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GBT 30553-2014 基于电压源换流器的高压直流输电PDF文本

ICS29.200K46GB中华人民共和国国家标准GB/T30553一2014/IEC/TR62543:2011基于电压源换流器的高压直流输电High-voltage direct current power transmission using voltage sourced converters筑枝2g.0.DSC2014-05-06发布2014-10-28实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布中国国家标准化管理委员会理筑素前网ZC.E7
中华人民共和国国家标准基于电压源换流器的高压直流输电GB/T30553-2014/1EC/TR62543:2011中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100029)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址www,spc.net.cn总编室：(010)64275323发行中心：(010)51780233读者服务部：(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印剧各地新华书店经销开本880×12301/16印张3.75字数108千字2014年6月第一版2014年6月第一次印刷5号：155066·1-49111定价51.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话：(010)68510107理筑素前网ZC.E7
GB/T30553-2014/IEC/TR62543:2011目次前言范围…2规范性引用文件…“3术语和定义……4VSC输电概述…84.1VSC输电基本运行原理……84.2设计寿命…4……114.3VSC输电系统结构…114.4VSC输电用半导体器件………145VSC输电换流器拓扑结构1551概述…155.2“开关”型VSC阀的换流器拓扑结构………155.3“可控电压源”型VSC阀的换流器拓扑结构1854VSC阀设计要点………2055换流器的其他希软构算…泰网…心心…225.6VSC输电的其他设备226VSC控制概述266简介…………………………4…266,2控制模式和控制方式……266.3功率控制…2764无功功率控制和交流电压控制…286.5黑启动能力…286.6风电场接人………297稳态运行……2971稳态性能……2972换流器功率损耗………308动态性能308交流系统扰动……308.2直流系统故障……318.3内部故障………319HVDC性能要求329.1谐波性能…………3292波形畸变…“…3293基频和谐波…………329.4VSC在电力系统中产生的谐波电压…3595谐波滤波器的设计要点（交流侧）……35理筑素前网ZC.E7
GB/T30553-2014/1EC/TR62543:201196直流侧滤波……………3510环境影响…………36101概述…3610.2可听噪声…3610.3电磁场(EMF)…610.4电磁兼容(EMC)……361试验和调试……3711.1概述……3711.2出厂试验…3711.3调试试验/系统试验………37附录A(资料性附录)VSC输电系统的功能规范……42附录B(资料性附录)VSC阀损耗的确定……48J.NE理筑素前网ZC.E7
GB/T30553-2014/IEC/TR62543:2011前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准使用翻译法等同采用IEC/TR62543:2011《基于电压源换流器的高压直流输电》。与本标准中规范性引用的国际文件有-一致性对应关系的我国文件如下：—GB/T13498-2007高压直流输电术语(IEC60633:1998,IDT):GB/T20989一2007高压直流换流站损耗的确定(1EC61803:1999,IDT);GB/T30423一2013高压直流设施的系统试验(1EC61975:2010,IDT)。本标准做了下列编辑性的修改和更正：一为便于使用，在“范围”的第三段中增加了“亦称为‘柔性直流输电’”；根据GB/T1.1一2009对引用标准的规定以及正文中提及的标准，在第2章中增加了引用标准（见第2章）：将图1说明中的“。一直流电缆或架空输电线路”更正为“0一直流电缆或架空输电线路”。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国电力电子学标准化技术委员会(SAC/TC60)归.本标准起草单位：中电普瑞电力工程有限公司、西安高压电器研究院有限责任公司、南方电网科学研究院有限责任公司、西安西电电力系统有限公司、北京西电华清科技有限公司、许继柔性输电系统公司，南京南瑞继保电有限公司，机械王业北京电实技术经济研究所？SC本标准主要起草人：汤广福、陈名、李侠、卫三民、杨晓辉、贺之渊、庞辉、赵永涛、张、姜田贵、周坤、果岩、黎小林、周会高、田杰、姚为正。理筑素前网Z.ZC
GB/T30553-2014/IEC/TR62543:2011基于电压源换流器的高压直流输电1范围本标准给出了基于电压源换流器(Voltage Sourced Converters,VSC)的高压直流输电的通用导则.本标准所描述的换流器是基于可控制开通和关断的半导体器件的自换相电压源换流器（包含直流电压极性保持不变的容性储能介质)。本标准适用于两电平，三电平脉冲宽度调制（简称“脉宽调制”）的换流器和多电平换流器，不包括采用方波输出模式代替脉宽调制的两电平和三电平换流器。基于电压源换流器的高压直流输电被称为“VSC直流输电”（亦称为“柔性直流输电”）。本标准描述了用于VSC输电的不同类型电路拓扑，以及其基本运行特性和典型应用。主要目的是为业主在确定VSC输电方案时提供帮助。基于电网换相的电流源换流器的高压直流输电不包含在本标准内。2规范性引用文件下列文件对于本文件的疯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，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件，N上IEC6O633高压直流输电术语[Terminology for high-voltage direct-current(HVDC)transmis-sion]IEC6l803高压直流换流站损耗的确定[Determination of power losses in high-voltage direct-current(HVDC)converter stations]IEC/TS6l973高压直流换流站可听噪声[High voltage direct current(HVDC)substationaudible noise]IEC61975高压直流设施系统试验[High voltage direct current(HVDC)installationsSystem test]IEC/TR62oo1高压直流系统交流滤波器规范和设计评估导则[High-voltage direct current(HVDC)systems-Guidebook to the specification and design evaluation of A.C.filters]IEC62501高压直流输电用电压源换流器阀电气试验[Voltage sourced converter(VSC)valvesfor high-voltage direct current(HVDC)power transmission-Electrical testing]3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1概述本标准采用的术语是立在适用于电网换相HVDC的IEC60633和IEC61803基础之上的。本章仅规定专用于基于电压源换流器的高压直流输电的术语，没有定义和IEC60633及IEC61803相同的或者是明显延伸的那些术语。为便于理解，图1给出了VSC输电系统的基本框图。按照换流器的拓扑结构和工程的需要，图11理筑素前网ZC.E7
GB/T30553-2014/IEC/TR62543:2011中一些设备可省略或可不同。另一极的直流线路说明：a断路器；i一VSC直流电容器b;b线路侧诺波滤波器：一直流谐波滤波器：c线路侧高频滤波器：k—中性点接地支路：联接变压器；!一直流电抗器；e换流器侧谐波滤波器：m一共模抑制电抗器4：十g—换流器侧高频滤波器·；n一直流测高频滤波器·；g相电抗器·：。一直流电缆或架空输电线路·」hVSC单元：·在一些VSC的设计中，相电抗器可实现换流器侧高频滤波器的部分功能。另外，在一些VSC的设计中，部分或所有的相电抗器可成为VSC单元的3个“相单元”，即“阀电抗器”，·在一些VSC设时中VSC流电容器可部分求全部分沛于VS单元的写相中⊙被称为直流子块电容器。。中性点接地支路的位置根据VSC单元的设计不同而不同.·对于背靠背系统通常不需要。图1VSC输电系统中的主要设备3.2字母符号U…:换流器单元的交流线电压，方均根值，包括谐波Iov:换流器单元的交流电流，方均根值，包括谐波U:交流系统的交流线电压，方均根值，包括谐波I1:交流系统的交流电流，方均根值，包括谐波Ua:VSC输电系统直流母线的直流线电压I4:VSC输电系统直流母线的直流电流3.3功率半导体3.3.1可关断阀器件switched valve device一种通过控制信号可导通和关断的阀器件，例如：IGBT。3.3.2绝缘栅双极晶体管insulated gate bipolar transistor;IGBT具有导通和关断负荷电流的可控开关。IGBT有3个端子：栅极端子(G)和两个负荷端子发射极(E)、集电极(C)。通过在栅极和发射极之间施加适当的电压，可控制一个方向的电流，即导通和关断。2筑素前网Z.ZC.N]
GB/T30553-2014/IEC/TR62543:20113.3.3续流二极管free-wheeling diode;FWD具有二极管特性的功率半导体器件。续流二极管有两个端子：阳极(A)和阴极(K)。流过续流二极管的电流和流过IGBT的电流方向相反，续流二极管具有承受IGBT开关动作导致的快速下降电流的能力。3.3.4IGBT-二极管对IGBT-diode pair反并联的IGBT和续流二极管组。3.4VSC拓扑结构3.4.1对称单极symmetrical monopole两个端子上输出的直流电压是对称的单个VSC换流器。3.4.2非对称单极asymmetrical monopole两个端子上输出的直流电压是不对称的单个VSC换流器，通常一端接地。3.4.3双极bipole两个或多个VSC非对称单极构成一个双极直流回路，3两电熟尚篇嘉J.NE交流侧输出相电压波形中电平数为2的电压源换流器，3.4.5三电平换流器three-level converter交流侧输出相电压波形中电平数为3的电压源换流器。3.4.6多电平换流器multi-level converter交流侧输出相电压波形中电平数大于3的电压源换流器。3.4.7模块化多电平换流器modular multi-level converter;MMC每个VSC阀由一定数量的独立单相电压源换流器串联组成的多电平换流器。3.4.8VSC单元Vunit包括3个VSC相单元，以及VSC单元控制设备、必要的保护和开关器件、直流储能电容器、阀电抗器和用于换流的辅助设备（如果有）。3.4.9VSC相单元Vphase unit用于将两个直流母线连接到一个交流端子的设备。注：最简单的配置是由两个VSC阀组成VSC相单元，在某些情况下由两个VSC阀和阀电抗器组成。VSC相单元也可包含控制和保护设备以及其他的部件，3.4.10VSC阀Vvalve完整的可控成套装置，作为VSC相单元中的功能单元，在换流器低电位电子设备的控制信号作用3興尚理筑素前网Z.ZC
GB/T30553-2014/1EC/TR62543:2011下具有电力电子元件开关动作的特性。注：根据不同换流器的拓扑结构，阀可作为可控开关或可控电压源。3.4.11二极管阀diode valve只包含二极管而不包含其他开关器件的半导体阀。二极管阀可用在某些VSC的拓扑结构中。3.4.12阀valveVSC阀或二极管阀。3.4.13VSC阀级Vvalve levelVSC阀的一部分，由一个可关断器件及相应的二极管组成，或由可关断器件和二极管并联组成，或可关断器件和二极管以半桥或全桥形式连接组成。同时还包括所有与之相连的辅助装置、储能电容器等（如果有）构成。注：对于本标准中的模块化多电平换流器，术语“子模块”也用来指电压源换流器阀级。3.4.14二极管阀级diode valve level二极管阀的一部分，由二极管和相关的电路及部件组成（如果有）。3.4.15冗余级redundant levels经型式试验证明在运行时可被外部或内部短路而不影响阀安全运行的VSC阀级或二极管阀级的最大数量。如果超出时，需要阿停止运并替换故障的阀级，否则需承受发生故障加天的风险。3.4.16阀保护闭锁valve protective blocking紧急关断一个或多个阀中所有的GBT,保护阀或换流器免受过大的电气应力。3.4.17子模块直流电容器submodule d.c,capacitor作为某个特定VSC阀级的一部分而使用的电容器（如果有），作为直流电源储能使用。3.4.18阀电抗器valve reactor和VSC阀串联连接的电抗器（如果有）。一个VSC阀上可连接一个或多个阀电抗器，也可连接到阀中不同的位置。虽然阀电抗器没有定义为VSC阀的部件，但是也可将阀电抗器合并到VSC阀的结构设计中，例如：合并到每个阀级中。注：目前阀电抗器仅在阀作为可控电压源的换流器拓扑结构中使用。3.4.19阀结构valve structure固定阀级的物理结构，对地电位有相应的绝缘。3.4.20阀支架valve support对阀安装起机械支撑和对地电位起电气绝缘作用的部件。注：阀的一部分，在所有的阀设计中可清楚地分辨出阀支架，并非所有的阀结构都含有阀支架。3.4.21多重阀单元multiple valve unit;MVU两个或多个阀，或者一个或多个VSC相单元共享一个阀支架的机械布局方式，注：并非所有的换流器拓扑和机械布局方式都采用多重阀单元。4理筑素前网ZC.E7
GB/T30553-2014/IEC/TR62543:20113.4.22阀段valve section阀的电气成套装置，包括一定数量的VSC或二极管阀级以及其他的部件，按比例呈现完整阀的电气性能，3.4.23阀基电子设备valve base electronics;VBE阀基电子设备位于地电位，是换流器控制系统与VSC阀之间的接设备。3.5VSC输电3.5.1VSC换流站VsubstationVSC输电系统的一部分，包括安装在筑物内的一个或多个VSC单元，与相应的VSC直流电容器、电抗器、变压器、滤波器、控制、监测、保护、测量和辅助设备等组成。3.5.2联接变压器interface transformer将功率在交流系统联接点和一个或多个VSC单元之间传输的变压器（如果有）。3.5.3相电抗器phase reactor与VSC相单元的交流端直接连接的电抗器，并与联接变压器漏抗（如果有）一起提供换相电抗。35vSC直流电容器VSCd.c.capacitorVC的两个直流端连接的电容器组（如果有），用作储能和/或滤波。3.5.5交流系统侧谐波滤波器a,c.system side harmonic filter用于防止电压源换流器产生的谐波进入交流系统的滤波器（如果有），滤波器可安装在公共耦合点(联接变压器外侧)或/和阀侧（联接变压器内侧）。3.5.6交流侧无线电频率干扰滤波器a,c,side radio frequency interference filter用于将进入交流系统的无线电频率干扰减少至可接受水平的滤波器（如果有），3.5.7高频阻塞滤波器HF-blocking filter用于将进入交流系统的高频谐波降低至可接受水平的滤波器（如果有）。3.5.8阀侧谐波滤波器valve side harmonic filter用于降低联接变压器高频应力的滤波器（如果有）。3.5.9共模抑制电抗器common mode blocking reactor用于减小远距离输电系统直流架空线或电缆正负极间的共模谐波电流的电抗器（如果有）。3.5.10直流谐波滤波器d.c.harmonic filter用于防止VSC阀产生的谐波进入到直流系统的直流滤波器（如果有）。滤波器可包括调诸分流支路，平波电抗器或共模抑制电抗器或两者兼而有之。5興尚理野素前网Z.ZC.ET
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