NB_T 11069-2023 柔性直流用全桥和半桥子模块混合换流阀技术规范.docx

目次IW吉Il2规范性引用文件I3 术语和定义I4 符号和缩略谱24.2缩略语5 使用条件35.1 正常使用条件35.2 特殊使用条件46技术要求46.1 总体要求46.2 技术参数46.3 主要元件选型56.4 后动解锁要求66.5 运行要求66.6 漏水检测要求76.7 可靠性要求76.8 机械性能要求76.9 防火和防爆要求76.10 阀避阴君（如有）76.11 1IUKJKk77试验87.1 换流阀里式试验87.2 换流阀例行试脸107.3 换流或特殊试验107.4 员税拄制设备试收128包装、运粕和贮存12附录'（资科性）柔性亶流用全桥和半桥子模象混合换流H拓扑示意图13附录B（如科性）柔性直流换流同同控系统架构困示例14参考文献15本文件按照Ml.1-2020标海化工作导则第1部分，标准化文件的结构和起草娓则的烧定请注意本文件的某些内容可能涉及专利.本文件的发布机构不承担识别专利的贡任，本文件由中国电4»出.本文件由全国育压直升电设备标准化技术委员会(SAC"C333)11.本文件起"位，*方电网科学研究院有限责任公司、西安高压电叁研究院股份有限公司、西安西电电力系统有限公司、中国*方电网有限责任公司、荣信汇科电气股份有限公司、南京南瑞舞保电气有崖公司、许继集团有限公司、中Hi南方电网有限责任公司超商压，电公司、全球能源互联网研究院有限公司、广东安朴电力技术有限公司、国同安微省电力有果公司电力科学研究院、北京四方媒保自动化股份有限公司.本文件主要起草人周月宾、周会高、物模、胞、孙小平、罗嫣、翕海清、许机、朱碰、刘路路、杨晚辉、胡治龙、王立平、客金坤、胡字、篇岩、魏伟、ImlI、杨为、胡道、马志荣、李嫌、赵洋洋、王缸占、张效宇、郑卫华.本文件为Ir次发布.11柔性直流用全桥和半桥子横块混合换流阀技术规范本文件规定了柔性出流用全桥和半桥子模块混合换流阀的使用条件、技术要求、试验、包袋'运ft和贮存等。本文件适用于空气绝缘、液体（例如水）冷却、户内安装的输电系统用全桥和半桥子模块混合换液阀.泡电系统用换流何及其他类型换流阀可参考使用.2般范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款.其中.注日期的引用文件.仅该口期对应的版本适用于本文件；不注I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-T762标准电流等线GB./T13MO高压开关设备和控制设;的抗熊要求GB17702电力电子电容器GB17741工程场地地震安全性评价GB/T17626.2-2018电磁兼容试验和测段技术静电放电抗扰度试脸GB/T17626.3-2016电极射容试验和测证技术射短电磁场幅射抗扰度试验GB/T17626.4-2018电磁兼容试验和测肽技术电快速瞬变脉冲群抗扰位试脸GB/T17626.5-2019电磁兼容试验和测51技术演涌（冲击）抗扰度试验GB/T17626.6-2017电检兼容试验和测量技术射侦场感应的传导骚扰抗扰度GB/T17626.8-2006电极兼容试验和测量技术工频极场抗扰度试验GB/T17626.9-2011电梯兼容试脸和测量技术脉冲极场抗扰度试脸GB17626.10-2017电磁兼容试验和IN量技术Ia尼摄著磁场抗扰度试验GBA17626.18-2016电松陵春Uft和蒲量技术阻尼提瞽波抗扰度试险GB/T20990.1-2020高压直流输电品闸管阀第1部分：电气试脸GB/T29332半导体外件分立0件第9部分，笫*双极晶体管（IGBT）GB/T333482016GB/T341182017GB/T34139-2017GB/T357032017高压直流电用电压源换流寿用电气试险柔性直流电换iKStt木版茶柔红皿电毫触套ttitM范GB/T36559高压直液输电用晶闸管阀GB/I36956柔性直滤电用电压,换流号回茶控制设备试改GB/T37010-2018柔性宜流电换流M技术艰范GR50260-2013电力设施抗爱设计规范3术语和定义GB/T34118-2017和GBzT37010-2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件.全桥和半桥子模块混合换流阀hybridconvenervalvesbasedonfull-bridgeandhalf-bridgesub11u>udlcforhigh-voltagedirectcurrentusingvoltagesourceconverters中个阀，由若干个全折了模块（32）和半桥下模块（3.3）中联组成的多电平换流阀。如没存特珠说明，本文件I：“换流阀”指全桥和半桥子模块混合袤性直流拗牺，其财拓扑制录A,3.2全桥子模块full-bridgesubnuduk换流阀的标准组件之一，包含四个开关单元、直流电容器（3.4）和直属辅助设备，其中每个开关单元仅由一个IGBT.二极管对组成.3.3half-bridgesul>nodule换流阀的标准组件之一,包含两个开关单元、直流电容器（3.4）和直属辅助设备，其中每个开关单元仅由个IGBT二极管对组成。3.4直流电容号IK'CaPadtCr端了之间主要承受直流电压的电压源级流器用电容涔。来源：GB/T341182017,7.213.5旁路开关b）pawSwhch故障情况下，将子模块（或子单元）快速旁路退出运行的保护装置。来源：GB/T37010-2018,3.133.6取舱电源powerStwly由百流电容器（3.4）上取能供电给子模块控制电路的高压直流电源。来源：GB/73701Q-2018,3.15有修改3.7解Ml状态deblockingstate换流器已带电,控制保护卜发解锁运行命令和调制波信号并且功率器件（如IGBn处于触发导通的状态.3.8子模块旁路submodulebypass了模块内部的旁路装置闭合，使换流周桥野电流不再流经f模块功率洪件和直流电容器的状态.4符号制!41m下列符号适用于本文件.F:混合比（不含冗余）Np:单个阀中串联连接的全桥子模块总数（不含冗余）Nb:参与型式试验的子模块总数量（不含冗余）N1:单个阀中.串联连接的子模块总数（不含冗余）Nng:参与型式试验的全轿子模块总数减（不含冗余）Nru:参与型式试脱的半桥子模块总数量（不含冗余）4.2卜列缩略语适用于本文件.FPGA:现场可端程逻SlHJ阵列(fieldprogrammablegatearray)IGBT:绝缘出4极晶体管(insulatedgatebip<Martransistor)55.1 正”删ft#5.1.1 na*ft换流阀的设计和使用宜考虑换流站站址的气象条件，包括但不限于：一一最高干球温度CC);一一最低干球温度(V);- 最大湿球温度(C);一一年均甜度CCh一一最高月平均相财湿度(箝；平均风速(m/s)：一平均般大风速(WsX一经常性风向；年降雨ht(mm):24h最大降雨fit(mm):一一裳年最大枳占深度(cm)：- 平均降M天数(d);- 雷暴天数(da);- 海拔(m);- 自然枳污水平(mg/cm，)；一一土壤电阻率(。m).&1.2换流阀的设计应满足在以下条件下安全可靠运行：安装地点海拔由购买方提供：一一阀厅正常温度范用为10C50- -阀厅相对湿度最大值为60%;阀厅气压应保持微正压。换流阀的设计和使用应考虑换流站站址的地您条件，并符合GB/T13540、GB50260、GB17711的相应规定.5.1.3 系统条件换流阀的设计和使用应湎足GB/T357O32017中规定的交流系统条件,主要如下：交流系统电压：交流系统短路特性；一-交流系统领率特性：NB,IIOW-2O2交流系统背景谐波：交流系统谐波阻抗；一一故障消除时间和单相重合闸时序.5.2 特殊使用条件不符合5.1的规定时，应由购买方提出,供应方在设计和演脍时应充分考虑。6技术要求6.1 总体要求换流阀设计除应满足GB/T37OIO2018中5.I和GB/T34I392017中6.4.I的规定外，还命涵（：换波蚓采用全桥子模块和半桥尸模块混联的模块化多电平结构：具备直流故因自清除功能.全桥子模块和半桥子模块在外形尺寸、电气参数、结构接口、保护定值等方面具有完全兼容性，能任意昔代互换.在保证零件结温裕度的条件下,全桥子模块宜采用功率器件损耗均衡策略优化涔件结温.一子模块应设置安全措施，保证子模块内部故障后能可报长期旁路或呈现UJ程长期短路状态,如换流脚旁路的子模块数St在冗余范闱以内.不应因为子模块故障原因（例如旁路开关拒动作、取能电源异常）导致换波阀闭锁或任何形式的停运。一相邻两个子模块之间宜采用交叉冗余通信.爬电比距不应小于1411w'kV.闺厅一般按照海拔100Om设计：海拔高干100om时,应根据相关标准修正设计.一一换流网可采用对称单极、对称双极单阀组或对称双极高低阀组结构，注：直流故附谛除是指柔性比流换血侬1过臼身晶济构H般璃比怅厮交流做Eii侬町油璐故源点之间的俺路电流,从而清除直流缪ii路故障，6.2 技术叁数6. 2.1基本参数供应方应提供换流何的以下设计参数，包括但不限于； 一桥制4ft出电压（不包括冗余）; -每桥行全桥子模块数版（不包括冗余）; 每桥半桥子模块数St（不包括冗余）： 混合比：单个阀全桥子模块占全部子模块的数量比例（不包括冗余）；混合比F,的计算见公式（D:月哈 冗余度：应保证在不小于12个月的运行周期内，如果在此运行周期开始时没有损坏的子模块，要求在运行期间内不因冗余模块全部损坏而进行任何子模块更换。一一子模块额定直流运行电乐： 额定交直流电流： 过负待运行能力：一一绝缘水平，包括但不限于：换流网交直流端间悚作冲击耐受水平、换流阀交直流渊间播电冲击耐受水平、换流阀端对地操作冲击耐受水平、换流伸康对地甯电冲击耐受水平、换流阀桥将相间（上桥解或下桥岩相间、上桥件和下桥将间）操作冲击耐受水平、换流伸桥臂相间（上桥骨或下桥皆相间、上桥骨和下桥牌间）雷电冲击耐受水平、换流阀正负极母战间操作冲击耐受水平、换流阀正负极冷线间缶电冲击耐受水平.&22换流网应耐受额定电压及各种过电压，在交流系绘运行方式变化、直流系统运行方式变化、交流系统故障和直流线路故障等工况下应安全可就运行在解锁状态时，换流阀应在燃定的比流过电压下稳定运行，过电压水平和持续时间由系统研究确定.在闭锁状态时，换流阀应耐受规定的直流过电压，过电压水平和耐受时间由系统研究确定.换流阀内各点的绝缘安全系数应符合GB/T370102018的规定.&23三MQ换流阀应耐受颔定电流及各种名态过电流冲击，成符合GB/T341392017的规定.在解锁状态时，具备短时过电流运行能力，过电流值和持续时间由系统研究确定，换流阀应能在口.流过电压解锁运行时关断功率器件允许集电极由次峰值电流。在闭锁状态时，换流便应能耐受规定的浪涌电流,浪涌电流的峰值、持续时间、特征波形等由系统研究确定.6.3打越的6.3.1换流阀所采用的功率器件的各种特性均已汨到完全验证，应涵足GB/T29332的要求.好一个功率器件都应单独试验井编号，提供详细的出厂试监报告，&&2mw直流电容渊应能承受换流阀工作中出现的各种电压和电滋.应选用干式金属化联电容,无油化设计.应具需杂敢电感低、耐腐蚀、具有自愈能力等特点，应满足GB/T17702的要求。6.3.3 ARMS机械式旁路开关及其功能宜可重女使用.子模块旁路后，旁路回路能保持长期可林柩定旁路，并且能承受各种站内、站外故障引起的过电压和过电流，旁路开关的触发回路应冗余设计,额定电流应按照GB/T762选择，合由时间宜小于5ms.动作次数不小于2000次，开距应满足绝缘设计要求，除机械式旁路开关外，子模块还应配置冗余的后备旁路措施（例如旁路保护船闸管）,保障子模块发生任何内部故际后均能可就长期旁路或呈现可靠长期短路状态.捽制板设计应考虑以下要求.以提高可就性：子模块上、下行光纤宜采用带接头锁扣设计，光收发涔安装时开口方向不应向上。一一元器件选型应尽可能提高改计的柒成度，控制板卡中FpGA的存储模块应采刖内置式.于模块电容电压采样回路应与子模块外框架进行等电位接线设计。子模块过电压保护应考虑软件保护失效的情况。一一子模块上送子模块电压至上层控制保护所需的链路延时不应大于100I*s.一一若果刖硬件实现了模坡过电压保护应进行防误谀计,防止单一元件故障误旁路f模块.一-双极全压运行方式：双极半压运行方式：双极一极全压、一板半压运行方式：单极全压大地诋回运行方式：单极全压金属回线运行方式: 单极半压人地返回运行方式： 单极半年金属刈线运行方式： 降压运行方式：静止同步补偿装置(STTCOM)运行方式.6.6*MH求应符合GBT37Oi-2OI8中5.10的规定。&7可求换流的应通过合理的冗余设计保证在两次计划桧修之间的运行周期中损坏的元件不引起换流阀容运.在冗余范用内，元件发生故障时不应对换流阀的功能产生影响，冗余度应符合GB/T34139-2017中6.4.4和GB/T370102018'5.7中的规定.6.8应符合GB/T341392017的现定.&9防火和防皿求应符合GB/T3M392017和GB/T37010-2018的规定.6.10 牌流事(如有)阀避雨揖应选用焚合外套.6.11 %控系就411.1除应符合GB/T37010-2018中5.6.1的规定外,还应满足：阀控装置应具芾故障状态锁存功能，具的软硬件发位功能。闻史碑的软件程序应实现用校龄码进行版本管,校险码应为机叁自动生成.MRRfiX统架构图示例见附录B,411.2TMObIl除应符合GB/T370102018中5.6.2的规定外,还应满足：一HIS保护设计应与拄制保护系统进行正合，优先IM换保妒因本体且对时效性要求较高的桥一过电流和桥鸭过电压等茹本保护。H拉应设置独立的检修试验模式，实现在检修状态下对于模块进行U试的功能阀控应具备相件触发再解锁功能.阀控应具备子模块故障及旁路历史记录功能。阀控宜具备于模块及换流阀状态在找评估功能.113除应符合GB/T37010-2018中5.6.3的规定外，还应满足：一阀控硬件及软件设计应降低自身跳路延时（从收到上层控制调制波到换流阀子模块执行触发命令再到功率器件关断后所需的苒时间）,链路延时应小于50USe阳捽中桥行过电流等快速保护应采用“三取二”设计.应采用不少于3个连续采样点进行判断，动作延时（不含测量延时）应小于50us。4i.4除应符合GBT37010-2018中5.6.4的规定外.网控与上层控制保护装置之间单次通信所需时间不应大于20s,宜采用千兆光纤通信接口协议.dll.5WW三*阀控主机应双重化配苛.，任一系统发生故障或系统维护时，不影响运行，主备切换过程不应引起系统明显波动。在子模块冗余范围内，阀控硬件应具备N-I冗余能力，包括信号汇集板（如有）、脉冲分配板等在内任何单一元件或板卡故埠不应影响Rq控及换流阀的正常运行。阀控主机与脓冲分配屏柜间通信应采用交叉冗余连接.&11.6应符合GB/T37010-2018中5.11的规定.7血7.17.1.1 试验咖GB/T333I8-2016中第4章适用，并补充如下：试品子模块总数量不少于BT333482016中4.1.2的规定.具体的全桥子模块和半桥子模块的数址应按照混合比F,确定.全桥子模块和半桥下模块的爆少试品数值可分别通过公式（2）和公式计算：Nm=FXN3Ntm-（l-E>N（3）N1和Nm的取值应符合向上取整原则，批终数值由购买方和供应方根据换流阀设计方案协商确定。7.1.2 试!醺目表2给出了柔性直流用全桥和半桥子模块混合换流阀应开展的型式试验项目及总体要求.«2SM试事目试验类型试品总体要求以大连线运行负荷试验阀或同段见GIvT333482016中6.4瞅大的态过女荷运行试验阀或同段见GB/T333482016中6.5最小直流电压试验同或同段见GiVr333482016中6.6表2（续）试收类型试品总体要求脚支架直流电H；试验阀支架见GB/T333482。16中7.3.1同支架交流电压试股阀支架见08/1333482016中7.3.2同支柒操作冲击试验阀支架见GB/T333482016中7.3.3同支柒4电冲击试验他支架见GB/T333482016中7.3.4网交流一4流电压试验同或阿段由购买方与供应方协商确定见GB/T333482Q16中9.3.1何操作冲击试验见GB/T333482016中9.3.3同雷电冲击试脸PiGB,T33S4820164'9.3.4IGBT过电流关断试验侬如!段见GB/T33J182016第10章短路电流试验用戒阀段见GB/T333482016第】1乐阀抗电磁厂扰试险阀或阀段,由蹄买方以供应方协储端定½GBT333-18-2016於12堂以大他态过电压运行试验阀或阀段见本文件7.1.3故蹲旁跪试验阀或IHl段见本文件7.1.4同支架陡波前冲击试航°阀支架见本文件7.1.5同交流-巨流电乐试验（湿态）*同或阀段,由败买方，供应方捺储峭定见本文件7.1.6可选。7.1.3 3T态过电沃的0本试脸的目的是验证换流阀在内流过电压下的连续运行能力满足设计要求.加适用，血进行本试验.试将条件应泥用与最大连续运行负荷试脍同样的方法进行确定。试验开始前,试品应在最大连续运行负荷试物条件下运行.且达到热平询状态.在此条件下开始最大耕态过电压运行试验,试验电流与最大连续运行负荷试脸相同.试验电质和试验持续时间由购买方与供应方根据工况需求协商确定。试脸后.应返回最大连续运行负荷试脸状态，并持续运行不少于10nin）7.1.4 树路试，本试脸的目的是考物在子模块故障发生到子模块被旁路期间,子模块的旁路开关能否及时有效触发.且该过程中各功率器件上电气应力满足设计要求.成品所在阀段的数瑜应符合71.1的要求，试品为阀段的其中1个子模块,具体模块由购买方和供应方协商确定.试脸前,试品应在最大连续运行负荷试购条件卜运行,试验可通过模拟子模块故障，考核旁路开关动作，测试旁路触发信号发出到模块可弁旁路所需时间，检查模块旁路过程中时外部电压电流的影响.若干模块内部带放电回路,考核旁路开关与放电回路开关的动作保护设刑配合.本试脸适用于可理型闭合和打开的旁路开关,对于其他类型的旁路开关.出曲买方和供应方协商确定.7.5本试蛤的Il的是验证在不同阀支«陡波脓冲下阀支架绝缘的耐压能力。本试验适用于所采取的子模块有核保妒特性，当子模块不具备该保护特性时，具体要求由购买方和供应方协商确定。说明:I试¾电流；（通流时间：WG大循环电流：In-Ai小循环电流；«最小循环电流到M大循环电流的黑升时间：b-大脚柚郁雕枷寸间；t3最大循环电流雌小循环粒而的下的悯:“TM婀电流的删婀间，S1电充却祐式7.3.27M½lKttftiClt如适用，应进行本试验，具体要求由购买方和供应方办商确定.本试验的目的是脸证子模块旁路开关拒动作时保证子模块短路的其他保护措施安全有效性，子模块在没有控制的情况下过电压后形成可靠短路状态得当于模块采用的可控功率器件型号和/或供货厂家不同时，应各取一个子模块进行试蛤，当子模块的拓扑结构不同时,每种拓扑结构也应进行验证.试验应在阀段运行试验装说中开展.试Itt子模块应位于一个统段中（非边缘位置）,阀段水冷却网路工作正常.试粉前试品子模块的旁路开关应为“拒动作状态”,阀应处于GX连续运行负荷试验条件卜运行。试聆时模拟校试子模块故障，使了模块发出旁路触发命令.旁路开关应始终保持拒动作状态，形成子模块持续升压，且至被试子模块呈现短跖状态，试验不应造成冷却回路破裂等损坏，跛试子模块应有继续通流的能力：不应影响被试子模块所在网段的其他子模块以及陪试干模块的运行,试验阀段保持运行.试品子模块呈现短路状态后,附对其进行通流试验,试验电流为最大连续运行负荷试验电流或采用图1所示的电流循环方式.1个完整的电流循环周期包括最小循环电流Imin到最大循环电流I爬升时间、维持时间tz、Im到l下降时间1、1维持时间3,其中1为最大连续运行负荷试验电流，h和Q分别为2h,具体循环次数、最小循环电流Im、个、t.由购买方和供应方协商确定。通流试验期间应监洲子模块阻抗或通流回路温升变化趋势。本试验适用于所采取的子模块有该保护特性,当子模块不具备该保护特性时,具体要求由购买方和供应方协商确定.注：对于其他tli情况，例如胺流阀仅流过数安培电流，为了蜒旁路/F关拒动作时子模块的其他旁路指施的动作锹t>1她响换颜解领以及继续运行.具体试照方案由晒买方和的，昉棚魏定.用量A（资料性）柔tt三飒全树畔桥K般*触K丽际皿柔性电流用全桥和半桥f模块混合换流阀为三相六桥岩结构，每个桥普由若干个全桥广模块和半桥子怏块串联组成。图Al为柔性直流用全桥和半桥子模块混介焕流阀拓扑示意图。BA.1柔全合Iffl柔性直流换流阀阀控系统包括两套主控箱及6个桥宵的脓冲分配屏。两套阀控主控箱和每个桥秒的脉冲分配屏之间通过交叉连接实现高可靠性，每个脉冲分配辨负也控制一个桥仰的了模块，脉冲分配价与子模块之间通过光纤实现点到点连接，图B.1为柔性直流焕流阀阀控系统架构图示例。Bbj柔性控蜂架构图示制It1GBT311.1维缘配合第1部分：定义、原则和规则2GBT2317.2-2008电力金具试验方法第2部分：电空和无线电T扰试验3GBTII98高压直流输电术语4GBTM549电能质量公用电网谐波5GBT16927.1高电压读哈技术第1部分：一般定义及试验要求8Z0Z690二,1.N中华人民共和国传行业标准累性充用金桥利举桥于软合按SM技术般范NB11069-2023中国电力出版社出版、印、StfrQjntr东区北京站B*1918006MtPEFf1.MCcn)2023年7月第一版2023年7月北京第一次印刷880米X1230充米16开本1.25印Jle37千字*T1551984848定价2a00元版权专有侵权必究本书如有印装质量问期.我社首销中心负费退换Jgm最权威的电力耐醺总