【电力行业标准(DL)】 高压静止无功补偿装置 第1部分:系统设计

ICS29.240.01
备案号：18574-2006
中华人民共和国电力行业标准
DL/T1010.1—2006
高压静止无功补偿装置
第1部分
系统设计
High-voltagestaticVARcompensatorPart 1 System design
2006-09-14发布
2007-03-01实施
中华人民共和国发展与改革委员会发布前言
1范围
2规范性引用文件
3术语..
4型式及接线方式
5主要功能..
6主要参数和性能
7设计的基本调节。
7.1条件的确定原则
7.2环境条件.
7.3系统条件，
7.4负荷条件
7.5其它条件，
8系统设计，
8.1设计目标，
8.2设计内容..
8.3系统研究.
8.4设备布置.
8.5利用率和可靠性
8.6损耗的评估
8.7噪声
9SVC部件及子系统基本要求
9.1晶闸管阀
9.2晶闸管阀的冷却系统
9.3相控电抗器
9.4电容器组
9.5滤波（串联）电抗器
9.6断路器
9.7隔离开关
9.8避雷器
9.9专用变压器（如果需要的话）9.10控制系统
9.11保护及故障录波设备
9.12表计和监控显示
9.13辅助设备
10其它要求
10.1安装
10.2消防
10.3采暖通风
DL/T1010.1—2006
10.4供货及服务范围
附录A（规范性附录）
附录B（资料性附录）
晶闸管阀的损耗计算方法
供货及服务范围
DL/T1010.1—2006
...............
DL/T1010.1—2006
本标准是“高压静止无功补偿装置”系列标准中的第1部分，该系列标准共分为5个部分：第1部分：系统设计
第2部分：晶闸管阀的试验
一第3部分：控制系统
第4部分：现场试验
第5部分：密闭式水冷却装置
本标准主要是参考国内外的相关标准、规定，总结多年来的实际工程经验编写而成。本标准目前尚无对应的国际标准。
本标准的附录A为规范性附录
本标准的附录B为资料性附录。
本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由中国电力企业联合会归口。本标准起草单位：
主要起草单位：中国电力科学研究院参加起草单位：
本标准主要起草人：
本标准由中国电力科学研究院负责解释。II
1范围
高压静止无功补偿装置
DL/T1010.1—2006
第1部分系统设计
本标准适用于输电系统和配电系统中使用晶闸管的静止无功补偿装置（以下简称“SVC”）新建工程的设计。SVC可应用于6kV及以上电力系统，其中晶闸管控制的支路可直接挂接于6～66（63）kV系统。对于扩建、改建工程可以参照本标准相关部分执行。SVC中包括电力滤波器部分，因此本标准的相关部分也可用于独立的电力滤波器设计。本标准规定了SVC满足系统运行要求的设计内容：对SVC部件、子系统以及布置、安装和相关的设计问题提出了基本要求。
每个SVC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，必要时应作相应的补充。有关SVC晶闸管阀的试验、控制系统、冷却系统以及现场试验的详细规定，参见本系列标准其它部分。本标准主要是针对晶闸管控制电抗器（TCR）型和晶闸管投切电容器（TSC）型SVC编制，适当兼顾晶闸管投切电抗器（TSR）型SVC的某些要求。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB311.1-1997
GB1984-89
GB1985-2004
GB/T 6451-1999
GB10229-88
GB/T11022-1999
GB/T 11024.1-2001
GB11032-2000
GB/T12325
GB12326
GB/T14549
GB/T15291-1994
GB/T15543
GB/T15945
GB/T18481
GB50052-95
GB50059-92
GB50060-92
高压输配电设备的绝缘配合
交流高压断路器
高压交流隔离开关和接地开关
三相油浸式电力变压器技术参数和要求电抗器
高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器交流无间隙金属氧化物避雷器
电能质量供电电压允许偏差
电能质量电压波动和闪变
电能质量公用电网谐波
半导体器件第6部分晶闸管
电能质量三相电压允许不平衡度电能质量电力系统频率允许偏差电能质量暂时过电压和瞬态过电压供配电系统设计规范
35~110kV变电所设计规范
3~110kV高压配电装置设计规范
GB50277-95
DL5014-92
DL/T553-94
ZBK48004-90
IEEEstd1031-2000
3术语
本标准采用了下列术语。
并联电容器装置设计规范
330~500kV变电所无功补偿装置设计技术规定220V～500kV电力系统故障动态记录技术准则高电压交流滤波电容器
DL/T1010.1—2006
IEEEGuidefortheFunctionalSpecificationofTransmissionStaticVarCompensators
3.1静止无功补偿装置（SVC）
staticvarcompensator
由静止元件构成的并联可控无功功率补偿装置，通过改变其容性或（和）感性等效阻抗来调节输出，以维持或控制电力系统的特定参数（典型参数是电压、无功功率）。3.2晶闸管控制电抗器（TCR）
thyristorcontrolledreactor
由晶闸管控制的并联电抗器，通过控制晶闸管阀的导通角使其等效感抗连续变化。3.3晶闸管投切电容器（TSC）
thyristor switched capacitor由晶闸管投切的并联电容器，通过晶闸管阀的开通或关断使其等效容抗成级差式变化。3.4晶闸管投切电抗器（TSR）
thyristorswitchedreactor
由晶闸管投切的并联电抗器，通过晶闸管阀的开通或关断使其等效感抗成级差式变化。3.5滤波（固定）电容器（FC）
filter/fixed capacitor
由电容器和电抗器（有时还有电阻器）适当组合而成的并联装置，兼有无功补偿、滤波和调压功能。3.6晶闸管级thyristorlevel
晶闸管阀的组成部分，由一对反并联的晶闸管（或晶闸管和二极管反并联）构成，包括辅助电路（触发、保护、均压、阻尼元件等）。3.7晶闸管阀（TV）
thyristor valve
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SVC每相的电抗器或电容器相串联。
3.8晶闸管电子电路（TE）
thyristor electronics
在阀电位上执行控制功能的电子电路。接受阀基电子单元的控制信号，并向阀基电子单元回报阀的信息。
阀基电子单元（VBE）valvebaseelectronics3.9
处在地电位的电子单元，是SVC控制系统与晶闸管阀之间的接口。3.10闭锁blocking
控制系统不发出触发信号，使晶闸管阀处于关断状态。3.11控制系统controlsystem
对SVC进行调节、保护、触发和监测等单元的总称。3.12角度angle
将正弦波中的时间间隔用相应角度来描述，图1表示了通常使用的“角度”，并定义如下：开通角α（firingangle)：从晶闸管受到正向电压的开始时刻到晶闸管开始导通时刻之间的间隔，有些文献中称为延迟角。
导通角α（conductionangle）：晶闸管导电的间隔，正常情况下，它是关断角及开通角α之差。关断角（extinctionangle)：从晶闸管受到正向电压的开始时刻到晶闸管停止导通时刻的间隔。2
3.13误通falsefiring
图1角度的定义
无论由于何种原因，在不正确的时刻造成的晶闸管阀的开通。3.14响应时间responsetime
DL/T1010.1—2006
当输入阶跃控制信号后，SVC输出达到要求输出值的90%所用的时间，且期间没有产生过冲（图2 )。
注：由于电压变化范围较小，难以获得清晰的变化曲线，一般可以用无功电流变化曲线来说明响应时间。+最大过冲
控制目标
镇定时间
响应时间
SVC控制输入
（控制目标参考值）
3.15镇定时间settlingtime
响应时间和镇定时间定义
当输入阶跃控制信号后，SVC输出达到要求输出值的+5%范围内所用的时间（图2）。3.16电压/电流特性（V/I）voltage/currentcharacteristicSVC在连接点处的稳态电流与电压之间的关系。3.17控制范围controlrange
在连接点处由SVC提供的无功电流或无功功率的感性至容性最大变化范围。3.18滞后运行laggingoperationSVC吸收容性无功，等效于并联电抗器。3.19超前运行leadingoperationSVC发出容性无功，等效于并联电容器。3.20参考电压referencevoltageSVC运行在既不发出、也不吸收无功功率时的电压。3.21斜率（SL）
在SVC的线性可控范围内，其电压一电流特性的斜率，即电压变化对电流变化（标幺值）的百分数。
3.22电压击穿（VB0）保护
voltagebreak-overprotection
晶闸管的一种过电压保护，当电压达到设定的电压值时使晶闸管触发开通。一般采用击穿二极管(BOD)。
3.23公共连接点（PCC）
pointofcommoncoupling
电力系统中一个以上用户的连接处。3.24考核点（CP）checkpoint
供用电双方合同规定的指标衡量点。4型式及接线方式
DL/T1010.1—2006
a）SVC是由静止元件构成的并联可控无功功率补偿装置，主要类型有：晶闸管控制电抗器（TCR）型、晶闸管投切电容器（TSC）型、晶闸管投切电抗器（TSR）型、晶闸管控制高阻抗变压器（TCT）型、磁控电抗器（MCR）型、自饱和电抗器（SR）型，上述六种SVC既可单独使用，也可根据需要组合使用。
b）输电系统SVC应连接在主变压器（或专用变压器）二次或三次侧，并且宜用专用母线的接线方式：配电系统SVC宜与被补偿负荷并联连接FC部分可以根据装置的容量、支路数量，通过技术经济比较确定由一台断路器带一支路或多支路：TCR（TSR）支路原则上应单独设置一台断路器，也可和FC支路共用断路器。TCR的电抗器一般分成相同的两组线圈，每相晶闸管两侧各连接一组线圈，采用三角形接线d)
（图3）。
e）TSC晶闸管阀一般置于电容器和电抗器之间，采用三角形接线（图4）。图3TCR（TSR）的接线方式
f）FC支路接线的一般规定：
图4TSC的接线方式
1）FC的型式主要采用单调谐、双调谐、“C”型和高通滤波器等四种，原理接线分别如图5所示。
FC支路宜采用单星型接线或双星型接线，并且中性点不应接地。2）
3）FC支路电容器组的每相或每个桥臂，有多台电容器串联组合时，应采用先并联后串联的接线方式。
滤波电抗器或串联电抗器装设于电源侧时，其电流应满足动稳定和热稳定要求。5主要功能
(a）单调谐滤波器
(b）双调谐滤波器
(c)C型滤液器
图5FC的接线方式
a）输电系统SVC的功能特性一般包括：(a)高通滤波器
DL/T1010.1—2006
1）正常工况下调相调压（即无功控制和电压偏差调节）和故障情况下电压支撑；2）抑制工频过电压及减少电压波动；3）改善系统稳定性和提高输电功率；4）降低谐波水平；
5）其它特殊功能（例如：阻尼功率振荡）b）配电系统及工业用户SVC的功能特性一般可以包括：1）抑制电压波动和闪变；
2）校正三相电压不平衡；
3）降低谐波电流和谐波电压；
4）改善功率因数。
6主要参数和性能
SVC的基本特性由稳态电压一电流（U/I）特性所决定，如图6所示。图中：a—b—c为线性工作区（ab为容性，bc为感性)；cd为感性过载区（晶闸管导通角保持最大），当I>Imax时，TCR由保护动作退出运行。U个
IinImax
6SVC的U/I特性
SVC主要特性由下列参数及性能描述：a）额定电压Un（kV）
指SVC连接点（母线）的标称电压；通常取Un=1（pu）。额定容量Qn（Mvar）
DL/T1010.1—2006
指晶闸管控制的感性或容性基波无功功率，应分别指明TCR（TSR）、TSC支路在额定电压下的基波无功功率。
c）动态调节范围（Mvar）
指SVC通过晶闸管阀控制实现的可调无功范围，即在额定电压下SVC无功功率变化的最大范围。
参考电压Uref（kV，pu）
如图6中b点电压，通常Uref应可设置，Uref=0.9~1.1pu。e）
斜率（%）
指图6中的ac段的斜率，一般在0.510%范围内可调。响应时间（ms）
SVC响应时间定义参见术语3.14，一般由供方提供。SVC的响应时间和镇定时间可以通过专门的系统研究得到。
过载能力
SVC能达到的过负荷倍数和持续时间。SVC的所有设备，如晶闸管投切电容器（TSC）支路、晶闸管投切电抗器（TSR）支路、晶闸管控制电抗器（TCR）支路、滤波（固定）电容器（FC）支路和电抗器组支路，其设计都应能耐受所要求的连续或短时过负荷能力，在电压和电流超过允许值时应能进行保护。
7设计的基本条件
7.1确定原则
设计的基本条件根据工程特点，原则上由需方提供，但某些条件可由供需双方协商确定，例如，电网谐波阻抗如何确定：负荷谐波发生量是否可由供方根据工程经验确定。由需方提供的SVC基本设计条件可包括以下全部或部分内容。7.2环境条件
海拔高度（m）
b）年均降雨量（mm）
最大月降雨量（mm）
年平均环境温度（℃）
最高环境温度（℃）
最低环境温度（℃)
年平均相对湿度（%）
最大相对湿度（%）
覆冰厚度（mm）
最大地面积雪厚度（mm）
最大结霜厚度（mm）
冻土层厚度（m）
年平均风速（m/s）
年最大风速（m/s）
地震烈度（度）
年平均雷电数（日/年)
污秽等级及盐密(ESDD）（级、mg/m2）q）
日照强度（W/cm2）
地电阻率（Ohm-m）
7.3系统条件
装置连接点的额定电压及变化范围；a）
电网频率及变化范围；
电网谐波阻抗；
过电压保护水平，包括雷电冲击和操作冲击保护水平；d)
系统接地；
DL/T1010.1—2006
供电系统主接线和设备参数以及供电方式、供电设备容量、相关的无功补偿装置及参数：PCC或CP的背景电能质量参数，包括电压变化范围（曲线）、谐波电压、谐波电流、电压波g）
动和闪变、三相电压不平衡度等：h）PCC或CP的短路水平，包括最大和最小方式下的三相、单相短路电流（或短路容量）；i）相关保护定值以及故障清除时间。7.4负荷条件
用电协议容量：
负荷容量及性质，包括谐波发生量、有功和无功功率变化范围（曲线）、功率因数、最大负序b）
电流等；
接线方式及负荷工况。
7.5其它条件
占地面积（m2）：
水冷却所需要的外部条件（如水温，水压，流量，水质等）；b）
现有相关装置及设备（应包括接地、防雷等）：布置方式（户外或户内，单层或双层布置，电缆或架空连接等）；d)
监控方式（就地和/或远方）；
站用电条件；
噪声水平。
8系统设计
设计目标wwW.bzxz.Net
SVC系统设计的基本目标是在规定的设计条件下，通过技术经济比较合理地确定SVC主接线方式及基本参数，以保证装置安全可靠运行，并达到预期补偿指标。8.2设计内容
系统条件的确定；
装置所在外部条件的确定；
装置的基本参数及主接线选择：性能指标的核算；
装置元件的安全运行校验；
谐波谐振校验；
操作过电压计算及其保护方式、保护元件配置和参数确定；SVC主要元件参数及订货技术条件；继电保护配置及保护定值；
SVC运行方式的确定；
装置的安装布置方案及相关图纸；1)
SVC的系统研究。
8.3系统研究
8.3.1研究内容