Q GDW 655-2011 《串联电容器补偿装置通用技术要求》及编制说明.pdf

1、IICS29.240国家电网公司企业标准Q/GDW 655要 201 1串联电容器补偿装置通用技术要求General RequirementsforSeriesCapacitorInstallation201 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 655 2011I目 次前言 III1 范围 12 规范性引用文件 13 术语 24 缩略语 65 总则 76 型式与电气主接线 77 装置设计基本条件 97.1 环境条件 97.2 系统条件 97.3 其它条件 98 基本设计 108.1 系统分析 108.2 损耗的评估 148.3 噪声

2、 148.4 故障顺序性能要求 159 串补装置主设备及子系统基本要求 189.1 电容器组 189.2 晶闸管阀 209.3 晶闸管阀的冷却系统 239.4 阀控电抗器 239.5 MOV 249.6 间隙 259.7 阻尼装置 269.8 旁路断路器 269.9 隔离开关 279.10 电压互感器 279.11 电流互感器 289.12 光纤柱 299.13 串补平台、 支柱绝缘子和斜拉绝缘子 299.14 控制保护系统 309.15 油漆、 镀锌 349.16 铭牌、 包装和运输 35附录 A（规范性附录）晶闸管阀的损耗计算方法 38附录 B（资料性附录）典型串补偿工程的设备参数 40附

3、录 C（资料性附录）可控串补装置的特性 47附录 D（规范性附录）串补装置的仿真模型 50Q / GDW 655 2011 1II附录 E（资料性附录）串补装置的典型监控系统连接图 52附录 F（资料性附录）参考资料目录 53编制说明 551 Q/ GDW 655 2011III前 言根据 关于下达 2009 年度国家电网公司标准制（修）订计划的通知 （国家电网科 2009 217 号）文件安排，国家电网公司生产技术部组织中国电力科学研究院开展了 电力系统串联电容器补偿装置标准体系研究及技术标准编制 工作。 本标准是此系列标准的一部分。本标准参考的标准有 GB/T6115 2002 电力系统用

4、串联电容器 、 GB 311.1 高压输变电设备的绝缘配合 、 GB/T 2423.2 2001 电工电子产品环境试验 第二部分 、 GB 4208 2008 外壳防护等级 、 GB/T8287.1 2008 标称电压高于 1000V 系统用户内和户外支柱绝缘子 第 1 部分 、 GB/T9793 金属和其他无机覆盖层热喷涂锌、 铝及其合金 和 GB/T 11022 1999 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求 等。 通过对我国串联电容器补偿装置的设计、 制造、 安装、 调试、 运行和维护经验的总结，编制本标准。本标准规定了串联电容器补偿装置的设计指导原则，对串联电容器补偿装置的型式与电

5、气主接线、装置基本设计条件、 基本设计及主设备与子系统的基本要求、 装置的油漆、 镀锌、 铭牌、 包装、 运输等提出了要求。本标准的附录 A、 附录 D 为规范性附录。本标准的附录 B、 附录 C、 附录 E、 附录 F 为资料性附录。本标准由国家电网公司生产部提出并负责解释。本标准由国家电网公司科技部归口。本标准主要起草单位：中国电力科学研究院。本标准参加起草单位：中国电力顾问集团东北电力设计院、 中国南方电网超高压输电公司南宁局、南方电网技术研究中心、 中国电力工程顾问集团中南电力设计院、 华北电网有限公司、 华北电力科学研究院有限责任公司。本标准主要起草人：武守远、 戴朝波、 宋晓通、

6、李志国、 王宇红、 林集明、 杨京齐、 沈宇、 姜宪法、李岩、 权白露、 刘连睿。Q / GDW 655 2011 1IV1 Q/ GDW 655 20111串联电容器补偿装置通用技术要求1 范围本标准规定了串联电容器补偿装置（以下简称串补装置）的型式与电气主接线、 基本设计及其条件、以及对串补装置主设备及子系统的基本要求。本标准适用于 220kV-500kV 电压等级串补装置的基本设计及主设备和子系统的基本要求。每个串补装置工程均有其特殊性，应针对具体工程条件和要求使用本标准。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

7、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/T191 2008 包装储运图示标志（ GB/T191 2008 ISO780： 1997， MOD）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 1208 2006 电流互感器（ GB 1208 2006 IEC 60044-1： 2003， MOD）GB 1984 2003 高压交流断路器（ GB 1984 2003 IEC 62271-100： 2001， MOD）GB 1985 2004 高压交流隔离开关和接地开关（ GB 1985 20

8、04 IEC62271-102： 2002， MOD）GB/T 2423.2 2001 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 B：高温（ GB/T 2423.22001 IEC60068-2-2： 1974， IDT）GB/T2423.3 2006 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Cab：恒定湿热试验（ GB/T2423.3 2006 IEC 60068-2-78： 2001， IDT）GB 3096 2008 声环境质量标准GB 4208 2008 外壳防护等级（ IP 代码）（ GB 4208 2008 IEC 60529： 2001， IDT）GB/T4

9、703 电容式电压互感器（ GB/T4703 2007 IEC 60044-5： 2004， MOD）GB/T6115.1 2008 电力系统用串联电容器 第 1 部分：总则（ GB/T6115.1 2008 IEC 60143-1：2004， MOD）GB/T 6115.2 2002 电力系统用串联电容器 第 2 部分：串联电容器组用保护设备（ GB/T6115.2 2002 IEC 60143-2： 1994， IDT）GB/T 6115.3 2002 电力系统用串联电容器 第 3 部分：内部熔丝（ GB/T 6115.3 2002 IEC60143 3： 1998， IDT）GB/T 8

10、287.1 2008 标称电压高于 1000V 系统用户内和户外支柱绝缘子 第 1 部分：瓷或玻璃绝缘子的试验（ GB/T8287.1 2008 IEC 60168： 2001， MOD）GB/T9793 金属和其他无机覆盖层热喷涂锌、 铝及其合金（ GB/T9793 1997 ISO2063： 1991， IDT）GB/T 11022 1999 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求（ GB/T 11022 1999 IEC60694： 1996， IDT）GB/T11287 2000 电气继电器 第 21 部分：量度继电器和保护装置的振动、 冲击、 碰撞和地震试验 第 1 篇：振动试验（

11、正弦）（ GB/T11287 2000 IEC 60255-21-1： 1988， IDT）GB 12348 2008 工业企业厂界环境噪声排放标准GB/T13384 1992 机电产品包装通用技术条件Q / GDW 655 2011 12GB/T14285 2006 继电保护和安全自动装置技术规程GB/T14598.3 2006 电气继电器 第 5部分：量度继电器和保护装置的绝缘配合要求和试验（ GB/T14598.3 2006 IEC 60255-5： 2000， IDT）GB/T14598.9 电气继电器 第 22-3 部分：量度继电器和保护装置的电气骚扰试验 辐射电磁场骚扰试验（ GB

12、/T14598.9 2002 IEC 60255-22-3： 2000， IDT）GB/T 14598.10 电气继电器 第 22-4 部分：量度继电器和保护装置的电气骚扰试验 -电快速瞬变 /脉冲群抗扰度试验（ GB/T14598.10 2007 IEC60255-22-4： 2002， IDT）GB/T 14598.13 电气继电器 第 22-1 部分：量度继电器和保护装置的电气骚扰试验 1 MHz 脉冲群抗扰度试验（ GB/T14598.13 2008 IEC 60255-22-1： 2007， MOD）GB/T 14598.14 量度继电器和保护装置的电气干扰试验 第 2 部分：静电放

13、电试验（ GB/T14598.14 1998 IEC 60255-22-2： 1996， IDT）GB/T15291 半导体器件 第 6 部分 晶闸管（ GB/T15291 1994 IEC 60747-6： 1983， IDT）GB 16836 2003 量度继电器和保护装置安全设计的一般要求GB/T17626.11 1999 电磁兼容 试验和测量技术 电压暂降、 短时中断和电压变化的抗扰度试验（ GB/T17626.11 1999 IEC 61000-4-11： 1994， IDT）GB/T 17626.29 2006 电磁兼容 试验和测量技术 直流电源输入端口电压暂降、 短时中断和电压变

14、化的抗扰度试验（ GB/T17626.29 2006 IEC61000-4-29： 2000， IDT）GB/T 19520.3 电子设备机械结构 482.6mm（ 19in）系列机械结构尺寸 第 3 部分：插箱及其插件（ GB/T19520.3 2004 IEC 60297-3： 1984+A1， 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（ GB/T20995 2007 IEC 61954： 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

15、性试验规程DL/T1010.5 2006 高压静止无功补偿装置 第五部分：密闭式水冷却装置YD/T122 1997 邮电工业产品铭牌IEC 60076-6： 2007 电力变压器 第 6 部分：电抗器3 术语3.1固定串联电容器补偿装置 （ FSC） fixedseriescapacitorinstallation将电容器串接于输电线路中，并配有旁路断路器、 隔离开关、 串补平台、 支撑绝缘子、 控制保护系统等辅助设备组成的装置，简称固定串补。DL/T365 2010， 3.13.2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 TCS

16、C 电抗器相串联。DL/T366 2010， 3.163.3晶闸管控制串联电容器补偿装置 （ TCSC） thyristorcontrolledseriescapacitorinstallaion将并联有晶闸管阀及其电抗器的电容器串接于输电线路中，并配有旁路断路器、 隔离开关、 串补平台、 支撑绝缘子、 控制保护系统等辅助设备组成的装置，简称可控串补。DL/T365 2010， 3.21 Q/ GDW 655 201133.4（ 串补装置的 ） 额定频率 ratedfrequency, fN串补装置所要安装的电力系统的额定频率。3.5（ 可控串补的 ） 容性区 capacitiverange使

17、可控串补等效工频容抗得到有效提升的运行区域。3.6短时过载 temporaryoverload在规定的环境温度范围内和额定频率时，串补装置的暂时（ 30min-8h）过载。3.7暂态过载 dynamic overload在规定的环境温度范围内和额定频率时，串补装置的暂时（典型值为 10s）过载。3.8平台电源 platform power平台电位的电源，用于平台测量系统和间隙的触发、 控制与保护。 TCSC 中也用于晶闸管阀的触发、控制与保护。3.9光纤柱 optical fibercolumn用于串补平台与地面的测量、 控制、 保护设备之间的通信，以及送能光信号传输的设备，其绝缘水平和串补平

18、台对地绝缘水平相同。DL/T365 2010， 3.53.10阀基电子电路 （ VBE） valve base electronics处于地电位的电子电路，是控制系统与晶闸管阀之间的接口，简称阀基电子。DL/T365 2010， 3.73.11晶闸管阀控电抗器 thyristor-controlledreactor与晶闸管阀串联的电抗器，通过控制晶闸管阀的触发角使其等效感抗连续变化，实现 TCSC 等效容抗的连续调节，简称阀控电抗器。DL/T366 2010， 3.183.12晶闸管阀室 ThyristorValveEnclosure安装在串补平台上，可容纳晶闸管阀、 相关的阀冷却部分和阀电子

19、等的小室。3.13晶闸管阀避雷器 ThyristorArrester一种用于将过电压限制在给定值以下的避雷器的组合体。 在 TCSC 中，通常用于吸收能量并限制晶闸管阀两端电压在规定的保护水平。 设计时，须保证晶闸管阀避雷器能够承受晶闸管阀两端的持续运行电压和暂时过电压。3.14阀闭锁 Valve Blocking通过闭锁晶闸管阀触发信号的方式来防止晶闸管阀继续被触发的一种操作。3.15阀解闭锁 Valve Deblocking通过解除阀闭锁以允许晶闸管阀被触发的一种操作。Q / GDW 655 2011 143.16晶闸管电子电路 （ TE） thyristorelectronics在晶闸管

20、阀电位上执行控制及检测功能的电子电路，接受阀基电子电路的控制信号，并向阀基电子电路回报阀的信息，简称阀电子。DL/T365 2010， 3.83.17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， 3.103.18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/T20

21、995 2007， 3.93.19电容电流 CapacitorCurrent, IC流过串联电容器的电流。3.20线路电流 Line Current,IL流过线路的电流。3.21（ 串补装置的 ） 额定电流 RatedCurrent, IN串补装置在额定电抗（ XN）和额定电压（ UN）下能够持续运行所对应的线路电流值（ IL）。3.22阀电流 Valve Current, IV流过晶闸管阀的电流。3.23电容电压 CapacitorVoltage, UC串联电容器组两端的电压。3.24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

22、联电容器组上工频电压的最大峰值。注：保护水平可用电容器组两端的实际电压峰值表示，也可用电容器组额定电压峰值为基准的标幺值 p.u.表示。3.25（ 串补装置的 ） 额定电压 RatedVoltage, UN串补装置能够持续运行在额定电抗（ XN）、 额定电流（ IN）、 额定频率（ fN）和正常环境温度范围内时的电容器组两端电压的工频分量。3.26（ 可控串补的 ） 等效电抗 ApparentReactance,X（ ）可控串补的工频电抗，是晶闸管触发角的函数。1 Q/ GDW 655 201153.27（ 可控串补的 ） 物理电抗 Physical Reactance,XC当可控串补的晶闸管

23、阀被闭锁，且电容器的内部电介质温度为 20G1G2 时，可控串补的单相工频电抗值。3.28（ 可控串补的 ） 提升系数 BoostFactor， kB等效电抗 X（ ）和物理电抗 XC的比值。 kB=X（ ） /XC3.29（ 可控串补的 ） 标称电抗 NominalReactance， XN额定提升系数和额定线路电流时所对应的可控串补单相工频等效电抗值。3.30（ 可控串补的 ） 导通角 ConductionInterval， 一个工作周期内晶闸管阀导通状态下的可用电角度表示的时间间隔部分， =2 。注： 表示半导通角。3.31（ 可控串补的 ） 控制角 control angle, TCS

24、C 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。3.32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。3.33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。3.34补偿度 Degreeofcompensation, k线路的串联补偿度 k 为100 %CLXkX （ 1）式中：XC 串联电容器的容抗；XL 串联电容器所在输电线路的正序感抗的总和。GB/T6115.1 2

25、008， 3.8注：补偿度也称串补度。3.35最大摇摆电流 Maximum Swing Current最大摇摆电流为电力系统大扰动后的暂态过程中的振荡电流的最大值，常以摇摆电流的（安培， A）来度量，并提供摇摆电流随时间变化的曲线。3.36晶闸管保护串联电容器 ThyristorProtectedSeriesCapacitor,TPSC串联电容器组两端并联晶闸管阀及限流电抗器，当系统故障时，控制保护系统触发导通晶闸管阀，Q / GDW 655 2011 16以实现快速旁路电容器组对其进行过电压保护的功能。3.37（ 串补装置的 ） 电压等级 Voltage Class指串补装置所在线路的标称电

26、压。3.38铭牌 Nameplate置于设备、 产品表面，标有产品型号、 生产厂家、 商标、 机号、 厂标、 性能、 规格、 出厂日期 .，以及以供使用者正确操作、 应用诸方面资料，内容之类的牌。YD/T122 1997， 34 缩略语AR AvailabilityRatio 可用率BOD BreakoverDiode 击穿二极管ETT ElectricallyTriggeredThyristors 电触发晶闸管FACTS FlexibleACTransmission Systems 灵活交流输电系统FMEA FailureModeandEffectsAnalysis 故障模式及后果分析FME

27、CA FailureMode,Effectand CriticalityAnalysis 故障模式、 后果和危害性分析FOOR Forced Outage OccurrenceRate 强迫停运发生率FOR Forced Outage Rate 强迫停运率FSC FixedSeriesCapacitor 固定串联电容器补偿FTA FaultTreeAnalysis 故障树分析法LTT Light-TriggeredThyristors 光触发晶闸管MC MonteCarlo 蒙特卡罗分析法MOV Metal OxideVaristor 金属氧化物限压器MTBF MeanTime Between

28、Failure 平均故障间隔时间MTTR MeanTimeTo Repair 平均修复时间PODPowerOscillation Damping 阻尼功率振荡RAM Reliability,Availability, andMaintainability 可靠性、 可用性和可维护性RIV Radio InterferenceVoltage 无线电干扰电压RTU RemoteTerminal Unit 远方终端设备SA SensitivityAnalysis 灵敏度分析法SCADA SupervisoryControlAnd DataAcquisition 监控和数据采集SOE Sequence

29、 OfEvent 事件顺序记录SSO Sub Synchronous Oscillation 次同步振荡SSR Sub Synchronous Resonance 次同步谐振TFR TransientFault Recorder 暂态故障录波器RMS Root MeanSquare 均方根，有效值RTDS RealTime Digital Simulation 实时数字仿真TCR Thyristor-ControlledReactor 晶闸管控制电抗器TCSC Thyristor-Controlled SeriesCapacitor 晶闸管控制串联电容器，可控串补TPSC Thyristor-

30、Protected Series Capacitor 晶闸管保护串联电容器TRV TransientRecoveryVoltage 暂态恢复电压1 Q/ GDW 655 201175 总则5.1 串补装置的接入系统5.1.1 串补装置通过在输电线路上串联电容器组，用于补偿输电线路的感性阻抗，实现提高线路输送能力与稳定水平等目的。 串补装置主要有固定串补与可控串补两种基本类型，固定串补容抗值恒定，可控串补等效容抗可通过改变晶闸管阀的触发角对其进行灵活调节。5.1.2 如果电力系统存在线路输送能力不足、 稳定水平低、 低频功率振荡、 系统潮流分布不合理、 三相潮流不平衡等问题，且在新架输电线路方案

31、因线路走廊紧张、 经济成本过高、 破坏环境等原因难以实施的情况下，应在进行电力系统的潮流计算及稳定分析的基础上，综合比较不同方案的技术经济性，充分论证装设串补装置的必要性、 可行性和经济性。5.1.3 根据应用目标，通过潮流计算、 稳定分析和经济比较分析，应确定装设串补装置的类型、 安装地点、 串补度和额定电流等。 串补装置选型可选的主要有 FSC、 TCSC 与 FSC+TCSC 等。5.1.4 应在确定串补装置的类型、 基本功能、 安装地点、 串补度、 是否分平台、 额定电流等基本设计原则与参数的基础上开展串补装置的系统设计工作。 当汽轮发电机组送出系统装设串补装置时，应分析SSR 对装置选型与串补度的影响。5.1.5 可控串补的接入系统5.1.5.1 除提高线路输送能力和系统稳定水平之外，需实现降低电力系统中的汽轮发电