Q GDW 11676-2017 高压直流转换开关.pdf
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1、 ICS 29.240 Q/GDW 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q/GDW 11676 2017 高压直流转换开关 High voltage DC transfer switches 2018 - 01-18 发布 2018- 01-18 实施 国 家电网公司 发布 Q/GDW 11676 2017 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 使用条件 5 5 额定值 5 6 技术要求 6 7 试验 7 8 运输、储存、安装、运行和维修规则 . 19 9 安全性 . 19 编制说明 . 20Q/GDW 11676 2017 II 前 言
2、为 规范 高压直流 输电 系统用 高压直流转换开关的技术要求 ,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、中国电力科学院、平高集团有限公司、西安西电电力系统有限公司 。 本 标准 主要起草人: 马为民、陈东、张涛、申笑林、孙珂珂、钟建英、张友鹏、朱继斌、王向克、王浩、任军辉、王杰峰、李志兵、田阳、 张和、杜商安。 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 11676 2017 1 高压直流转换开关 1 范围 本 标准 规
3、定了高压直流输电用 高压直流转换开关的技术参数、性能、结构、试验等方面的技术要求。 本 标准 适用于 1100kV 及以下直流输电工程使用的高压直流转换开关 。其中包括 金属回路转换开关( MRTB)、大地回路转换开关( ERTB)、中性母线开关( NBS)、中性母线接地开关( NBGS) 。 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/T 775.2 2003 绝缘子试验方法第 2部分:电气试验方法 GB 1984 2014 高压交流断路器 GB/T 2
4、900.20 电工术语高压开关设备 GB/T 7354 局部放电测量 GB 10229 1988 电抗器 GB/T 11022 2011 高压开关设备和控制设备的共用技术要求 GB/T 11024.1 2010 标称电压 1000V以上交流电力系统用并联电容器第 1部分:总则 GB/T 12022 工业六氟化硫 GB/T 13498 高压直流输电术语 GB/T 16927.1 2011 高电压试验技术第 1部分:一般定义及试验要求 GB/T 25309 2010 高压直流转换开 关 3 术语和定义 GB/T 2900.20、 GB 1984 2014、 GB/T 13498界 定的以及下列术语
5、和定义适用于本文件 。 3.1 直流转换开关 3.1.1 直流转换开关 DC transfer switch 用于将高压直流输电系统中的直流运行电流从一个运行回线转换到另一个运行回线的开关设备。 3.1.2 有源型直流转换开关 active DC transfer switch 带有充电装置的直流转换开关。 3.1.3 无源型直流转换开关 passive DC transfer switch Q/GDW 11676 2017 2 不带充电装置的直流转换开关。 3.1.4 金属回路转换开关 metallic return transfer breaker: MRTB 把直流电流从大地回路转换到金
6、属回路的开关设备,见 图 1。 注: MRTB安装在送端换流站接地极回路,其功能是将直流运行电流从较低阻抗的大地回路向具有较高阻抗的金属回路转移。直流电流从大地回路向金属回路的转移不应降低运行极的直流输送功率。 NBGSNBSNBSNBGSNBSMR TBNBS12P桥ER TB图 1 直流转换开关在高压直流输电系统中的位置 3.1.5 大地回路转换开关 earth return transfer breaker: ERTB 用于把直流电流从金属回路转换到大地回路的开关设备,见 图 1。 注: ERTB 装设在送端换流站接地极线与极线之间,用以将直流运行电流从具有较高阻抗的金属回路转移至具有较
7、低阻抗的大地回路。直流电流从金属回路向大地回路转移时不应引起直流功率的任何降低。 3.1.6 中性母线开关 neutral bus switch: NBS 装设在直流工程中性母线上,用于把停运换流桥与中性母线断开 的开关设备 , NBS还应能把直流极线故障所产生的故障电流转换到由接地极及其引线构成的接地回路中,见图 1。 3.1.7 中性母线接地开关 neutral bus grounding switch: NBGS 装设在换流站站内接地线上,用于提供站内临时接地的开关设备(见 图 1) 。 NBGS最重要的作用是作为一个快速合闸开关;另外,在 NBS转换失败(开断不成功)时, NBGS也
8、可以提供暂时的大地回路通路。根据工程要求 , NBGS有两种配置形式,具备转换电流要求的 NBGS由高速隔离开关和转换开关串联组Q/GDW 11676 2017 3 成( 图 2),只要求具备快速合闸要求的 NBGS 仅有高速隔离开关,在实际使用中高速隔离开关一般用断路器代替。 图 2 具备转换电流能力的 NBGS 原理示意图 3.2 直流转换开关的分设备 直流转换开关的结 构如图 3所示。 图 中 B是开断装置, L是电抗器, C是电容器, R是非线性电阻器。电抗器、电容器以及非线性电阻器安 装在绝缘平台上。电容器、非线性电阻器、开断装置与绝缘平台有电气连接,电抗器与绝缘平台绝缘。 图 3
9、直流转换开关结构示意 图 3.2.1 开断装置 interrupt 直流转换开关中用以开断 振荡 电流的装置 , 在实际使用中一般用交流断路器。 3.2.2 辅助回路 auxiliary circuit 直流转换开关中与开断装置并联的电路,通常由电容器和电抗器 串 联组成,另外开断装置并联有非线性电阻器。辅助回路的作用是产生谐振电流, 并吸收多余能量, 使开断装置能够在电流过零点成功开断。 3.2.3 单极合闸开关 one-pole closing switch 有源型直流转换开关中连接电容器和电抗器的开关装置,用于在规定时刻关合电抗器与已充电的电容器回路,以产生振荡。 3.2.4 绝缘平台
10、insulated platform 在直流转换开关中,满足一定的对地绝缘水平,用于支撑直流转换开关辅助回路设备的平台,此平台 与地绝缘。 3.2.5 Q/GDW 11676 2017 4 充电装置 charging device 有源型直流转换开关中给转换电容器充电的装置。 3.3 特性参量 3.3.1 分闸时间 opening time 处于合闸位置的开断装置,从分闸回路带电(即接到分闸指令)瞬间起到弧触头分离瞬间为止的时间间隔。 3.3.2 燃弧时间 arcing time 从电弧起始时刻到电弧熄灭时刻的时间间隔。 3.3.3 合闸时间 closing time 处于分闸位置的开断装置,
11、从合闸回路带电(即接到合闸指令)瞬间起到触头接触瞬间为止的时间间隔。 3.3.4 电弧耐受能力 arcing withstand capability 能够耐受的最长燃弧时间。 3.3.5 运行电压 operating voltage 直流系统运行时,直流转换开关端子对地的直流电压。 3.3.6 运行电流 operating current 直流系统运行时,流过直流转换开关的直流电流。 3.3.7 过负荷运行电流 overload current in operation 直流系统以超过系统额定输送功率方式运行时,流过直流转换开关的电流,该电流由具体工程要求的过负荷能力确定。 3.3.8 最大
12、持续运行电流 maximum continuous current in operation 直流系统持续过负荷运行时流过直流转换开关的电流,该电流由具体工程要求的过负荷能力确定。 3.3.9 转换电流 transfer current 直流转换开关在进行电流转换,触头分闸时,流过该开关设备的直流电流。 Q/GDW 11676 2017 5 3.3.10 断口间 最大设计恢复 电压 maximum design recovery voltage in interrupt 电流转换到辅助回路中的电容器和非线性电阻器后,开断装置断口间可能出现的最大恢复电压。 4 使用条件 依据 GB/T 1102
13、2 2011的第 2章 。 5 额定值 5.1 额定运行电压 额定运 行电压从下列值中选择(直流, kV): 25, 50, 100, 150。 5.2 额定运行电流 额 定运行电流从下列值中选择(直流, A): 3150, 4000, 4500, 5000, 6000, 6600。 5.3 额定转换电流 直流转换开关需 转换的直流电流 推荐 值 如下 ( A) : 2000, 2500, 3150, 4000, 5100, 5454, 6250, 6400。 5.4 最大持续运行电流 最大持续运行电 流一般为额定运行电流的 1.05倍 1.25倍 。 5.5 额定操作顺序 应按照 GB/T
14、25309 2010的 5.5进行 。 5.6 绝缘水平 表 1 额定绝缘水平 单位 :千伏 额定直流电压 /kV 60min 直流耐受电压 /kV 额定雷电冲击耐受电压 额定操作冲击耐受电压 对地 断口间 对地 断口间 25 38 250 断口间最大设计恢复电压的1.38 倍 250 断口间最大设计恢复电压的1.15 倍 50 75 450 450 100 150 550 550 150 225 600 550 5.7 额定时间参量 应依据 GB/T 25309 2010的 5.7条, 对于有转换电流要 求的 NBGS作 如下补充: Q/GDW 11676 2017 6 a) 分 闸时间:小
15、于 30ms; b) 合闸时间:小于 55ms。 5.8 机械操作次数 2000, 5000, 10000次。 5.9 额定短时耐受电流 依据 GB/T 11022 2011中的 4.6条 。 5.10 额定峰值耐受电流 依据 GB/T 11022 2011中的 4.7条 。 5.11 额定能量 该值由具体工程要求。 6 技术要求 6.1 电气要求 6.1.1 辅助电源 辅助电源电 压有如下要求: a) 合闸和 分 闸回路控制电压: 220V或者 110V( DC); b) 操作机构电动机驱动电源电压: AC380/220V, 50Hz; c) 加热电源电压: AC220V, 50Hz; d)
16、 110V( DC)辅助接点额定电流: 5A;或 220V( DC)辅助接点额定电流: 2.5A。 6.1.2 噪音水平 距开关及操动机构直线距离 2m、对地高度 1.5m处,非连续性噪声 有如下要求: a) 分闸:噪声不大于 110dB; b) 合 闸:噪声不大于 110dB。 6.1.3 绝缘介质: 绝缘介质为 SF6气体,有如下要求: a) SF6气体含水量不大于 15010 -6(体积分数); b) SF6漏气率小于 0.5 /年; c) SF6新气应符合 GB/T 12022的要求 。 6.1.4 投切要求 在开关主触头之间不允许重击穿;串联主触头(如果使用)之间的分 闸同期不大于
17、2.5ms。 6.2 结构与性能要求 依据 GB/T 25309 2010的 6.2条 。 Q/GDW 11676 2017 7 7 试验 7.1 型式试验 7.1.1 概述 直流转换开关及各组成设备的型式试验项目见表 2。 表 2 直流转换开关型式试验项目 试验对象 试验项目 开断装置 雷电冲击电压试验 操作冲击电压试验 辅助和控制回路试验 短时耐受电流和峰值耐受电流试验 温升试验 主回路电阻测量 环境温度下的机械操作试验 密封性试验 电磁兼容性( EMC)试验 防护等级试验 噪声水平测试 SF6 气体湿度测量 高速隔离开关 雷电冲击 电压试验 操作冲击电压试验 辅助和控制回路试验 短时耐受
18、电流和峰值耐受电流试验 主回路电阻测量 环境温度下的机械操作试验 密封性试验 电磁兼容性( EMC)试验 单极合闸开关 (本试验只适用于有源型直流转换开关) 雷电冲击电压试验 辅助和控制回路试验 短时耐受电流和峰值耐受电流试验 环境温度下的机械操作试验 电磁兼容性( EMC)试验 电容器 动作负载试验 热稳定试验 短路放电试验 端子与外壳之间的雷电冲击电压试验 非线性电阻器 残压试验 能量释 放试验 Q/GDW 11676 2017 8 表 2(续) 试验对象 试验项目 电抗器 雷电冲击电压试验 充电装置 (本试验只适用于有源型直流转换开关) 端子对地雷电冲击电压试验 端子对地极性反转直流耐压
19、试验(干试)和局放测量 端子间直流耐压试验(干试)和局放测量, 60min 绝缘平台 支柱绝缘子的试验 绝缘平台的冲击耐受 电压 试验 直流转换开关整体 电流转换试验 直流电压耐受试验 抗震试验 特殊型式试验 连续转换试验 7.1.2 开断装置型式试验 7.1.2.1 一般要求 开断装置作为直流转换开关的一个主要组成部分,在实际使用中一般用 一台交流断路器代替。开断装置的试验方式 按照 GB 1984 2014相关要 求进行。 7.1.2.2 直流耐压试验,湿态 开断装置应 进行直流电压湿耐受试 验 。 应按照 GB/T 16927.1 2011的第 5章 进行 ,并作如下补充:试验时开断装置
20、应处于合闸状态,试验电压加在端子与地之间。试验持续 60min。 7.1.2.3 雷电冲击电压试验 开断装置应该在干状态下承受雷电冲击电压试验。试验应 该按 GB/T 16927.1 2011规 定的标准雷电冲击波 1.2/50 s在两种极性下进行,并作如下补充: a) 开断装置处于合闸位置时,应在端子和地之间施加对 地雷电冲击耐受电压。 b) 开断装置处于分闸位置时,应施加断口间耐受电压。试验方法为:在一个端子施加断口间雷电冲击耐受电压,另一个端子施加一个极性相反的电压,电压大小等于完成电流转换后开断装置断口间出现的最大设计恢复电压。也可使用一个等效同步交流电压代替。 7.1.2.4 操作冲
21、击电压试验 开断装置应该承受操作冲击电压,试验应该 按 GB/T 16927.1 2011规定的标准操作冲击波 250/2500s在两种极性下进行。对安装在户外的开断装置应进行湿试。试验方法作如下补充: a) 开断装置处于合闸位置时,应在端子和地之间施加对 地操作冲击耐受电压。 b) 开断装置处于分闸位置时,应施加断口间耐受电压。试验方法为:在一个端子施加断口间操作冲击耐受电压,另一个端子施加一个极性相反的电压,电压大小等于完成电流转换后开断装置断口间出现的最大设计恢复电压。也可使用一个等效同步交流电压代替。 7.1.2.5 辅助和控制回路试验 应按照 GB/T 11022 2011的 6.2
22、.11进行 。 Q/GDW 11676 2017 9 7.1.2.6 短时耐受电流和峰值耐受电流试验 应按照 GB 1984 2014的 6.6进行 。 7.1.2.7 温升试验 应按照 GB 1984 2014的 6.5进行 ,并作如下补充: a) 试验分为两个阶段进行 ,第一个阶段试验电流应采用额定 运行 电流或等效的 50Hz或 60Hz的交流电流,按照 GB/T 11022 2011的 6.5完成第一阶段试验后不间断进行第二阶段试验,将试验电流升高至 2h过负荷电流值或相同的 50Hz或 60Hz的交流电流,持续时间为 2h。 b) 试验后设备的机械和电气性能不应受到损伤。其中,直流系
23、统过负荷电流值由系统设计决定,通常正常环温下 2h过负荷电流为系统额定电流的 1.1倍。 7.1.2.8 主回路电阻测量 应按照 GB/T 11022 2011的 6.4进行 。 7.1.2.9 环境温度下的机械操作试验 应按照 GB 1984 2014的 6.10.2进行 。 机械操作试验应由 2000次操作循环组成。 7.1.2.10 密封性试验 应按照 GB/T 11022 2011的 6.8进行 。 7.1.2.11 电磁兼容性( EMC)试验 应按照 GB/T 11022 2011的 6.9进行 。 7.1.3 高速隔离开关型式试验 7.1.3.1 一般要求 在直流转换开关中,只 有
24、 NBGS有 高速隔离开关。在实际应用中,高速隔离开关一般用一台交流断路器代替,试验按照交流断路器相关标准进行。 7.1.3.2 雷电冲击电压试验 应 按照本标 准 7.1.2.3条进行并作如下修改 。 高速隔离开关处于分闸位置时,试验方法 如下 : a) 在一个端子施加 断口间雷电冲击耐受电压 ; b) 另一个端子施加一个极性相反的电压,电压大小为高速隔离开关的最小直流电压耐受能力,也可使用一个等效同步交流电压代替。 7.1.3.3 操作冲击电压试验 应 按照本标准 7.1.2.4条进行并作如下修改 。 高速隔离开关处于分闸位置时,试验方法 如下 : a) 在一个端子施加断口间操作冲击耐受电
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