Q GDW 11678-2017 ±1100kV 直流换流站设计规范.pdf

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1、 ICS 29.240 Q/GDW 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q/GDW 11678 2017 1100kV 直流换流站设计规范 Code for design of 1100kV DC converter station 2018-01-18 发布 国家电网公司 发布 2018-01-18 实施 Q/GDW 11678 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 2 4 换流站站址选择 3 5 交流系统基本条件及直流输电系统 的性能要求 4 6 换流站电气设计 5 7 换流站控制和保护设计 . 10 8 换流站通信设计 . 14 9

2、 换流站土建 . 15 10 换流站辅助设施 22 11 换流站噪声控制和节能设计原则研究 25 附录 A(资料性附录 ) 交流系统谐波干扰指标 . 26 附录 B(资料性附录 ) 双层屏蔽巡视通道 设计方案 . 28 编制说明 29 Q/GDW 11678 2017 II 前 言 为规范 1100kV 直流换流站设计，使换流 站的设计符合国家的有关政策、法规，达到安全可靠、先进适用、经济合理、环境友好的要求，制定本 标准 。 本标准由国家电网公 司 基建部 和国家电网公司 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 、 西北电力

3、设计院、 中南电力设计院 、 西南电力设计院 、广东电力设计院 。 本标准主要起草人： 潘尔生、张福轩、 陈东 、 乐波 、 余军 、 郭贤珊 、 付颖 、 王黎彦 、孔玮、 谢龙 、黄晓明 、 施世鸿 、 祝全乐 、 周春雨 、梅念、 邹荣盛 、 何勇 、 谭威 。 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 11678 2017 1 1100kV 直流换流站设计规范 1 范围 本标准规定了 1100kV直流换流站设计要求，包括站址选 择 、交流系统基本条件及直流输电系统的性能要求、电气设计、控制和保护设计、通信设计、土建 设计 、辅助设施 设计

4、、噪声控制和节能 设计 。 本标准适用于 1100kV两端直流输电系统换流站工程的设计。 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 311.1 绝缘配合 第 1部分：定义、原则和规则 GB/T 311.2 绝缘配合 第 2部分：使用导则 GB/T 311.3 绝缘配合 第 3部分：高压直流换流站绝缘配合程序 GB 3096 声环境质量标准 GB 12348 工厂企业厂界环境噪声排放标准 GB/T 20289 高压直流换流站损耗的确定 GB/T 22075

5、 高压直流换流站可听噪声 GB/T 26218.1 污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定 第 1部分：定义、信息和一般原则 GB/T 26218.2 污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定 第 2部分：交流系统用瓷和玻璃绝缘子 GB 50009 建筑结构荷载规范 GB 50011 建筑抗震设计规范 GB 50016 建筑设计防火规范 GB 50019 工业建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB 50021 岩土工程勘察规范 GB/T 50065 交流电气装置的接地设计规范 GB 50116 火灾自动报警系统设计规范 GB 50140 建筑灭火器配置设计规范 GB 50151 泡沫灭火系

6、统设计规范 GB 50189 公共建筑节能设计标准 GB 50219 水喷雾灭火系统技术规范 GB 50222 建筑内部装修设计防火规范 GB 50229 火力发电厂与变电站设计防火规范 GB 50338 固定消防炮灭火系统设计规范 GB 50697 1000kV变电站设计规范 GB 50974 消防给水及消火栓系统技术规范 DL/T 275 800kV特高压直流换流站电磁环境限值 DL/T 620 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 Q/GDW 11678 2017 2 DL/T 5044 电力工程直流电源系统设计技术规程 DL/T 5056 变电站总布置设计技术规程 DL/T 5136 火

7、力发电厂、变电站二次接线设计技术规程 DL/T 5149 220kV 500kV变电所计算机监控系统设计技术规程 DL/T 5218 220kV 750kV变电站设计技术规程 DL/T 5222 导体和电器选择设计技术规定 DL/T 5225 220kV 500kV变电所通信设计技术规程 DL/T 5352 高压配电装置设计技术规程 DL/T 5459 换流站建筑结构设计技术规程 JGJ 7 空间网格结构技术规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本 文件 。 3.1 换流器 converter 换流站中用以实现交、直流电能互相转换的设备，也称换流阀组。通常由换流阀连接成一定的回路进行换流。

8、 3.2 换流阀 converter valve 直流输电系统中为实现换流所用的三相桥式换流器作为基本单元设备的桥臂，又称单阀。 一般是指半导体电力电子元件串 (并 )联组成的桥臂主电路及其合装在同一个箱体中的相应辅助部分的总称。 3.3 二重阀 double valve unit 对于一个 12脉动阀组接线， 12脉动阀组由 2个 6脉动阀组串联组成，一个 6脉动阀组每相又由 2个换流阀臂构成，结构上每相 2个阀臂紧密连接在一起组成的阀塔。 3.4 阀厅 vlave hall 安装换流阀的建筑物。它是换流站中的主要建筑物。 其内部一般布置一个换流器单元的换流桥和相关设备。 3.5 高端阀厅

9、hing voltage valve hall 当换流站极由 2个 12脉动换流器单元串联而成时，安装靠近极线换流器单元的换流桥和相关设备的建筑物。 3.6 低端阀厅 low voltage valve hall 当换流站极由 2个 12脉动换流器单元串联而成时，安装靠近中性线换流器单元的换流桥和相关设备的建筑物。 Q/GDW 11678 2017 3 3.7 换流站辅助设施 auxiliary equipments of converter station 保证换流站主设备正常工作所需的其他设施，主要包括站用电系统、换流阀冷却系统、阀厅空调 系统、消防设施和接地网等。 3.8 旁路开关回路

10、by-pass breaker circuit 在每极多阀组串联方式中，用于将与其并接的 12脉动阀组的推出和投入的电气回路，通常由 1台旁路断路器及其两侧的检修用隔离开关、与旁路断路器并联的 1台旁路隔离开关所组成。 3.9 运行控制模式 operational control mode 为使换流站运行参数保持在预期的值而对换流器单元、极或换流站采用的控制模式。 3.10 主导站 master station 两端直流输电系统 中，负责 接 收调度或站内运行人员下达的控制指令，并将该指令通过直流远动系统传送至 对端站的换流站 。 3.11 从控站 slave station 两端直流输电系统

11、中，接收 主导站传送的 调度或站内运行人员下达的控制指令的换流站。 3.12 直流远动系统 telecontrol syetem 用于在两端换流站之间交换的直流系统控制信号、保护信号、运行信号和监视信号进行信号传输和数据处理的系统。 3.13 极控制 pole control 用于换流站一个极的控制、监视的设备，通常情况包括控制系统主机、 I/O单元以及现场总线等。 3.14 换流阀组控制 converter vlave control 在极控制和阀基电子设备之间按阀组独立设置的控制监视设备。 3.15 吸气式感烟火灾探测器 aspirating smoke fire detector 又叫

12、空气采样火灾探测器 、 极早期火灾报警器 ， 是一种 通过空气采样管把保护区的空气吸入探测器进行分析从而进行火灾的早期预警的火灾自动报警设备。 4 换流站站址选择 Q/GDW 11678 2017 4 4.1 站址选择除应遵守 DL/T 5218 中的站址选择有关规定外，还应结合 1100kV 换流站设计特点、工艺要求，根据接入系统方案、区域规划、环境条件、土地资源、污秽预测、水源条件、交通运输、环境保护、接地极极址等要求，经过详细技术经济比较后确定。 4.2 站址选择应适合换流站在电力系统规划中的地位和作用。整流站宜靠近电源中心，逆变站宜靠近负荷中心。当同一地区有多个换流站时，站址选择应分析

13、各换流站之间电气距离、共 用接地极及外力破坏因素对电力系统的影响。 4.3 站址应尽量避开各类有严重污染的污染源。当完全避开这些污染源有困难时，应使换流站处在这些污染源主导风向的上风侧，并应对污染源的影响进行预测和评估 。 4.4 站址应考虑噪声对周边环境和敏感点的影响，应尽量远离敏感点 。 4.5 站址选择应符合 GB 50011 和 GB 50021 的有关规定，站址应避免选在高地震烈度区。 4.6 站址选择应考虑换流站与邻近设施、周围环境的相互影响和协调，站址距飞机场、导航台、地面卫星站、军事设施、通信设施以及易燃易爆等设施的距离应符合 现行有关 国家 标准的 规定。 4.7 站址 宜

14、选 择在已有的铁路、公路、河流等交通线路附近，应有较好的交通运输条件，满足换流变压器及平波电抗器等大件设备的运输要求。 4.8 当换流阀外冷方式采用水冷却时，站址附近应有可靠水源，其水量及水质应满足换流站阀冷却水、消防用水及生活用水要求。所选水源尽量减少或避免与其他用水发生矛盾，当采用地表水作为供水水源时，其设计枯水流量的保证率取 97%，并保证所供水源质量的稳定性。当不满足要求时，可考虑采用二次循环或空气冷却方式。 5 交流系统基本条件及直流输电系统的性能要求 5.1 交流系统基本条件 5.1.1 交流系统基础数据应包括下列内容： a) 换流站交流 母线电压和频率变化范围。 b) 换流站交流

15、侧短路水平。 c) 负序工频电压和背景谐波电压。 d) 故障清除时间和单相重合闸时序 。 5.1.2 等值 交流 系统应包括下列内容： a) 用于 AC/DC 仿真模拟研究的等值系统。 b) 用于 AC/DC 系统电磁暂态特性研究的等值系统。 c) 用于无功投切和工频过电压研究的等值系统。 d) 用于交流滤波器性能计算的等值阻抗 。 5.2 直流输电系统的性能要求 5.2.1 直流输电系统的额定参数应包括额定功率、额定电流和额定电压。 5.2.2 直流输电系统的过负荷能力应包括连续过负荷能力、短时过负荷能力和暂态过负荷能力。 5.2.3 直流输电系统允许的最小直流电流不宜大于额定电流的 10%

16、。 5.2.4 在不额外增加无功 补偿 容量的前提下，直流输电系统任一极都应具备降低直流电压运行的能力。降压运行的电压值宜为额定电压的 80%。对于 100% 80%电压，直流系统输送能力为 100% 80%额定功率。 5.2.5 直流输电系统的功率倒送 能力 应根据系统要求确定。 5.2.6 直流输电 系统 应 具备 下列基本运行方式： a) 完整双极运行方式。 b) 不完整双极运行方式。 Q/GDW 11678 2017 5 c) 完整单极大地返回运行方式。 d) 不完整单极大地返回运行方式。 e) 完整单极金属回线运行方式。 f) 不完整单极金属回线运行方式。 5.2.7 无功补偿及电压

17、控 制应符合下列规定： a) 整流站宜充分利用交流系统提供无功的能力，差值部分应在站内安装无功补偿设备；逆变站的无功功率应就地平衡。当直流小负荷运行方式因投入交流滤波器引起容性无功过剩时，可利用交流系统的无功吸收能力。 b) 无功补偿设备应根据换流站接入的交流系统的强弱，选择采用并联电容器、静止补偿器。当采用并联电容器作为无功补偿设备时，应与交流滤波器统一设计。 c) 无功补偿设备宜分成若干个小组，且分组中应至少有一小组是备用。 d) 无功补偿设备分组容量除应满足无功平衡的要求外，还应符合下列规定： 1) 投切单组无功补偿设备引起的稳态交流母线电压变化率应在系统可以承受的范围之内，且不应导致换

18、流变压器有载调压开关动作 ； 2) 任一组无功补偿设备的投切，不应改变直流控制模式或直流输送功率，不应引起换相失败，不应引起邻近的同步电机自励磁。 e) 无功补偿设备的无功容量宜按交流系统的长期运行电压计算 。 5.2.8 直流 输电 系统 不应与邻近的发电机产生次同步谐振。 5.2.9 交流 系统谐波干扰 指标 及滤波应符合下列规定： a) 换流站交流母线上谐波干扰指标可采用单次谐波的畸变、 总的谐波电压畸变率和电话谐波波形系数来表征，交流系统谐波干扰指标应符合本规范附录 A 的规 定，谐波次数应计算到 50 次。 b) 对 220kV 及以上的交流系统，谐波干扰的标准如下： 1) 奇次 1

19、.0%（其中 3 次和 5 次可不大于 1.25%），偶次 0.5%。 2) 总的谐波电压畸变率 1.75%。 3) 电话谐波波形系数 1.0%。 c) 对 220kV 及以下的交流系统，谐波干扰标准可参照现行国家标准及上述标准执行。 d) 交流滤波器的配置应根据换流站产生的谐波和交流系统的背景谐波以及谐波干扰指标确定。 5.2.10 直流系统谐波 滤波 方案； a) 直流侧谐波干扰可采用谐波电压、直流线路等效干扰电流来表征。谐波次数应计算到 50 次。 b) 直流系统宜在换流站的直流侧安装直流谐波滤波器。直流系统谐波干扰指标及直流滤波器配置方案应根据具体工程直流输电线路沿线通信线路改造、谐波

20、电压控制和直流滤波器制造水平及设备费用来确定。 c) 当直流系统中存在非特征谐波的激励源和谐振点时，应采取相应的限制措施。 5.2.11 换流站损耗的确定应符合 GB/T 20289 的有关规定 。 5.2.12 换流站的可听噪声应符合 GB/T 22075 的有关规定。 5.2.13 直流 输电 系统的可靠性指标的设计目标值可采用如下数据： a) 强迫能量不可用率：不大于 0.5%。 b) 计划能量不可用率：不大于 1%。 c) 换流器单元平均强迫停运次数：不大于 2 次 /单元 年。 d) 单极强迫停运次数：不大于 2 次 /极 年。 e) 双极强迫停运次数：不大于 0.1 次 /年。 5

21、.2.14 直流输电系统的 暂态 性能是直流输电工程性能指标的重要组成部分，包括正常投切和故障两大部分，应根据系统研究进行确定 。 6 换流站电气设计 Q/GDW 11678 2017 6 6.1 建设规模和 电气 接线 6.1.1 换流站的建设规模应根据系统论证确定。换流站建设规模应包括直流输电额定功率、额定电压、直流单极或双极接线、交流侧电压、滤波器容量和组数、交流系统的连接方式和出线规模。 6.1.2 换流站的电气主接线应根据换流站的接入系统要求及建设规模合理确定。换流站电气主接线主要包括阀组和换流变压器接线、交 /直流开关场接线、交流滤波器及无功补偿设备接线以及站用电接线 。 6.1.

22、3 换流器单元接线应符合下列规定： a) 在满足系统要求的前提下，换流器单元接线应根据晶闸管的制造能力、换流变压器的制造水平、运输条件，通过综合技术经济比较后确定。 b) 换流器单元宜采用三台单相双绕组换流变压器与一个三相桥式 6脉动整流电路联接形成 6脉动换流器单元，两个 6 脉动换流器单元串联构成一个 12 脉动换流器单元的接线方式。 c) 换流站每极宜采用两个 12 脉动换流器单元串联的接线方式。 d) 每极的两个 12 脉动换流器单元的换流变压器网侧可根据系统接入方案采用接入一个交流电压等级或采用分别接入不同的交流电压等级的接线方式。 分别接入不同的交流电压等级 的 换流站，低端宜接入

23、高电压等级的交流系统，高端宜接入低电压等级的交流系统。 e) 每个 12 脉动换流器单元应设置旁路断路器和旁路隔离开关，任意一个 12 脉动换流器单元的切除、检修和再投入运行，不应影响健全部分的功率输送。 6.1.4 交、直流开关场接线应符合下列规 定 ： a) 交流开关场接线按 GB 50697 和 DL/T 5218 中要求进行设计。 b) 直流 开关场接线应按极组成，以保证双极换流站每极运行的相对独立性。接线中主要包括每个换流器单元的旁路 开关 回路、平波电抗器、直流滤波器及中性母线和直流出线等。 c) 直流开关场接线应具有如下功能： 1) 直流开关场接线应满足双极、单极大地返回、单极金

24、属回线等基本的运行方式 ； 2) 当换流站内任一极或任一换流器单元检修时应能对其进行隔离和接地；此时不应中断或降低健全单元或健全极的直流输送功率 ； 3) 检修时可对直流线路一极进行隔离及接地，此时不应中断或降低健全线路的直流输送功率 ； 4) 在完整单极或不完整单极 金属回线运行方式下，检修时可对直流系统一端或两端接地极及其引线进行隔离及接地 ； 5) 在完整双极或不完整双极平衡运行方 式下，检修时可对直流系统一端或两端接地极及其引线进行隔离及接地 ； 6) 故障极或换流单元的切除和检修不影响健全极或换流器单元的功率输送 ； 7) 两个极中的任何一极运行时，从大地回路切换到金属回线或从金属回

25、线切换到大地回路，不中断或降低直流输送功率。 d) 平波电抗器的设置应根据平波电抗器的制造能力、运输条件和换流站的过电压水平确定，宜采用串接在每极直流母线和中性母线上的接线方式。 6.1.5 交流滤波器接线应符合下列规定： a) 交 流滤波器接线除应满足直流系统要求外，还应结合其所接入的交流系统接线及交流滤波器投切对交直流系统的影响综合考虑。 b) 交流滤波器宜以大组的方式接入换流单元所联接的交流母线。对于每极的两个换流单元分别接入不同交流系统电压的接线方式，每个换流单元的交流滤波器应对应接入相应的交流系统。 c) 交流滤波器的高压电容器前应设接地开关。 6.1.6 站用电系统接线应符合下列规

26、定： a) 站用电源宜按 3 回相对独立电源设置，且至少有一回应从站内交流系统引接。 b) 站用电系统宜采用两级电压。高压站用电系统宜采用 10kV 电压，低压站用电系统宜采用380/220V 电压。 Q/GDW 11678 2017 7 c) 高压站用电系统宜采用单母线分段接线。全站宜设置两段工作母线和一段专用备用母线，每段母线均应由独立的电源供电，工作母线和备用母线之间应设置分段开关。 d) 低压站用电系统宜按换流器单元设置，同时设置公用系统。每个换流器单元的低压站用电系统宜采用单母线单分段接线，两段工作母线应分别由不同的高压站用工作母线供电，两段母线之间应设置分段开关。公用系统应根据全站

27、公用负荷进行设置，可设置 一 个或两个公用系统。 6.2 电气设备布置 6.2.1 交流开关场布置的型式除应符合 GB 50697、 DL/T 5218 和 DL/T 5352 中的规定外，还应结合交流滤波器和无功补偿设备、阀厅、换流变压器以及换流建筑物的布置，通过技术经济比较确定 。换流器单元采用分层接入时，应统筹考虑每个电压等级交流开关场的布置方案。 6.2.2 交流滤波器及无功补偿设备宜集中或分区集中布置，换流器单元采用分层接入时，不同电压等级的交流滤波器及无功补偿设备宜分区布置。交流滤波器及无功补偿设备小组之间宜设巡视通道，整体布局设计还应满足换流站厂界噪声标准要求。 6.2.3 直流

28、开关场布置应符合下列规定 ： a) 极母线设备宜采用户内布置。极母线设备布置应考虑 多空气 间隙 并联 的影响。 b) 高端换流器单元旁路开关设备宜布置在户内。 c) 直流滤波器布置应考虑滤波器退出运行要求的检修空间。 d) 直流开关场的布置应符合 DL/T 275 中对于静电感应场强等电磁环境的有关规定。 e) 直流开关场的布置，应尽可能按极对应分区布置，同时考虑便于设备的巡视、操作、搬运、检修和试验。 6.2.4 阀厅内设备的 布置 应符合下列规定： a) 空气绝缘的晶闸管换流阀应采用户内布置。对应采用单相双绕组换流变压器，宜采用二重阀布置。 b) 阀厅内 接地开关宜采用侧墙式或立地式，立

29、地式接地开关宜布置于阀厅地面。 6.2.5 换流 变压器 布置应符合下列规定： a) 换流变压器的布置应根据总体布置要求，力求达到进出线方便、接线简单、布置清晰。 b) 换流变压器的阀侧套管应采用插入阀厅布置，阀侧套管应采用充气式或干式套管。 c) 换流变压器的布置应考虑搬运及替换备用换流变压器的要求，且应满足消防要求 。 d) 换流变压器的防火墙间距的确定应综合考虑以下因素：换流变压器散热器对防火墙间距的要求，换流变阀侧套管洞口尺寸的要求，换流变网侧套管空气间隙的要求，换流变阀侧套管空气间隙的要求。 6.2.6 平波电抗器 布置 应符合下列规定： a) 极线平波电抗器布置在旁路 开关 回路和

30、直流滤波器高压侧之间，宜采用支撑式结构，户内布置。 b) 中性线平波电抗器宜采用支撑式结构 ， 户外布置 。 c) 平波电抗器的布置应考虑搬运及替换备用平波电抗器的要求。 6.2.7 控制楼及 继电器 小室布置应符合下列规定： a) 换流站宜设主控制楼和辅助控制楼。主控楼及辅助控制楼的面积应按规划容量设计并一次建成。 b) 主控楼及辅助控制楼的位置应方便运行并节省电缆。控制楼与阀厅宜相邻布置并采用联合建筑，最终布置方案应经技术经济比较后确定。 c) 全站宜设置 若干个继电器小室，将部分控制保护设备下放至继电器小室。 6.2.8 每极的高端和低端两个阀厅可采用“面对面”或“一字型”布置，应结合换

31、流站建设规模及站址环境等条件经技术经济比较后确定。 6.3 换流站过电压保护、绝缘配合及防雷接地 Q/GDW 11678 2017 8 6.3.1 换流站过电压保护应符合 GB/T 311.2、 GB/T 311.3 和 DL/T 620 的有关规定。换流站的直击雷防护与接地设计应符合 DL/T 620 和 GB/T 50065 的有关规定 。 6.3.2 换流站 过电压保护 和避雷器配置应符合下列规定： a) 交流侧产生的过电压应 由 交流侧的避雷器加以限制。 b) 直流侧产生的过电压应 由直 流侧的避雷器加以限制。 c) 换流站的重要设备应由其邻近的避雷器保护。 d) 换流变压器的阀侧绕组

32、可由保护其他设备的避雷器联合保护。也可由紧靠它的避雷器直接保护。 e) 避雷器的配置可采用多柱并联结构的避雷器，也可采用多支避雷器并联分散布置的方式。 f) 直流侧中性母线应装设冲击电容器。 6.3.3 其他过电压保护 措施 应符合下列规定： a) 晶闸管应配置保护性触发功能。 b) 换流变压器交流侧断路器应装设合闸电阻或选相合闸装置。 c) 交流滤波器和电容器小组断路器应装设合闸电阻或选相合闸装置 。 6.3.4 直流甩负荷、接地故障清除和“孤岛”运行产生的过电压应专题研究 。 6.3.5 换 流站绝缘配合应符合下列规定： a) 换流站设备额定耐受电压应采用绝缘配合的确定性法确定。 b) 避

33、雷器直接保护的设备的额定耐受电压与避雷器保护水平的最小裕度系数应符合表 1 的规定。 表 1 设备的额定耐受电压与避雷器保护水平的最小裕度系数 设备类型 裕度系数 操作 雷电 陡波 交流开关场 1.20 1.25 1.25 交流滤波器元件 1.15 1.25 1.25 换流变压器（油绝缘设备） 网侧 阀侧 1.20 1.15 1.25 1.20 1.25 1.25 换流阀 1.10 1.15 1.10 1.15 1.15 1.20 阀厅直流设备 1.15 1.15 1.25 直流开关场设备 1.15 1.20 1.25 6.3.6 对直流场和交流滤波器区域的直击雷保护宜采用滚球法进行校核。 6

34、.4 换流站设备外绝缘设计 6.4.1 换流站交流测 设备 外绝缘 统一爬电 比距应根据污区分布图确定的站址污秽等级，按照 GB/T 26218.1 和 GB/T 26218.2 中的有关规定确定 。站址污区处于 c 级及以下时，应 提高 一级进行设备外绝缘统一爬电比距的确定 。 6.4.2 换流站直流侧设备外绝缘设计应符合下列规定： Q/GDW 11678 2017 9 a) 直流侧设备 的外绝缘应根据污秽特征选择合适的伞形结构。 b) 直流极母线设备的套管宜采用复合绝缘型。 c) 换流站直流侧极母线支柱绝缘子可选用复合绝缘型或涂防污涂料瓷质型支柱绝缘子。 d) 直流侧设备 干弧 距离应通过

35、研究确定。 e) 高海拔地区换流站的外绝缘设计应根据海拔对外绝缘的闪络特性的影响，进行高海拔修正。 6.5 主要设备选择 6.5.1 换流阀 选择应符合下列规定： a) 阀宜采用空气绝缘、户内悬吊式、水冷却。 b) 阀的触发方式可采用电触发方式或光触发方式。 c) 阀应设计为组件式，晶闸管冗余度不宜小于 3%。 d) 阀的连续运行额定值和过负荷能力应根据系统要求确定。 e) 阀的浪涌电 流取值应不小于流经阀的最大短路电流。 f) 阀应能承受各种过电压。阀的耐压设计应有足够的安全裕度。 g) 稳态控制时，整流站换流阀的触发角角的工作范围可取 152.5 。逆变站换流阀的熄弧角 角的工作范围可取

36、17 19.5 。 h) 阀的设计和保护应保证阀能够承受由于阀的触发系统误动，以及站内外各部分故障所产生的电气应力。 6.5.2 换流变压器 选择应符合下列规定： a) 换流变压器的容量应结合直流系统额定输送容量及过负荷要求确定。 b) 换流变压器型式的选择应结合容量、设备制造能力以及运输条件确定。 c) 换流变压器的阻抗选择除应满足交直流系统要求，还应满足换流阀的浪涌电流能力的要求。 d) 换流变压器的有载调压范围应根据交直流系统运行工况通过计算确定。 e) 换流变压器调压开关分接头级差应与无功分组的投切相配合。 f) 换流变压器应具有耐受一定直流偏磁电流的能力。 g) 换流变压器的噪声水平

37、应满足换流站的总体噪声控制要求。 h) 换流变压器阀侧套管干弧距离应满足最小安全空气净距的要求。 6.5.3 平波电抗器 选择应符合下列规定： a) 平波电抗器的型式宜选用空 芯 干式、支撑式结构。 b) 平波电抗器的额定电流应按直流系统额定电流选定，并考虑各种运行工况下的过电流能力。 c) 平波电抗器的电感值应能满足在最大直流电流到最小直流电流之间总体性能的要求，并应避免直流侧发生低频谐振。 d) 平波电抗器应能承受由于谐波电压和冲击电流产生的电气和机械应力。 e) 平波电抗器的噪声水平应满足换流站的总体噪声控制要求。 6.5.4 交流滤波器 选择应符合下列规定： a) 交流滤波器的型式可以

38、是单调谐型、双调谐型、三调谐型、高通型及调谐高通型。同一个换流站交流滤波器的型式不宜超过 3 种。 b) 交流滤波器各元件额定参数计算应同时考虑换流器产生的谐波电流及 电压和背景谐波所产生的谐波电流及电压。 c) 交流滤波器电抗器应采用低噪声电抗器。高压电容器宜采用双塔布置，高压电容器单元宜通过真型试验的方式确定单元的噪声水平，高压电容器塔应采取降低噪声水平的措施。 6.5.5 直流滤波器 选择应符合下列规定： a) 直流滤波器宜采用双调谐型、简化滤波器设计。两端直流输电工程两端换流站宜采用相同的滤波器设计方案。 b) 直流滤波器各元件额定参数计算时应同时考虑直流电压分量和换流器产生的谐波电压

39、。 Q/GDW 11678 2017 10 6.5.6 交直流避雷器的配置和参数应根据换流站过电压计算和绝缘配合结果确定。 6.5.7 旁路断路器 选择应符合下列规定： a) 旁路断路器的额定电流不应小于直流输电系统短时过负荷电流。 b) 旁路断路器应具有可正常投切 1个 12脉动阀组并在 1个 12脉动阀组故障时快速关合直流电流及切除转移电流的能力。 6.5.8 金属回路转换断路器和大地回路转换开关的转换能力不宜小于直流输电系统允许的短时过负荷电流。 6.5.9 直流中性母线低压高速开关和中性母线临时接地开关的电流转换能力应不小于直流输电系统允许的短时过负荷电流。 6.5.10 直流隔离开关

40、（包括旁路开关）应满足各种工况的直流工作电流及过负荷电流的要求。直流滤波器回路隔离开关应具有带电投切直流滤波器的能力。 6.5.11 直流电压测量装置和直 流电流测量装置选择应符合下列规定： a) 用于极线和中性母线的高压直流电压分压器宜采用阻容分压器。 b) 极线和中性母线上的高压直流电流测量装置，可选用高压直流光纤传感器或零磁通直流电流测量装置。 c) 直流电压和电流测量装置应具有良好的暂态响应和频率响应特性，并满足高压直流控制保护系统的测量精度要求。 6.5.12 直流绝缘子、套管选择应符合下列规定： a) 户内直流绝缘子和穿墙套管的选择应首先考虑外绝缘要求的空气间隙，同时利用污秽要求的

41、闪络特性及闪距进行校核。 b) 除户内直流绝缘子和穿墙套管外的直流绝缘子和套管的爬电比距应 根据换流站的污秽水平，以及直流绝缘子和套管的的污秽特性选择，还应计及直径大小对爬电比距的影响。 c) 除户内直流绝缘子和穿墙套管外的直流绝缘子和套管应根据等值盐密与积污特性的关系、运行电压对积污的影响、伞群对积污的影响、闪络特性及闪距进行选择。 6.5.13 直流金具的选择 应符合下列规定： a) 在海拔 1000m 及以下地区， 金具 应满足晴天夜晚下不产生可见电晕， 回路法测量的 无线电干扰水平不高于 2500V ， 高海拔地区的金具 电 晕试验电压应 按照 GB 311.1 进行修正 。 b) 金

42、具均压装置外形及尺寸选择时应综合考虑对地空气间隙的要求，极线金具外 径不宜小于 2m。 金具应具有良好的电 气性能，满足通流要求，金具的 允许载流量 应 满足系统短时过负荷电流及谐波电流的要求。 承受载流负荷的金具， 与设备端子或导体连接处应能够保证 足够的接触 面积 ，保持良好稳定的电气性 能。 金具 与设备端子或导体 电气接触部位接触面载流密度不应超过0.0936A/mm2（铜铜）和 0.07488A/mm2（铝铝）。 c) 金具应承受安装、维修和运行时产生的各种机械载荷，并能 耐受 工作电流（包括短路电流）、运行温度以及周围环境条件 。 d) 在选择与主设备（换流变压器、换流阀、直流穿墙

43、套管、平波电抗器、避雷器、电流互感器、电压互感器等）连接的 金具 时，应充分考虑设备端子的机械荷载极限及地震条件下的位移量。 6.5.14 直流场导体应结合电场效应、无线电干扰和可听噪声进行选择。硬管母线的动稳定、微风振动和挠度应根据 DL/T 5222 中的有关规定进行校核。 6.5.15 交流设备的选择应符合 DL/T 5222 中的有关规定。 7 换流站控制和保护设计 7.1 一般规定 Q/GDW 11678 2017 11 7.1.1 换流站的控制和保护设计原则应根据换流站的建设规模、电气主接线、换流站的运行方式和控制模式确定。 7.1.2 换流站的控制和保护系统应包括计算机监控系统、

44、直流控制保护系统、交流控制保护系统、阀冷却控制保护系统等。 7.1.3 换流站内的交、直流系统应合用一个统一平台的计算 机 监控系统。 7.2 计算机监控系统 7.2.1 换流站计算机监控系统除应符合 DL/T 5149 的规定外，还应满足本 标准 的要求。 7.2.2 计算机监控系统宜由站控层、控制层和就地层组成，并宜采用分层、分布式的网络结构。 7.2.3 交流和直流操作员工作站宜合建，且宜按 多 重化配置。 7.2.4 计算机监控系统应能实现数据采集和处理功能，数据范围应包括直流场、交流场以及所有辅助系统的全部模拟量、开关量。 7.2.5 计算机监控系统控制操作对象应包括交直流系统各电压

45、等级的断路器、电动操作的隔离开关及接地刀闸、换流变压器及其他变压器有载调压分接头、阀组的解锁 /闭锁、站内其他辅助系统的启动停运等。 7.2.6 计算机监控系统的安全防护设计应满足 “ 安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证 ” 的原则，应设置相应的隔离和认证措施。 7.2.7 换流站的调节控制应包括对直流电流、直流电压、直流输送功率、无功功率以及换流变压器和联络变压器有载调压分接头的调节。 7.2.8 计算机监控系统应具备防误闭锁功能，完成全站防误操作闭锁，不宜另采用硬接线闭锁。 7.2.9 当 换流站采用 与 交流 变电 站合建 的 方式时， 换流站 和变电站的计算机监控系统之间应能相互

46、通信 。 7.3 直流控制保护系统 7.3.1 直流控制保护系统的结构应符合下列要求： a) 直流控制系统宜按功能划分为站控制、双极控制、极控制和 换流阀组控制 。 b) 直流控制保护系统应按冗余的原则进行配置，且控制系统应具有自动的系统选择与切换功能。 c) 换流站两个极的控制保护系统功能应完全独立，每极采 用 两个阀组的控制保护系统功能应相对独立。 d) 两个极的直流远动系统应完全独立，每个极的直流远动系统应双重化配置。 e) 控制和保护系统宜相对独立。 f) 直流控制保护系统应满足整流运行和逆变运行的要求。 7.3.2 直流控制保护系统的硬软件系统应符合下列要求： a) 直流控制保护系统

47、的硬件应具有稳定性、可靠性、安全性、可扩展性和易维护性，选用工业标准的产品，具有较强的抗干扰能力。 b) 直流控制保护系统的软件系统应支持分层分布、模块化结构的设计。 7.3.3 直流控制系统的设计应符合下列要求： a) 直流控制系统的基本控制模式可包括双极功率控制模式、独立极功率控制模式、同步极电流控制模式、无功功率控制模式、应急极电流控制模式、极线路开路试验模式、潮流反转控制模式、直流全压降压运行控制模式和低负荷无功优化控制模式。 b) 直流控制系统的基本控制功能宜包括 主导站 /从控站的选择、功率指令及双极功率定值的计算、直流功率传输方向的选择、双极电流平衡控制、无功功率控制、直流电流控

48、制、直流电压控制、触发角 /熄弧角控制、换流阀触发相位控制、换流变压器分接头控制、高压直流系统起动 /停运控制、故障策略控制、过负荷控制以及低压限流功能等 。 Q/GDW 11678 2017 12 c) 直流控制系统的附加调制控制功能应由系统研究确定，可包括功率提升、功率回降、异常交流电压和频率控制、阻尼次同步振荡以及附加调制信号等。 d) 直流控制系统的基本控制功能应能满足各种可能的运行方式，并应有相应的控制策略。 e) 直流控制系统应配置保护性监控 功能。保护性监控功能可包括换相失败预测、晶闸管结温监视、大角度监视、线路开路试验监视等。 f) 对于分层接入的换流站，直流控制系统应在 换流

49、阀组控制 层实现对换流变分接头的控制；应能够对两个交流系统的功率、电压、频率以及安稳指令进行相对独立的控制和响应，并根据直流系统运行的需要进行协调；应具有换流器直流电压平衡控制。 g) 对于分层接入的换流站，两 个电压等级的交流 场 均会配置 交流滤波器组，直流 控制系统应 能 对两个交流系统的交流滤波器分别独立控制。 7.3.4 直流 保护 系统的设计应符合下列要求 ： a) 直流 系统保护应按保护区域设置，每一个保护区应与相邻的保护区重 叠 ，不应存在保护死区。保护区域宜分为交流滤波器 /并联电容器保护区、换流变压器保护区、换流器保护区、直流极母线保护区、直流滤波器保护区、直流接地极线路保护区、直流线路保护区、极中性母线保护区、双极中性母线保护区等 。 b) 每一个保护区域的保护应 冗余配置。 c) 与故障极或双极有关的保护在双极运行中禁止误跳另一极 。 d) 阀组区保护应具有独立性，退出运行的阀组不应对剩余阀组的正常运行产生影响 。 e) 对于每一个保护区域内设备的短路、闪络、接地故障等，宜配置相应的主、后备保护。 f) 是 否设置最后交流断路器保护功能应根据工程实际情况研究确定。 7.3.5 直流远动系统的设计应符合下列要