GB/T 22390.3-2008 高压直流输电系统控制与保护设备 第3部分：直流系统极控设备

　　ICS 29 . 240 . 0 1 K 45

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 22390 . 3—2008

　　高压直流输电系统控制与保护设备

　　第 3 部分：直流系统极控设备

　　Controlandprotection equipmentofhigh-voltage direct

　　current(HVDC)transmission system—

　　part3：DC polecontrolequipment

　　2008-09-24 发布 2009-08-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 22390 . 3—2008

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 2

　　4 技术要求 2

　　5 试验方法 9

　　6 检验规则 1 1

　　7 标志 、标签 、使用说明书 12

　　8 包装 、运输 、贮存 13

　　9 供货的成套性 14

　　10 质量保证 14

　　GB/T 22390 . 3—2008

　　前 言

　　根据国家科技部 2003 年度科技基础条件平台工作重点项目《直流输变电系统核心技术与基础标准研究》(项目编号为 2003DIA7J034)的要求，特制定标准《高压直流输电系统控制与保护设备》。

　　GB/T 22390《高压直流输电系统控制与保护设备》分为六个部分：

　　— 第 1 部分：运行人员控制系统;

　　— 第 2 部分：交直流系统站控设备;

　　— 第 3 部分：直流系统极控设备;

　　— 第 4 部分：直流系统保护设备;

　　— 第 5 部分：直流线路故障定位装置;

　　— 第 6 部分：换流站暂态故障录波装置 。

　　本部分为 GB/T 22390 的第 3 部分 。

　　本部分由中国电器工业协会和中国电力企业联合会共同提出 。

　　本部分由全国高压直流输电设备标准化技术委员会(SAC/TC 333)归 口 。

　　本部分主要起草单位：许继集团有限公司 、南京南瑞继保电气有限公司 、北京网联直流工程技术有限公司 、中国南方电网有限责任公司 、许昌继电器研究所 、中国电力科学研究院 。

　　本部分主要起草人：郭宏光 、田杰 、陶瑜 、姚致清 、张望 、毛仕涛 、李亚萍 、李岩 、李志勇 、王明新 、韩伟 、石岩 。

　　本部分首次发布 。

　　Ⅰ

　　GB/T 22390 . 3—2008

　　高压直流输电系统控制与保护设备

　　第 3 部分：直流系统极控设备

　　1 范围

　　GB/T 22390 的本部分规定了± 500 kV 高压直流输电系统的直流系统极控设备的技术要求 、试验方法 、检验规则 、包装 、运输 、贮存 、标志 、标签 、使用说明书 、供货的成套性及质量保证等 。

　　本部分适用于 ±500 kV 高压直流输电系统的直流系统极控设备(以下简称设备)。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过 GB/T 22390 的本部分的引用而成为本部分的条款 。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部分，然而，鼓励根据本部分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 本部分 。

　　GB/T 2887—2000 电子计算机场地通用规范

　　GB 4208—1993 外壳防护等级(IP代码)(eqv IEC 60529:1989)

　　GB/T 7261—2000

　　继电器及装置基本试验方法

　　GB/T 9361—1988

　　计算机场地安全要求

　　GB 9969 . 1—1998

　　工业产品使用说明书 总则

　　GB/T 11287—2000 电气继电器 第 21 部分：量度继电器和保护装置的振动 、冲击 、碰撞和地震试验 第 1 篇：振动试验(正弦)(idt IEC 60255-21-1 :1988)

　　GB/T 13498 高压直流输电术语(GB/T 13498—2007 , IEC 60633:1998 , IDT)

　　GB/T 13730—2002 地区电网调度 自动化系统

　　GB/T 14537—1993 量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验 (idt IEC 60255-21-2:1988)

　　GB/T 14598 . 16—2002 电 气 继 电 器 第 25 部 分： 量 度 继 电 器 和 保 护 装 置 的 电 磁 发 射 试 验(IEC 60255-25 : 2000 , IDT )

　　GB 16836—2003 量度继电器和保护装置安全设计的一般要求

　　GB/T 17626 . 2—2006

　　电 磁 兼 容 试 验 和 测 量 技 术 静 电 放 电 抗 扰 度 试 验 (IEC 61000-4-2 :

　　2001 , IDT)

　　GB/T 17626 . 3—1998

　　电 磁 兼 容 试 验 和 测量 技 术 射 频 电 磁 场 辐 射 抗 扰 度 试 验 ( idt

　　IEC 61000-4-3:1995)

　　GB/T 17626 . 4—1998

　　电 磁 兼 容 试 验 和 测 量 技 术 电 快 速 瞬 变 脉 冲 群 抗 扰 度 试 验 ( idt

　　IEC 61000-4-4:1995)

　　GB/T 17626 . 5—1999

　　电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验 (idt IEC 61000-4-

　　5:1995)

　　GB/T 17626 . 6—1998

　　电 磁 兼 容 试 验 和 测 量 技 术 射 频 场 感 应 的 传 导 骚 扰 抗 扰 度 ( idt

　　IEC 61000-4-6:1996)

　　GB/T 17626 . 8—2006

　　电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验(IEC 61000-4-8 : 2000 ,

　　IDT)

　　GB/T 17626 . 9—1998

　　电磁兼容 试验和测量技 术 脉 冲 磁 场 抗 扰 度 试 验(idt IEC 61000-4-9 :

　　1

　　GB/T 22390 . 3—2008

　　1993)

　　GB/T 17626 . 10—1998

　　电磁兼容

　　试验和测量技术

　　阻尼振荡磁场抗扰度试验(idt IEC 61000-

　　4-10:1993)

　　GB/T 17626 . 11—1999

　　电磁兼容

　　试验和测量技术

　　电压暂降 、短时中断和电压变化的抗扰度

　　试验 (idt IEC 61000-4-11 :1994)

　　GB/T 17626 . 12—1998 电磁兼容 试验和测量技术 振荡波抗扰度试验 (idt IEC 61000-4-12 : 1995)

　　DL/Z 713—2000 500 kV 变电所保护和控制设备抗扰度要求

　　3 术语和定义

　　GB/T 13498 确立的术语和定义适用于本部分 。

　　4 技术要求

　　4 . 1 环境条件

　　4 . 1 . 1 正常工作大气条件

　　a) 环境温度：0 ℃ ~ +45 ℃ 、- 10 ℃ ~ +55 ℃ ;

　　b) 大气压力：80 kPa ~ 110 kPa ;

　　c) 相对湿度：5% ~ 95%(设备内部既不应凝露，也不应结冰)。

　　4 . 1 . 2 试验的标准大气条件

　　a) 环境温度：+15 ℃ ~ +35 ℃ ;

　　b) 大气压力：86 kPa ~ 106 kPa ;

　　c) 相对湿度：45% ~ 75% 。

　　4 . 1 . 3 仲裁试验的标准大气条件

　　a) 环境温度：20 ℃ ±2 ℃ ;

　　b) 大气压力：86 kPa ~ 106 kPa ;

　　c) 相对湿度：45% ~ 75% 。

　　4 . 1 . 4 使用环境的其他要求

　　4 . 1 . 4 . 1 使用环境不应有超过本部分规定的振动和冲击 。

　　4 . 1 . 4 . 2 使用环境不应有腐蚀 、破坏绝缘的气体及导电介质，对于使用环境内有火灾 、爆炸危险的介质 、设备应有防爆措施 。

　　4 . 1 . 4 . 3 户内设备的使用环境应有防御雨 、雪 、风 、沙的设施 。

　　4 . 1 . 4 . 4 场地安全要求应符合 GB/T 9361—1988 中 B类的规定，接地电阻应符合 GB/T 2887—2000中 4 . 4 的规定 。

　　4 . 1 . 5 贮存 、运输的极限环境温度

　　设备的贮存 、运输及安装的极限环境温度为- 25 ℃和+ 70 ℃ 。 在运输 、贮存条件下，不施加激励量的设备应能耐受此范围内的温度而不出现不可逆变化的损坏 。

　　注：对于不能耐受此条件的设备，由制造厂与用户协商 。

　　4 . 2 电源

　　4 . 2 . 1 交流电源

　　a) 额定电压：220 V ,允许偏差 -15% ~ +15% ;

　　b) 频率：50 Hz,允许偏差± 1 Hz ;

　　c) 波形：正弦，畸变因数不大于 5% 。

　　2

　　GB/T 22390 . 3—2008

　　4 . 2 . 2 直流电源

　　a) 额定电压：220 V 、110 V ,允许偏差 -20% ~ +15% ;

　　b) 纹波系数：不大于 5% 。

　　4 . 3 设备的功能

　　4 . 3 . 1 配置要求

　　4 . 3 . 1 . 1 设备应设计为一个分层分布式的计算机控制系统，以完成直流换流站所要求的所有直流极控制功能和顺序事件记录功能 。

　　4 . 3 . 1 . 2 所采用的网络应具有良好的开放性，网络通信规约应采用标准的国际通用协议 。 网络的抗干扰能力 、传输速率及传输距离应满足现场运行环境及控制性能的要求 。

　　4 . 3 . 1 . 3 分布式 I/O 宜采用模块化结构，易维护和更换，任何一个模块故障不应影响其他模块的正常工作 。

　　4 . 3 . 1 . 4 设备内部电源应采用双重化，任一局部电源的失去不应影响设备的正常运行 。应保证各电源具有足够的容量和良好的抗干扰性 。

　　4 . 3 . 2 控制功能

　　4 . 3 . 2 . 1 双极控制

　　a) 双极功率控制;

　　b) 主导站选择逻辑;

　　c) 功率 、电流控制模式选择及切换;

　　d) 自动功率控制;

　　e) 极间功率转移;

　　f) 双极电流平衡控制;

　　g) 功率翻转控制;

　　h) 稳定控制功能，可根据工程具体要求提供与安稳控制设备的接 口，接受安稳控制设备的功率提升 、功率回降 、快速功 率 翻 转 、阻 尼 次 同 步 振 荡 、异 常 交 流 电 压 和 频 率 控 制 、功 率 摇 摆 稳 定控制 。

　　4 . 3 . 2 . 2 极控制

　　a) 极功率控制;

　　b) 极电流控制;

　　c) 电流裕度补偿;

　　d) 最小电流控制;

　　e) 过负荷限制，应结合温度考虑短期过负荷能力 、长期过负荷能力;

　　f) 直流极全压/降压运行;

　　g) 换流变分接头控制，应提供角度控制和 Udio 控制功能;

　　h) 对于长距离直流输电工程，应具备性能完善的直流线路故障再启动控制;

　　i) 极解锁 、极闭锁时序控制;

　　j) 紧急停运顺序控制;

　　k) 设备应具备换流站起停顺序控制功能，通过自动或手动方式使得换流站从一个状态转换到另一状态，所有控制操作，应设计有安全可靠的联锁功能，以保证设备的正常运行和运行人员的安全;可以根据工程要求定义如下标准状态：检修 、冷备用 、热备用 、解锁运行和开路试验;

　　l) 直流滤波器控制 。

　　4 . 3 . 2 . 3 换流器控制

　　a) 定电流控制;

　　3

　　GB/T 22390 . 3—2008

　　b) 定电压控制;

　　c) 定关断角控制，可根据工程要求提供实测型的关断角测量或预测型关断角测量;

　　d) 低压限流(VDCL) 控制，在交流系统扰动情况下，用以提高交流系统电压稳定性，帮助直流系统在交直流故障后快速可控的恢复;可以避免连续换相失败引起的阀过应力;

　　e) 为获得稳定工作点，应提供正斜率的熄弧角控制功能或电流偏差控制(CEC)功能;

　　f) 点火角限制;

　　g) 具有完善的锁相同步和点火触发单元，能够完成移相和投旁通对控制;

　　h) 快速交流电压限制，可根据工程需要配置该功能，利用直流控制快速性的特点来限制交流电压的异常升高，保证主设备的安全 。

　　4 . 3 . 2 . 4 保护性控制

　　设备中可以根据工程要求配置一些保护性功能作为直流保护的后备：

　　a) 交流过电压保护;

　　b) 交流低电压保护;

　　c) 直流低电压保护;

　　d) 直流零电流保护;

　　e) 晶闸管结温监视;

　　f) 大角度监视;

　　g) 开路试验监视;

　　h) 直流电压限制功能 。

　　4 . 3 . 2 . 5 无功附加控制(可选)

　　可根据系统要求提供如下无功附加控制功能，以优化系统的性能 。

　　a) 换流器无功控制，通过增大触发角/关断角来增大换流器消耗的无功功率，使得换流站与系统交换的无功功率控制在要求范围以内;

　　b) 通过在 投/切 滤 波 器 组 时 瞬 间 增 大/减 小 关 断 角，使 得 电 压 变 化 率 减 小 到 控 制 要 求 的 范 围以内 。

　　4 . 3 . 2 . 6 直流远动的控制

　　设备应具备与对站极控设备的直流远动通信功能，以便两站极控设备之间相互协调，完成快速协调控制功能 。直流远动的通信延时不应大于 30 ms 。直流远动的信号包括但不限于：

　　a) 直流电流参考值;

　　b) 系统频率;

　　c) 稳定控制功能产生的功率调制信号;

　　d) 换流器解锁命令;

　　e) 换流器闭锁命令;

　　f) 紧急停运命令;

　　g) 直流线路故障信号;

　　h) 稳定控制功能有效信号 。

　　4 . 3 . 2 . 7 接口配置

　　设备至少应具备与下列设备的接 口，以获得完成控制功能所必需的信息：

　　a) 与站控设备的接 口;

　　b) 与直流保护设备的接 口;

　　c) 与阀基电子设备的接 口;

　　4

　　GB/T 22390 . 3—2008

　　d) 与阀厅及直流开关场设备接 口;

　　e) 与阀冷却系统的接 口;

　　f) 与安全自动装置的接 口;

　　g) 与直流 远 动 设 备 的 接 口，并 保 证 直 流 远 动 的 快 速 性 和 可 靠 性，至 少 应 满 足 与 电 力 线 载 波(PLC) 、微波 、光纤通信设备的接口要求;

　　h) 应满足与光纤传感器和电磁型传感器的接口要求;

　　i) 与 GPS 主时钟系统的接 口 。

　　4 . 3 . 3 可靠性要求

　　4 . 3 . 3 . 1 设备的冗余

　　设备宜采用可靠的冗余，各冗余设备同时运行 。任意一重设备因故障 、检修，或其他原因而完全退出时，不应影响其他各重设备，并对整个系统的正常运行没有影响 。

　　4 . 3 . 3 . 2 设备的自诊断

　　自诊断功能应能覆盖从测量二次线圈开始包括完整的测量回路，信号输入 、输出回路，通信回路，主机，电源和所有相关元器件，应能检测出上述设备的典型故障，根据故障严重情况采取报警 、系统切换等措施，并能提供足够的信息使故障应定位到最小可更换元件，能提供相应的检修建议 。

　　4 . 3 . 3 . 3 设备的监视功能

　　应能对设备的状态与操作进行全面的监视 。所有监视信号应能上传到运行人员控制系统和远动系统，并具有完整的时间标记 。

　　4 . 4 设备的技术性能

　　4 . 4 . 1 控制系统的稳定性要求

　　a) 系统平均无故障间隔时间( MTBF) ≥20 000 h ;

　　b) 双机系统可用率 ≥99 . 98% 。

　　4 . 4 . 2 控制系统精度

　　a) 控制直流功率与功率指令差别 ≤±1% ;

　　b) 控制直流电流与电流指令差别 ≤±0 . 5% ;

　　c) 事件顺序记录分辨率 ≤1 ms ;

　　d) GPS对时精度 ≤1 ms 。

　　4 . 4 . 3 换流器触发精度

　　点火脉冲的不平衡度 ≤±0 . 02 度 。

　　4 . 4 . 4 测量系统精度

　　a) 模拟量测量综合误差 ≤0 . 5% ;

　　b) 模数转换分辨率 ≥12 位;

　　c) 电网频率测量误差 ≤0 . 01 Hz 。

　　4 . 4 . 5 设备的动态特性

　　满足直流输电和互联交流系统的安全稳定运行要求 。

　　4 . 4 . 6 设备的暂态特性

　　应对功率控制器 、电流控制器 、电压控制器 、熄弧角控制器进行优化，以满足直流系统的阶跃响应及其他相关性能要求 。

　　4 . 5 绝缘性能

　　4 . 5 . 1 绝缘电阻

　　4 . 5 . 1 . 1 试验部位

　　a) 各电路对外露的导电件(相同电压等级的电路互联);

　　5

　　GB/T 22390 . 3—2008

　　b) 各独立电路之间(每一独立电路的端子互联)。

　　4 . 5 . 1 . 2 绝缘电阻测量

　　额定绝缘电压高于 63 V 时，用开路电压为 500 V(额定绝缘电压小于或等于 63 V 时，用开路电压为 250 V)的测试仪器测定其绝缘电阻值不应小于 100 MΩ。

　　4 . 5 . 2 介质强度

　　具体的被试电路及介质强度试验值见表 1 ,也可采用直流试验电压，其值应为规定的工频试验电压值的 1 . 4 倍 。

　　表 1 单位为伏特

　　被试电路

　　额定绝缘电压

　　试验电压

　　整机输出端子—地

　　63 ~ 250

　　2 000

　　直流输入回路—地

　　63 ~ 250

　　2 000

　　交流输入回路—地

　　63 ~ 250

　　2 000

　　信号和报警输出触点—地

　　63 ~ 250

　　2 000

　　无电气联系的各回路之间

　　63 ~ 250

　　2 000

　　≤63

　　500

　　出 口继电器的常开触点之间

　　—

　　1 000

　　各带电部分分别—地

　　≤63

　　500

　　上述部位应能承受频率为 50 Hz 的工频耐压试验，历时 1 min,设备各部位不应出现绝缘击穿或闪络现象 。

　　作出厂试验时，允许试验历时缩短为 1 s,但此时试验电压值应提高 10% 。

　　4 . 5 . 3 冲击电压

　　4 . 5 . 3 . 1 冲击电压试验部位

　　a) 同 4 . 5 . 1 . 1a) ;

　　b) 同 4 . 5 . 1 . 1b) 。

　　4 . 5 . 3 . 2 冲击电压试验值

　　上述部位应能承受标准雷电波 1 . 2/50 μs 的短时冲击电压试验，试验电压的峰值为 1 kV(额定绝缘电压 ≤63 V)或 5 kV(额定绝缘电压 >63 V) 。

　　4 . 5 . 3 . 3 结果评定

　　承受冲击电压试验后，设备主要性能指标应符合企业产品标准规定的出厂试验项 目要求 。试验过程中，允许出现不导致绝缘损坏的闪络，如果出现闪络，则应复查绝缘电阻及介质强度，此时介质强度试验电压值为规定值的 75% 。

　　4 . 6 耐湿热性能

　　设备在最高温度为 40 ℃ ,试验周期为两周期(48 h) 的条件下，经交变湿热试验，在试验结束前 2 h内，用电压等级 为 500 V 的 测 试 仪 器，测 试 4 . 5 . 1 . 1 规 定 部 位 的 绝 缘 电 阻，不 应 小 于 1 . 5 MΩ, 测 试4 . 5 . 2规定部位的介质强度，试验电压为规定值的 75% 。

　　4 . 7 机械性能

　　4 . 7 . 1 振动(正弦)

　　4 . 7 . 1 . 1 振动响应

　　设备应具有承受 GB/T 11287—2000 中 3 . 2 . 1 规定的严酷等级为 Ⅰ 级的振动响应能力 。

　　4 . 7 . 1 . 2 振动耐久

　　设备应具有承受 GB/T 11287—2000 中 3 . 2 . 2 规定的严酷等级为 Ⅰ 级的振动耐久能力 。

　　6

　　GB/T 22390 . 3—2008

　　4 . 7 . 2 冲击

　　4 . 7 . 2 . 1 冲击响应

　　设备应具有承受 GB/T 14537—1993 中 4 . 2 . 1 规定的严酷等级为 Ⅰ 级的冲击响应能力 。

　　4 . 7 . 2 . 2 冲击耐久

　　设备应具有承受 GB/T 14537—1993 中 4 . 2 . 2 规定的严酷等级为 Ⅰ 级的冲击耐久能力 。

　　4 . 7 . 3 碰撞

　　设备应具有承受 GB/T 14537—1993 中 4 . 3 规定的严酷等级为 Ⅰ 级的碰撞能力 。

　　4 . 8 电磁兼容要求

　　4 . 8 . 1 抗扰度要求

　　4 . 8 . 1 . 1 外壳端口抗扰度要求

　　外壳端口抗扰度要求应符合 DL/Z 713—2000 第 6 章的规定(见表 2) 。

　　表 2

　　试验

　　电磁环境现象

　　参考标准

　　试验等级

　　试验值

　　1 . 1

　　工频磁场

　　GB/T 17626 . 8—2006

　　5

　　100 A/m,连续

　　1 000 A/m , 1 s

　　1 . 2

　　脉冲磁场

　　GB/T 17626 . 9—1998

　　5

　　1 000 A/m

　　1 . 3

　　阻尼振荡磁场

　　GB/T 17626 . 10—1998

　　5

　　100 A/m

　　1 . 4

　　射频辐射电磁场

　　80 MHz ~ 1 000 MHz

　　GB/T 17626 . 3—1998

　　3

　　10 V/m

　　1 . 5

　　静电放电

　　GB/T 17626 . 2—2006

　　3

　　6 kV,接触放电

　　8 kV,空气放电

　　4 . 8 . 1 . 2 信号端口抗扰度要求

　　信号端口抗扰度要求应符合 DL/Z 713—2000 第 6 章的规定(见表 3) 。

　　表 3

　　试验

　　电磁环境现象

　　参考标准

　　本地连接

　　现场连接

　　连接至高压设备

　　连接至通信设备

　　等级

　　试验值

　　等级

　　试验值

　　等级

　　试验值

　　等级

　　试验值

　　2 . 1

　　浪涌(冲击)线对地

　　线对线

　　GB/T 17626 . 5

　　—1999

　　2

　　1

　　1 kV

　　0 . 5 kV

　　3

　　2

　　2 kV

　　1 kV

　　4

　　3

　　4 kV

　　2 kV

　　4

　　3

　　4 kV

　　2 kV

　　2 . 2

　　阻尼振荡波共模

　　差模

　　GB/T 17626 . 12

　　—1998

　　—

　　—

　　2

　　1 kV

　　0 . 5 kV

　　3

　　2 . 5 kV

　　1 kV

　　3