲击耐压试验、雷电冲击耐压试验和陡波头冲击耐压试验，所施冲击电压的次数应至少为每种极性 5 次 。 6) 阀的雷电冲击试验和陡头冲击试验时晶闸管元件的结温和阀电子电路的温度应为短期过负荷运行方式的最高运 行温度。如果对经过负荷试验预热的阀组件进行计及电压不均匀分布因素

47、的补充试验，则对整阀的试验可在室温下进行 。 7) 阀的陡波冲击试验电压波头陡度由绝缘配合决定，但不小于 1200kV/s。 8) 阀应进行湿态操作冲击电压耐受试验，具体要求如下：操作冲击电压耐受试验应在阀结构顶部的一个组件发生冷却液体泄漏的情况下重复进行。泄漏量至少应为每小时 15 升，在施加冲击波试验电压时和在此之前至少 1 小时内泄漏量应保持恒定，液体的电导率应比引发电导率报警定值高 5%。也应进行与 4）相同的试验验证。 d) 单阀还应进行湿态直流耐压试验，具体 要求如下：直流耐压试验应在阀结构顶部的一个组件发生冷却液体泄漏的情况下重复进行，泄漏量、泄漏持续时间和泄漏物电导率应与阀的湿

48、态操作冲击电压耐受试验中所规定的条件相同。 7.2.5 运行型式试验 7.2.5.1 试验目的 运行试验是为了验证所设计的换流阀在所规定的正常运行条件和过负荷运行条件，以及非正常运行条件和故障暂态运行条件下的运行性能，通过这些试验应 能 证明 以下内容 ： a) 在所规定的各种试验条件下，阀的各项功能完善，不发生换相失败，具有正确的电压和电流波形，所有的阀内部电路运行功能正确 ； b) 处于最恶劣的环境温度和运行条 件下，仍能提供足够的冷却，没有元部件产生过热现象 ； c) 阀损耗未超过所规定的极限 ； d) 阀具有正确的保护，能避免阀关断期间暂态冲击电压的损坏以及开通期间暂态冲击电流的损Q/

49、GDW 116732017 14 坏 ； e) 计及温度的变化、晶闸管元件内存储电荷以及各种可能的电压波形的影响，阀仍能保持其过电压保护性能 ； f) 在最严重的、重复出现的各种条件下，开通和关断时的电压、电流和温度不超过晶闸管元件和阀内其它电路元件的承受能力 ； g) 对于多个周期的故障电流，阀仍具有足够的热耐受能力 ； h) 在故障电流和恢复期过电压同时出现的最严重情况下，阀仍具有足够的故障耐受能力 。 7.2.5.2 试品及试验回路 试品及试验 回路除满足 IEC 60700-1 2015 中第 9.2、 12.2、 13.2 条 的要求外，还应满足下述要求： a) 被试的阀或阀组件应当装配完整，带有与实际运行中完全相同的阀电抗器 ； b) 如果试验对阀组件进行，每次试验中串联的晶闸管级数不得少于 5 级。试验中应考虑与晶闸管级数或组件相关的附加安全系数 ； c) 试验既可以在背靠背试验回路上进行也可在合成回路上进行 ； d) 为了获得与实际运行中相当的电压波形或电压值，应在试验电路中适当地模拟与阀相关的总的杂散电容的影响以及对换相阻抗产生影 响的一些阻抗，如滤波