GB/T 51397-2019 柔性直流輸電成套設計標準

專用

人人文庫

中華人民共和國國家標準

柔性直流輸電成套設計標準

DesignstandardforVSC-HVDCsystem

GB/T51397-2019

主編部門中國電力企業聯合會

:

批準部門中華人民共和國住房和城鄉建設部

:

施行日期年月專用日

:202011

人人文庫

中國計劃出版社

2019北京

中華人民共和國國家標準

柔性直流輸電成套設計標準專用

GB/T51397-2019

☆

中國計劃出版社出版發行

網址

:

地址北京市西城區木樨地北里甲號國宏大廈座層

:11C3

郵政編碼電話發行部

:100038:(010)63906433()

北京市科星印刷有限責任公司印刷

印張千字

850mm×1168mm1/32375

年月第版年月第次印刷

20191112019111

☆

統一書號

人人文庫:155182·0489

定價元

:18.00

版權所有侵權必究

侵權舉報電話

:(010)63906404

如有印裝質量問題請寄本社出版部調換

,

中華人民共和國住房和城鄉建設部公告

2019年第259號

住房和城鄉建設部關于發布國家標準

柔性直流輸電成套設計標準的公告

《》

現批準柔性直流輸電成套設計標準為國家標準編號為

《》專用,

自年月日起實施

GB/T51397—2019,202011。

本標準在住房和城鄉建設部門戶網站

()

公開并由住房和城鄉建設部標準定額研究所組織中國計劃出版

,

社出版發行

。

中華人民共和國住房和城鄉建設部

2019年9月25日

人人文庫

前言

根據住房和城鄉建設部關于印發年工程建設標準規

《<2016

范制訂修訂計劃的通知建標號的要求標準編制

、>》(〔2015〕274),

組經廣泛調查研究認真總結實踐經驗參考有關國際標準和國外

,,

先進標準并在廣泛征求意見的基礎上編制本標準

,,。

本標準的主要技術內容是總則術語總體要求設計條件

:、、、、

設計要求接地方式電氣主接線主回路參數計算過電壓和絕緣

、、、、

配合計算暫態電流計算可靠性和可用率換流站一次設備參數

、、、

要求和換流站控制保護系統

。專用

本標準由住房和城鄉建設部負責管理由中國電力企業聯合

,

會負責日常管理由國網經濟技術研究院有限公司負責具體技術

,

內容的解釋執行過程中如有意見或建議請寄送國網經濟技術

。,

研究院有限公司地址北京市昌平區未來科學城北區國家電網公

(:

司辦公區郵編

,:102209)。

本標準主編單位中國電力企業聯合會

:

國家電網有限公司

本標準參編單位國網經濟技術研究院有限公司

:

南京南瑞繼保電氣有限公司

許繼電氣股份有限公司

人人文庫中南電力設計院

全球能源互聯網研究院有限公司

福建省電力公司

浙江省電力公司

浙江省電力設計院

本標準主要起草人員陳東郭賢珊樂波梅念

:

·1·

李探魏爭厲璇李高望

趙崢薛英林苑賓陳釗

許冬杜曉磊楊一鳴馬為民

石巖盧宇吳金龍許韋華

楊杰韓坤胡仙來付穎

吳方劼盧亞軍馬玉龍熊凌飛

蒲瑩

本標準主要審查人員項力恒高海峰卜廣全劉少宇

:

蔡巍吳克芬龐亞東曾靜

胡文華龐輝

專用

人人文庫

·2·

目次

總則…………………

1(1)

術語…………………

2(2)

總體要求…………………

3(5)

設計條件…………………

4(8)

環境條件………………

4.1(8)

大件運輸條件……………

4.2(9)

交流系統條件……………

4.3(9)

直流輸電線路和接地極參數……………

4.4專用(12)

設計要求…………………

5(15)

額定值…………………

5.1(15)

柔性直流輸電系統運行方式和控制模式設計……………

5.2(16)

接地方式…………………

6(19)

電氣主接線………………

7(21)

主回路參數計算…………

8(24)

基本控制策略……………

8.1(24)

主設備參數計算…………

8.2(24)

有功無功運行區間計算…………………

8.3(24)

運行特性計算……………

8.4(25)

過電壓人人文庫和絕緣配合計算…………………

9(26)

絕緣配合的步驟…………

9.1(26)

避雷器配置基本原則……

9.2(26)

過電壓類型……………

9.3(26)

保護水平和絕緣水平……

9.4(28)

爬電距離的確定…………

9.5(28)

·1·

暫態過電壓計算…………

9.6(29)

暫態電流計算……………

10(30)

可靠性和可用率…………

11(32)

換流站一次設備參數要求………………

12(34)

閥…………………

12.1VSC(34)

聯接換流變壓器……

12.2()(34)

橋臂電抗器……………

12.3(35)

直流電抗器……………

12.4(36)

啟動電阻………………

12.5(37)

交流直流側接地裝置…………………

12.6/(37)

直流開關………………

12.7(39)

避雷器…………………

12.8(41)

測量裝置………………

12.9專用(42)

換流站控制保護系統……

13(44)

系統設計總體要求……

13.1(44)

運行人員控制系統……

13.2(44)

交直流站控系統………

13.3(46)

直流控制系統…………

13.4(47)

直流保護系統…………

13.5(49)

遠動通信系統…………

13.6(52)

站主時鐘系統…………

13.7(52)

直流線路故障定位系統…………………

13.8(52)

故障錄波系統…………

13.9(53)

保人人文庫護故障錄波信息管理子站……………

13.10(54)

對其他二次子系統的設計要求…………

13.11(55)

試驗要求……………

13.12(55)

本標準用詞說明………………

(57)

引用標準名錄…………………

(58)

附條文說明…………………

:(59)

·2·

Contents

………

1Generalprovisions(1)

……………………

2Terms(2)

……

3Generalrequirements(5)

…………

4Designconditions(8)

………………

4.1Environmentalconditions(8)

…

4.2Oversize-cargotransportationconditions(9)

……

4.3ACsystemconditions(9)

4.4ParametersofHVDCtransmissionlinesand專用

…………

earthelectrodes(12)

……

5Designrequirements(15)

……………

5.1Ratedvalues(15)

5.2Designofoperatingmodesandcontrolmodesof

……

VSC-HVDCsystem(16)

…………

6Groundingmodes(19)

………

7Singlelinediagram(21)

……

8Maincircuitparametercalculation(24)

……

8.1Basiccontrolstrategy(24)

……

8.2Mainequipmentparametercalculation(24)

人人文庫…………………

8.3PQcapabilitycalculation(24)

………

8.4Operatingcharacteristiccalculation(25)

9Overvoltageandinsulationcoordination

…………………

calculation(26)

………

9.1Procedureofinsulationcoordination(26)

…

9.2Basicprinciplesofarresterconfiguration(26)

·3·

……

9.3Typesofovervoltage(26)

……

9.4Protectionlevelsandinsulationlevels(28)

…………

9.5Determiningofcreepagedistance(28)

…………

9.6Transientovervoltagecalculation(29)

…………

10Transientcurrentcalculation(30)

……………

11Reliabilityandavailability(32)

12Parameterrequirementsofconverterstation

……

primaryequipments(34)

……………

12.1VSCvalve(34)

………

12.2Interface(converter)transformer(34)

……………

12.3Armreactor(35)

……………

12.4DCreactor(36)

…………………

12.5Pre-insertionresistor專用(37)

…………

12.6AC/DCsidegroundingdevice(37)

……………

12.7DCswitch(39)

………………

12.8Arrester(41)

…………………

12.9Measuringequipment(42)

13Controlandprotectionsystemofconverter

……………………

station(44)

…

13.1Generalrequirementsofsystemdesign(44)

………………

13.2Operatorcontrolsystem(44)

…………

13.3AC/DCstationcontrolsystem(46)

……

13.4DCcontrolsystem(47)

人人文庫…………………

13.5DCprotectionsystem(49)

………

13.6Telecontrolcommunicationsystem(52)

………………

13.7Stationmainclocksystem(52)

………………

13.8DCtransmissionlinefaultlocationsystem(52)

…………………

13.9Faultrecordingsystem(53)

13.10Protectionandfaultrecordinginformation

·4·

………………

managementsubstation(54)

……

13.11Designrequirementsforothersecondarysubsystems(55)

……

13.12Testrequirements(55)

…

Explanationofwordinginthisstandard(57)

……

Listofquotedstandards(58)

………

Addition:Explanationofprovisions(59)

專用

人人文庫

·5·

1總則

1.0.1為使柔性直流輸電成套設計貫徹國家的基本建設方針和

技術經濟政策做到安全可靠先進適用經濟合理環境友好同

,、、、,

時為適應我國柔性直流輸電工程建設發展的需要統一柔性直流

,

輸電成套設計技術要求提高成套設計質量制定本標準

,,。

1.0.2本標準適用于柔性直流輸電成套設計不包括換流站工

,

程直流線路接地極及其線路設計的內容對于某些工程的特殊

、、。

要求可根據具體的功能規范在此標準的基礎上進一步研究確定

,。

1.0.3柔性直流輸電成套設計除應符合本標準外尚應符合國家

專用,

現行有關標準的規定

。

人人文庫

·1·

2術語

2.0.1電壓源換流器

voltage-sourcedconverter(VSC)

一種三相橋式接線的全控型換流器由集中的直流電容器或

,

換流器各橋臂內的多個分散式直流電容器提供平滑的直流電壓

。

2.0.2模塊化多電平換流器

modularmulti-levelconverter

(MMC)

一種多電平電壓源換流器每個橋臂由若干子模塊串聯組成

,。

2.0.3柔性直流輸電

VSC-HVDCtransmission

基于電壓源換流器的直流輸電技術

。專用

2.0.4兩端柔性直流輸電系統

two-terminalVSC-HVDCsystem

由兩個柔性直流換流站和連接它們的直流線路組成的柔性直

流輸電系統

。

2.0.5多端柔性直流輸電系統

multi-terminalVSC-HVDCsystem

由多于兩個柔性直流換流站和連接它們的直流輸電線路組成

的柔性直流輸電系統

。

2.0.6全接線運行方式

fullconnectionoperationmode

柔性直流輸電系統中所有線路及設備都投入運行的運行

方式

。

2.0.7非全接線運行方式

partialconnectionoperationmode

在全接人人文庫線運行方式基礎上考慮部分線路或設備退出運行后的

運行方式

。

2.0.8有功無功運行區間

PQcapability

指定交直流電壓范圍下柔性直流換流站與交流系統交換有

,

功功率和無功功率的能力區間

。

2.0.9接地方式

groundingmode

·2·

為柔性直流換流站主回路提供零電位參考點的接地點位置和

連接方式

。

2.0.10換流站額定功率

ratedpowerofconverterstation

在最高環境溫度下所有冷卻設備可用但備用冷卻不投入運

,

行時交直流電壓在穩態運行范圍內換流站交流母線與本站交換

,,

的最大設計功率

。

2.0.11聯網換流站

converterstationconnectedtoACgrid

接入交流電網的換流站

。

2.0.12孤島換流站

islandedconverterstation

交流側接入孤島新能源電場或無源負荷的換流站

。

2.0.13調制比

modulationindex

換流器輸出的交流相電壓基波峰值與換流器直流端間電壓的

一半的比值

。專用

2.0.14電壓源換流器閥閥

(VSC)VSCvalve

在電壓源換流器中實現交直流變換的完整可控電力電子

裝置

。

2.0.15聯接換流變壓器

()interface(converter)transformer

連接在電壓源換流器與交流系統之間的變壓器主要起匹配

,

交流系統電壓與電壓源換流器直流側電壓提供部分換相電抗和

、

阻斷與交流系統零序分量傳遞的作用

。

2.0.16橋臂電抗器

armreactor

位于橋臂上和閥串接的電抗器

VSC。

2.0.17直流電抗器

DCreactor

位于直人人文庫流母線或直流線路上的電抗器

。

2.0.18直流斷路器

DCcircuitbreaker

能夠關合承載和開斷柔性直流輸電系統中的穩態直流電流

、,

并能在規定的時間內關合承載和開斷柔性直流輸電系統中的故

、

障直流電流的設備

。

2.0.19直流電容器

DCcapacitor

·3·

電壓源換流器中主要承受直流電壓的電容器

。

2.0.20啟動電阻

pre-insertionresistor

柔性直流換流站不控充電過程中為減少電壓源換流器充電電

流而投入的電阻

。

專用

人人文庫

·4·

3總體要求

3.0.1柔性直流輸電成套設計應將柔性直流輸電系統作為一個

整體進行系統設計以實現柔性直流輸電系統整體性能的優化

,。

系統設計應包括下列內容

:

1運行方式和控制模式設計

;

2接地方式研究

;

3電氣主接線設計

;

4主回路參數計算

;

5過電壓和絕緣配合計算

;專用

6暫態電流計算

;

7直流系統性能設計

;

8聯接換流變壓器直流偏磁電流的計算

();

9聯接換流變壓器有載調壓開關控制功能和參數研究

();

10直流控制保護系統設計

。

3.0.2運行方式和控制模式設計應包括下列內容

:

1運行方式及其轉換過程

;

2控制模式和控制策略

。

3.0.3接地方式研究應包括下列內容

:

1接地點的位置及形式

人人文庫;

2接地方式的選擇對無功消耗零序電流傳遞聯接換流

、、()

變壓器損耗站用電的影響

、、;

3主接地點和備用接地點的切換如有

()。

3.0.4電氣主接線設計應包括下列內容

:

1接線形式選擇

;

2主設備配置及接線

。

·5·

3.0.5主回路參數計算應包括下列內容

:

1基本控制策略研究

;

2主設備參數計算

;

3有功無功運行區間計算

;

4運行特性計算

。

3.0.6過電壓和絕緣配合計算應包括下列內容

:

1避雷器保護及配置方案

;

2過電壓類型及其防護

;

3保護水平和絕緣水平

;

4雷電防護的要求

;

5決定爬電距離的電壓

;

6暫態過電壓

。

3.0.7暫態電流計算應包括下列內容

:專用

1換流站設備承受的暫態電流峰值

;

2換流站設備承受的電流平方時間積如需

()。

3.0.8直流系統性能設計應包括下列內容

:

1接入交流系統潮流穩定及附加控制研究

;

2孤島運行方式研究如需

();

3交直流并聯系統性能研究如需

();

4多回直流相互影響研究如需

();

5用于確定換流器的控制功能和控制參數的動態性能研究

;

6換流站損耗計算

;

7可靠性和可用率研究

人人文庫。

3.0.9直流控制保護系統設計應包括下列內容

:

1系統分層結構設計

;

2控制系統及功能設計

;

3保護系統及功能設計

;

4對其他二次子系統的設計要求

。

3.0.10設備或子系統技術規范應包括下列內容

:

·6·

1閥

VSC;

2聯接換流變壓器

();

3直流斷路器如有

();

4橋臂電抗器

;

5直流電抗器如有

();

6啟動電阻

;

7開關設備

;

8接地裝置接地電阻接地電抗器等

(、);

9測量設備

;

10避雷器

;

11套管

;

12絕緣子

;

13交流濾波器如有

();專用

14運行人員控制系統

;

15交直流站控系統

;

16直流控制系統

;

17直流保護系統

;

18故障錄波系統

;

19保護故障錄波信息管理子站

;

20電能量計費系統終端設備

;

21直流線路故障定位系統

;

22站主時鐘系統等

人人文庫。

·7·

4設計條件

4.1環境條件

4.1.1應取得換流站的環境資料或數據包括氣象數據污穢水

,、

平地震烈度或動峰值加速度海拔高度站址地下水深度及土壤

、、、

電阻率

。

4.1.2換流站的氣象數據應包括下列內容

:

1氣溫

;

2多年平均氣壓

;

3濕度

;專用

4風向風速

、;

5降水量

;

6其他氣象數據

。

4.1.3氣溫數據應包括下列內容

:

1極端最高氣溫

;

2極端最低氣溫

;

3年均氣溫

;

4最熱月的月平均氣溫

;

5最熱日的日平均氣溫

;

6最冷月的月平均氣溫

人人文庫;

7最冷日的日平均氣溫

。

4.1.4濕度數據應包括下列內容

:

1平均相對濕度

;

2最小相對濕度

。

4.1.5風向風速數據應包括下列內容

、:

1多年平均風速

;

·8·

2年或年一遇離地面高的平均最大

5010010m10min

風速

;

3經常性風向

。

4.1.6降水量數據應包括下列內容

:

1年降雨量

;

2最大月降雨量

;

3最大降雨量

24h。

4.1.7其他氣象數據應包括下列內容

:

1累年最大積雪深度

;

2太陽輻射強度

;

3平均雷暴天數