DL∕T 1215.2-2013 鏈式靜止同步補償器 第2部分換流鏈的試驗

第2部分：換流鏈的試驗 2013-08-01實施國家能源局發(fā)布搭搭前言 Ⅱ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 1 25換流鏈的型式試驗 56電磁干擾(EMI)試驗 7出廠試驗 IDL/T1215.2—2013——第1部分：功能規(guī)范導(dǎo)則——第2部分：換流鏈的試驗——第3部分：控制保護監(jiān)測系統(tǒng)——第4部分：現(xiàn)場試驗——第5部分：運行檢修導(dǎo)則本部分為第2部分。1DL/T1215.2—2013鏈式靜止同步補償器第2部分：換流鏈的試驗本部分規(guī)定了鏈式靜止同步補償器(簡稱鏈式STATCOM)換流鏈的術(shù)語、試驗?zāi)康摹⒃囼烅椖?、系統(tǒng)和工業(yè)環(huán)境中鏈式STATCOM的6kV-66kV換流鏈型式試驗和出廠試驗。2規(guī)范性引用文件件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB311.1絕緣配合第1部分：定義、原則和規(guī)則GB/T7354局部放電測量(IEC60270-2000,IDT)GB/T16927.(高電壓試驗技術(shù)第1部分：一般定義及試驗要求GB/T16927.20高電壓試驗技術(shù)第2部分：測量系統(tǒng)本標準第1部分確是的術(shù)語和定義，以及下列術(shù)語和定義適用于本部分。[DL/T1193—2012,定義43.5]多重換流鏈multipleconverterchain2DL/T1215.2—20134.1試驗項目一覽表表1鏈式STATCOM換流鏈的試驗項目試驗項目出廠試驗型式試驗條款和子條款試驗對象換流鏈端對地絕緣試驗交流電壓試驗√√5.1.1換流鏈雷電沖擊試驗√5.1.2換流鏈換流鏈端間絕緣試驗交流電壓試驗*√5.2.1換流鏈操作沖擊試驗√5.2.2換流鏈換流鏈間絕緣試驗交流電壓試驗√√5.3.1多重換流鏈操作沖擊試驗√5.3.2多重換流鏈運行試驗周期觸發(fā)和熄滅試驗√5.4.1鏈節(jié)功率損耗試驗√5.4.2鏈節(jié)溫升試驗√5.4.3鏈節(jié)過電流試驗√5.4.4鏈節(jié)直流電容器放電試驗*√5.4.5鏈節(jié)電磁干擾試驗操作沖擊試驗*√6換流鏈外觀檢查√換流鏈或鏈節(jié)連接檢查√換流鏈或鏈節(jié)鏈節(jié)電壓輸出能力檢查√換流鏈或鏈節(jié)輔助部件檢查√換流鏈或鏈節(jié)觸發(fā)檢查√換流鏈或鏈節(jié)冷卻系統(tǒng)試驗√換流鏈或鏈節(jié)注1:表中“√”表示必做試驗，“*”表示選項試驗，選項試驗說明見7.7。注2:表中所描述的試驗適用于換流鏈或鏈節(jié)、換流鏈結(jié)構(gòu)以及分布在換流鏈結(jié)構(gòu)之內(nèi)或者連接在換流鏈結(jié)構(gòu)與地之間的冷卻介質(zhì)分布系統(tǒng)、觸發(fā)和監(jiān)控電路及其連接光纖，其他相關(guān)設(shè)備如控制保護系統(tǒng)和換流鏈基電子單元等是必需的，但這些設(shè)備本身不是試驗對象。試驗的目的是驗證所設(shè)計的換流鏈(其首末端短接)對地的電壓耐受能力。a)有足夠的距離防止閃絡(luò)。c)在交流情況下，局部放電的起始和熄滅電壓應(yīng)大于在換流鏈結(jié)構(gòu)上可能出現(xiàn)的最高穩(wěn)態(tài)運行3DL/T1215.2—2013b)在交流情況下，局部放電的起始和熄滅電壓應(yīng)大于在換流鏈端間可能出現(xiàn)的最高穩(wěn)態(tài)運行c)過電壓保護觸發(fā)系統(tǒng)(如有)可按預(yù)設(shè)定值動作。c)在交流情況下，局部放電的起始和熄滅電壓應(yīng)大于在換流鏈結(jié)構(gòu)上可能出現(xiàn)的最高穩(wěn)態(tài)運行a)鏈節(jié)的功能正常。d)產(chǎn)品的一致性。4.3型式試驗的原則b)某些型式試驗既可在完整的換流鏈上進行，也可在其鏈節(jié)上進行，見表1。f)絕緣試驗按照GB/T16927.1和GB/T16927.2中相關(guān)部分進h)型式試驗報告的有效期為5年。4DL/T1215.2—20135DL/T1215.2—20134.5型式試驗中允許故障的鏈節(jié)數(shù)量型式試驗中個別鏈節(jié)故障是允許的。換流鏈和鏈節(jié)每次試驗前都必須進行檢查。在任何預(yù)先的校核試驗以及每項型式試驗后也必須進行檢查，以確定在試驗過程中是否有鏈節(jié)損壞。型式試驗中發(fā)現(xiàn)的損壞鏈節(jié)在進行另一項試驗之前必須修復(fù)。在任何型式試驗中允許一個鏈節(jié)出現(xiàn)功率半導(dǎo)體器件損壞，如果某項型式試驗項目之后發(fā)現(xiàn)有一個鏈節(jié)功率半導(dǎo)體器件損壞，則應(yīng)修復(fù)后重復(fù)該項試驗。整個型式試驗總共只允許兩個鏈節(jié)出現(xiàn)功率器件損壞。除功率器件損壞外，在型式試驗過程中和事后檢驗出來的有故障但未導(dǎo)致功率半導(dǎo)體器件損壞的鏈節(jié)數(shù)目應(yīng)不超過兩個。在全部型式試驗完成之后功率半導(dǎo)體器件故障和鏈節(jié)的其他故障分布應(yīng)該大體上是隨機的，不應(yīng)顯示有任何設(shè)計上的缺陷。4.6試驗結(jié)果的文件要求c供方應(yīng)提供換游錐我鏈節(jié)全部型式試驗的鑒定性試驗報告。供方應(yīng)提供常規(guī)試驗結(jié)果的記錄。4.6.2型式試驗報告內(nèi)容a)一般性數(shù)據(jù)如：1)被試設(shè)備的標識(如類型、額定參數(shù)、圖號、制造序號等);2)被試設(shè)備主要部件標識(如-IGBT等功率器件、緩沖電抗器、印刷電路板等);3)試驗場所的名稱和地點；4)提供相關(guān)環(huán)境條件(如溫度、濕度、絕緣試驗時的大氣壓力等)5)考的試驗標準；6)試驗日期；7)負責(zé)八姓名和簽名；8)需方監(jiān)造員(如有)的簽名及其授權(quán)證明證據(jù)(如要求)。b)用于特別試驗的試驗電源(如沖擊電壓發(fā)生器、直流電壓源等)/的描述，如制造廠名、額定參數(shù)、特性等。c)測量儀器說明，包括保證精度及最后校驗日期等。d)每項試驗安排的詳細信息(如電路圖)。e)試驗步驟的說明。f)經(jīng)同意的偏差或放棄意見g)結(jié)果列表，包括照片、波形及曲線等。h)功率半導(dǎo)體器件故障及其他不正常事件的報告。i)試驗結(jié)論。5換流鏈的型式試驗5.1換流鏈端對地的絕緣試驗試驗時所有鏈節(jié)中處于高電位和地電位的全部部件必須分別短接在一起。5.1.1交流電壓試驗a)試驗?zāi)康?。參?.2.1。b)試驗參數(shù)和波形。短時工頻耐受電壓Us1及局放試驗電壓Uts?可按表2確定。6額定電壓(有效值，kV)試驗電壓Us(有效值，kV)(有效值，kV)666(63)1)調(diào)節(jié)電壓，從Us)的50%升到100%。2)維持Uts?1min。3)降低電壓至Uis2。4)維持電壓Us?10min,最后1min記錄局部放電水平，然后降低電壓到零。5)假如在換流鏈中對局部放電靈敏的元件已經(jīng)單獨得到試驗驗證，則在步驟4)的最后1min6)起始和熄滅電壓的測量應(yīng)按照GB/T7354進行，熄滅電壓的峰值應(yīng)大于Us?。額定電壓(有效值，kV)對地沖擊電壓(峰值，kV)666(63)a)試驗?zāi)康?。參?.2.2。2)原則上，試驗過程中鏈節(jié)直流電容器應(yīng)保持7DL/T1215.2—2013U?——跨接在換流鏈端間的避雷器(如配備)的保護電壓。1)電壓Uv1從50%升到100%。3)降低電壓至Uv。4)維持電壓Uv10min,然后降低電壓到零，最后1min記錄局部放電水平。5)假如在換流鏈中對局部放電靈敏的元件已經(jīng)單獨得到試驗驗證，則在上一步4)的最后1min記錄下來的周期局部放電峰值應(yīng)不大于200pC;否則，周期局部放電峰值應(yīng)6)起始和熄滅電壓的測量應(yīng)按照GB/T7354。注：上述試驗可能因一些換流鏈元件的過熱而不能實現(xiàn)。在此種情況下，按買賣雙方的協(xié)議將1min交流耐壓試驗分為幾段較短的時間試驗，其最小試驗時間為規(guī)定的過電壓的最大可能時間的兩倍，但總試驗時間不少于1min。8DL/T1215.2—2013b)試驗要求。1)試驗波形及數(shù)值。波形：由系統(tǒng)研究確定；試驗電壓值Uisv2可按下式計算：Ucms——在系統(tǒng)操作中換流鏈可能承受的過電壓峰值。2)原則上，試驗過程中鏈節(jié)直流電容器應(yīng)正確連接。3)當(dāng)試驗電源容量不能滿足時，在驗證了有無直流側(cè)電容器對各鏈節(jié)操作電壓分配影響小于±2%時，試驗可以在移除直流電容器的情況下進行；否則，在移除直流電容器的情況下進行試驗時，應(yīng)采用其他措施保證鏈節(jié)間操作電壓分配關(guān)系與實際工況誤差小于±2%。c)試驗步驟。換流鏈的一端接地，在換流鏈端間分別施加正負極性操作沖擊各三次。5.3換流鏈間絕緣試驗(僅適用于多重換流鏈)每個換流鏈中的每個鏈節(jié)都應(yīng)短接。試驗應(yīng)對相同結(jié)構(gòu)中的任兩個換流鏈間的絕緣都進行驗證，除非多重換流鏈的機械結(jié)構(gòu)布局使之不必要。5.3.1交流電壓試驗b)試驗值和波形。短時工頻耐受電壓Us和局放電壓Uts?見表2。5.3.2雷電沖擊試驗a)試驗?zāi)康摹Ｒ?.2.3。c)試驗步驟。試驗應(yīng)分別將正極性、負極性各三次的沖擊電壓施加到換流鏈間。5.4運行試驗運行試驗項目可在鏈節(jié)上進行。鏈節(jié)的運行試驗一般采用兩個鏈節(jié)背靠背方式進行試驗，試驗電路如圖1所示，其中一個鏈節(jié)輸出感性無功，另一個鏈節(jié)輸出相同容量的容性無功，直流電源僅提供鏈節(jié)圖1鏈節(jié)的運行試驗電路5.4.1周期觸發(fā)和熄滅試驗a)試驗?zāi)康?。驗證鏈節(jié)對開通和關(guān)斷瞬間重復(fù)性電壓和電流應(yīng)力的耐受能力。b)試驗要求。1)冷卻系統(tǒng)應(yīng)運行在設(shè)計的嚴酷條件下，如最大冷卻介質(zhì)電導(dǎo)率、最小流量、最高進水2)鏈節(jié)所流過的電流波形應(yīng)盡可能接近實際電流，有效值應(yīng)大于裝置的額定電流，取1.05倍；3)功率器件開通和關(guān)斷瞬間直流電容器上的最大瞬時電壓應(yīng)大于實際工況下的最大瞬時電壓，取1.05倍；9DL/T1215.2—20134)開通和關(guān)斷瞬間功率器件中最大瞬時電流應(yīng)大于實際工況下的最大瞬時電流，取1.05倍。c)試驗方法。1)同時控制兩個鏈節(jié)，按照b)規(guī)定的條件，使其中一個鏈節(jié)輸出感性無功，另一個鏈節(jié)輸出容性無功，每5min讀一次功率半導(dǎo)體和散熱器界面溫度，直至連續(xù)5次讀數(shù)保持在±2℃2)持續(xù)運行規(guī)定時間(型式試驗：30min,出廠試驗：5min),在此過程中，記錄鏈節(jié)電流、功率半導(dǎo)體器件開關(guān)過程中直流電容器上最大瞬時電壓、最大瞬時電流；3)改變鏈節(jié)輸出的無功功率方向，重復(fù)1)～2);4)增大鏈節(jié)所流過的電流。直至達到STATCOM短時過載能力所規(guī)定的電流值，持續(xù)規(guī)定的時間，記錄鏈節(jié)電流、功率半導(dǎo)體器件開關(guān)過程中直流電容器上最大瞬時電壓、最大瞬時5)試驗結(jié)束后，器件應(yīng)仍能可靠開通和關(guān)斷。5.4.2功率損耗試驗a)試驗?zāi)康?。測量單個鏈節(jié)損耗，以便確定鏈式STATCOM的總損耗、驗證冷卻系統(tǒng)的設(shè)計是否b)試驗要求。1)損耗測要在最低直流電壓、額定直流電壓、最高直流電壓下分別進行；2)損耗測試應(yīng)在多種直流電壓下(至少包含1)中所述三種電壓。分別在0、10%、20%…110%額定電流下進行；3)冷卻介質(zhì)流量與介質(zhì)溫度、環(huán)境溫度間控制關(guān)系應(yīng)與實際運行中一致c)試驗方法1)周時控制兩個鏈節(jié)，按照b)規(guī)定的條件，使其中一個鏈節(jié)輸出感性無功，另一個鏈節(jié)輸之內(nèi)測量并記錄鏈節(jié)的損耗；2)損耗的測試方法有兩種：電橋法和直流損耗測試法。電橋法直接測量鏈節(jié)電壓與電流的幅值和相位，計算出有功損耗直流損耗測量法：測量直流電源輸出的有功功率，減去連接胞抗器的損耗，即得到兩個鏈a)試驗?zāi)康摹?)驗證主要發(fā)熱元件的溫升在規(guī)定范圍內(nèi)；2)驗證在不同的穩(wěn)態(tài)運行情況下，沒有元件和材料由于過熱而使換流鏈性能受到影響；3)驗證冷卻系統(tǒng)設(shè)計合理。b)試驗要求。1)冷卻系統(tǒng)應(yīng)運行在設(shè)計的嚴酷條件下，如最大冷卻介質(zhì)電導(dǎo)率、最小流量、最高進水溫2)鏈節(jié)運行的電氣條件與周期觸發(fā)和熄滅試驗條件相同。c)試驗方法。1)同時控制兩個鏈節(jié)，按照b)規(guī)定的條件，使其中一個鏈節(jié)輸出感性無功，另一個鏈節(jié)輸出容性無功，每5min讀一次功率半導(dǎo)體和散熱器界面溫度，直至連續(xù)5次讀數(shù)保持在±之內(nèi)，記錄各發(fā)熱元件的溫度；2)持續(xù)試驗時間：型式試驗不少于2h,出廠試驗不少于1h;3)若元件溫度不能通過實測來獲得，則在合適位置測量，并以此推斷該溫度；DL/T1215.2—20134)溫升試驗可以與鏈節(jié)周期觸發(fā)和熄滅試驗結(jié)合進行。1)試驗中流經(jīng)功率半導(dǎo)體器件的電流變化率應(yīng)大于鏈式STATCOM在最嚴酷工況(包括各種故障)下可能承受的最大電流變化率；2)施加過電流前鏈節(jié)的直流電壓應(yīng)為鏈節(jié)正常工作所允許的最大直流電壓；3)試驗前鏈節(jié)中功率半導(dǎo)體的溫升應(yīng)達到設(shè)計值。c)試驗方法。鏈節(jié)過電流試驗的試驗回路如圖2所示，也可以采用其他能夠滿足b)要求的回路1)調(diào)節(jié)加熱電源的輸出電壓，使鏈節(jié)中流過電流，對功率半導(dǎo)體器件進行加熱，直至器件溫2)閉合充電回路，調(diào)節(jié)充電電源輸出電壓給直流電容器充電，使其電壓達到最大允許工作電3)斷開充電回路，觸發(fā)G1和G4使電容器放電，產(chǎn)生過電流；4)記錄直流電壓、放電電