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4.2 直流输电系统的性能要求


4.2.1 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。
4.2.2 直流输电系统的过负荷能力应包括连续过负荷能力、短时(2h)过负荷能力和暂态过负荷能力。
4.2.3 直流输电系统允许的最小直流电流宜按额定电流的10%选取。
4.2.4 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应具备降低直流电压运行的能力。降压运行电压值宜为额定电压70%及以上。
4.2.5 两端高压直流输电系统的功率倒送的输送容量应根据系统要求确定。背靠背换流站应同时具备功率正送和功率倒送的能力。
4.2.6 两端高压直流输电系统应具备下列基本运行方式:
    1 双极运行方式;
    2 单极大地回线运行方式;
    3 单极金属回线运行方式。
4.2.7 无功补偿及电压控制应符合下列规定:
    1 整流站宜充分利用交流系统提供无功的能力,不足部分应在站内安装无功补偿设备;逆变站的无功功率宜就地平衡;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和直流低负荷无功优化策略。
    2 无功补偿设备应根据换流站接入的交流系统强弱,选择采用并联电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器等;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。
    3 无功补偿设备宜分成若干个小组,在额定工况下应至少有一小组备用。
    4 无功补偿设备分组容量除应满足无功平衡的要求外,还应符合下列要求:
    1)投切单组无功补偿设备引起的稳态和暂态交流母线电压变化率,应在系统可承受范围内;
    2)任一小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。
    5 无功补偿设备的额定无功容量宜按不低于交流系统的长期运行电压计算。
4.2.8 直流输电系统不应与邻近的发电机产生次同步谐振。
4.2.9 交流系统谐波干扰指标及滤波应符合下列规定:
    1 换流站交流母线上谐波干扰指标可采用单次谐波的畸变率、总有效谐波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定义应符合本规范附录A的规定,谐波次数应计算到50次。对220kV及以上的交流系统,交流母线上谐波干扰指标应符合下列规定:
    1)单次谐波畸变率,奇次不宜大于1.0%,其中3次和5次可不大于1.25%,偶次不宜大于0.5%;
    2)总有效谐波畸变率不宜大于1.75%;
    3)电话谐波波形系数不宜大于1.0%。
    2 交流滤波器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。
4.2.10 直流系统谐波干扰指标及滤波应符合下列规定:
    1 直流系统谐波干扰指标可采用直流线路等效干扰电流来表征;直流线路等效干扰电流计算应符合本规范附录B的规定,谐波次数应计算到50次;
    2 采用架空线输电的两端高压直流输电系统,应在换流站的直流侧配置直流滤波器;直流系统谐波干扰指标及直流滤波器配置应根据直流线路沿线通信线路实际情况和通信干扰杂音电动势标准确定;
    3 当直流系统中存在非特征谐波激励源和谐振点时,应采取相应限制措施。
4.2.11 换流站产生的电力线载波干扰应符合现行国家标准《单边带电力线载波系统设计导则》GB/T 14430的规定。
4.2.12 换流站损耗确定应符合现行国家标准《高压直流换流站损耗的确定》GB/T 20989的规定。
4.2.13 换流站可听噪声应符合现行国家标准《高压直流换流站的可听噪声》GB/T 22075的规定。
4.2.14 两端高压直流输电系统可靠性设计目标值应符合下列规定:
    1 强迫能量不可用率不宜大于0.5%;
    2 计划能量不可用率不宜大于1.0%;
    3 单极强迫停运次数不宜大于5次/极·年;
    4 双极强迫停运次数不宜大于0.1次/年。
4.2.15 背靠背换流站可靠性设计目标值应符合下列规定:
    1 强迫能量不可用率不宜大于0.5%;
    2 计划能量不可用率不宜大于1.0%;
    3 背靠背换流单元强迫停运次数不宜大于6次/年。
4.2.16 直流输电系统的动态和暂态性能应根据系统研究确定。
条文说明
4.2.1 直流输电系统的额定功率是指在规定的环境温度及交流系统条件下(交流电压和交流频率在正常变化范围内),全部设备均投人运行(不包括冗余设备)时所能连续输送的直流有功功率。
   直流输电系统的额定电流是指在新有规定的环境条件下能连续无时间限制传送的直流电流平均值。
   直流输电系统的额定电压是指按额定电流传输额定功率时所需要的直流电压的平均值。
4.2.2 连续过负荷能力是指直流输电系统能够长时间连续运行的过负荷能力。连续过负荷能力可以规定为备用冷却设备投运或不投运两种情况。
    短时(2h)过负荷能力是指直流输电系统在2h内可连续运行的过负荷能力。短时(2)过负荷能力可以规定为备用冷却设备投运或不投运两种情况。直流系统在最小功率至连续过负荷之间的任意功率水平连续运行后仍应具备规定的短时(2h)过负荷能力。
    暂态过负荷能力是指直流输电系统在数秒中内的过负荷能力。为满足交流系统的需要,暂态过负荷能力可规定为3s、5s或10s。直流系统在最小功率和短时(2)过负荷之间的任意功率水平连续运行后仍应具备规定的暂态过负荷能力。
    表1~表3给出的是我国几个已投运的高压直流工程过负荷能力要求。


 
4.2.3 本条所给出的最小直流电流参考日前国内±500kV和±660kV直流输电工程对直流输电系统允许的最小直流电流水平值确定。
4.2.5 直流输电的潮流方向和输送功率的大小可由控制系统来进行控制。因此,直流输电输送功率的大小和方向均是可控的,分为功率正送和功率倒送。直流输电的功率倒送也称潮流反转。功率倒送需要改变两端换流站或背靠背换流站两侧换流器的运行工况,将运行于整流状态的整流站或换流器变为逆变运行,而运行于逆变状态的逆变站或换流器变为整流运行。
    按工程对功率倒送的要求不同,可分为以下几种类型:
    (1)不需要功率倒送的直流输电工程。如从孤立的电厂向电网或负荷点送电以及从电网向孤立的负荷点送电等情况。
    (2)要求正、反两方向具有同样输送能力的直流输电工程,如背靠背换流站工程。
    (3)要求工程具有正、反两方向送电的功能,正向输送额定直流功率,对反向输送能力无明确要求,或规定反向输送能力应以不额外增加设备投资为原则。一般而言,如果无功补偿设备的配置不是限制条件,不足的无功可由交流系统提供,其反向输送能力可达到正向输送能力的90%左右;如果无功受限,则其反向输送能力可降到正向输送能力的50%~80%
4.2.6 本条文所给出的两端高压直流输电系统的基本运行方式适用于每极一个12脉动换流器的接线方式。
4.2.7 本条中的直流低负荷无功优化策略,又简称QPC,是一种后备无功控制功能,作为无功控制功能的功率控制(Q-control)的辅助功能,用于在低功率水平下通过增大换流器的触发角或熄弧角来增加换流器的无功消耗,将换流站与交流电网的无功交换控制在无功控制功能的功率控制(Q-control)设定的范围内。
4.2.9 目前我国对220kV及以上交流系统的谐波干扰指标并无相应规定,每个直流工程都应结合工程具体情况确定合适的谐波干扰指标。本条所给出的交流系统谐波干扰指标参考IEC及IEEE相关标准编写,仅用于交流滤波器设计,不作为电能质量考核依据。
4.2.9 目前我国对220kV及以上交流系统的谐波干扰指标并无相应规定,每个直流工程都应结合工程具体情况确定合适的谐波干扰指标。本条所给出的交流系统谐波干扰指标参考IEC及IEEE相关标准编写,仅用于交流滤波器设计,不作为电能质量考核依据。
4.2.10 直流系统谐波干扰指标的选择是一个复杂的工程问题,应综合直流线路沿线通信线路的实际情况和通信干扰杂音电动势的标准确定。例如,我国±500kV三峡-常州、三峡-广东等直流输电工程要求双极和单极运行方式下的直流线路等效干扰电流分别不大于500mA和1000mA;贵广Ⅰ和Ⅱ回±500kV直流输电工程要求不大于250mA(双极)和500mA(单极);宁东-山东±660kV直流输电工程要求不大于1500mA(双极)和3000mA(单极)。直流系统谐波通常在两端换流站直流出线几十公里范围内较大,该范围内的直流系统谐波对直流线路沿线通信线路干扰最大,当直流线路采用电缆,或者该范围内的架空输电线路周围没有通信明线时,可通过研究确定是否取消直流滤波器。
4.2.14 本条文所给出的直流输电系统可靠性的设计目标值适用于每极一个12脉动换流器接线方式的两端高压直流输电系统。
4.2.15 本条文所给出的直流输电系统可靠性的设计目标值适用于每个背靠背换流单元为一个12脉动换流器接线方式的背靠背换流站。
4.2.16 直流输电系统的动态性能研究应包括直流系统的响应、换流器在交流系统故障期间的运行以及直流回路的谐振等内容。
直流输电系统的暂态性能研究应针对正常投切和故障两部分进行,通常在换流站成套设计中采用EMTDC/PSCAD进行研究。

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高压直流换流站设计规范 GB/T51200-2016
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