GB/T 22390.5-2008 高压直流输电系统控制与保护设备 第5部分：直流线路故障定位装置

　　ICS 29 . 240 . 0 1 K 45

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 22390 . 5—2008

　　高压直流输电系统控制与保护设备

　　第 5 部分：直流线路故障定位装置

　　Controlandprotection equipmentofhigh-voltage directcurrent(HVDC)

　　transmission system—part5：DC line faultlocation

　　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 . 5—2008

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　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 8

　　6 检验规则 10

　　7 标志 、标签 、使用说明书 11

　　8 包装 、运输 、贮存 13

　　9 供货的成套性 13

　　10 质量保证 13

　　Ⅰ

　　GB/T 22390 . 5—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 5 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：北京网联直流工程技术有限公司 、南京南瑞继保电气有限公司 、许继集团有限公司 、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：韩伟 、李岩 、李志勇 、王明新 、张民 。

　　本部分首次发布 。

　　Ⅲ

　　GB/T 22390 . 5—2008

　　高压直流输电系统控制与保护设备第 5 部分：直流线路故障定位装置

　　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线路故障定位装置的技术要求 、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线路故障定位装置(以下简称装置)。

　　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/T 2900 . 49 电工术语 电力系统保护(GB/T 2900 . 49—2004 , IEC 60050(448) :1995 , IDT) 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 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 (idt IEC 61000-4-6:1996)

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

　　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 . 5—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/T 663—1999 220 kV ~ 500 kV 电力系统故障动态记录装置检测要求

　　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 2900 . 49 和 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%(装置内部既不应凝露，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 、装置应有防爆措施 。

　　4 . 1 . 4 . 3 户内装置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 环境温度的极端范围极限值

　　装置的环境温度的极限值为-25 ℃和 +70 ℃ 。在运输 、贮存和安装条件下，不施加激励量的装置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装置，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 . 5—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 装置的功能

　　4 . 3 . 1 一般要求

　　装置应能连续地检测出两极直流线路上任一点发生的接地故障和线间短路故障，并及时 、准确地对故障进行符合测距精度要求的定位 。

　　装置应能通过与直流保护的配合(例如，由直流线路保护启动故障定位)或故障信息分析(例如小波测距)正确地识别所监视线路的故障，有效地防止系统的误起动和漏检 。

　　4 . 3 . 2 配置要求

　　装置应与站内其他设备相对独立 。

　　在每一故障探测点，需要对故障被检电气量时刻进行高精度的定时 。定时信号应采用全球定位系统的时间标志信号 。每个探测位置应能接收到全球定位系统发出的信号 。

　　换流站的每极直流线路上，应安装故障电气量探测装置 。此探测装置在故障电气量到达后的 1 μs内应检知故障，或者作出故障检测时滞与故障点距测点的距离的函数关系 。此函数关系将用来调整故障电气量到达的时刻，故障探测时滞应在现场调试中通过试验校准 。

　　位于开关场内的故 障 探 测 装 置 应 设 计 成 无 源，即 不 需 要 任 何 电 源 。 故 障 探 测 装 置 应 可 靠 、易 于维护 。

　　安装在户外的故障量探测装置应装在具有一定防护能力的外壳中 。

　　4 . 3 . 3 软件要求

　　软件应使用高级语言编写，应具有菜单化功能 。软件应能对各子系统的状态进行监视，异常时应向换流站运行人员发出报警信号 。应保存故障定时信息及故障报警信息，以免丢失 。

　　装置应具有自起动和远方起动功能 。

　　故障所处位置和故障发生的时间应分别在两个换流站的装置上和换流站监控系统上显示并打印 。显示方式应是铁塔号码及故障点到该换流站的距离 。

　　装置应具有自检功能 。 自检范围应包括全部软件和各子系统的功能，但不包括户外的探测装置 。故障信息的存储和处理任务优先级应为最高，优先于运行人员操作及数据存档任务等 。

　　4 . 3 . 4 接口要求

　　检测信号应使用光缆传送到位于室内的接收装置 。应对信号在光纤中和接收装置中的传送和处理时间进行测量，并且用这个时延对检测到的故障电气量时刻进行修正 。

　　故障探测装置各 子 系 统 之 间 的 通 信 协 议 应 使 用 工 业 标 准 或 其 他 广 泛 使 用 的 协 议，如 RS485 及HPIB 。

　　装置应能通过站内的信息管理子站上传信息(如至远方调度中心)。

　　4 . 4 装置的技术性能

　　4 . 4 . 1 可靠性要求

　　装置的定位精度不应受线路参数 、互感器误差 、运行方式变化 、故障位置 、故障类型 、塔间导线弧垂 、大地电阻率以及任何干扰因素的影响 。

　　探测装置不应影响保护装置和系统的正常运行 。装置自身故障时(包括电源消失 、死机 、软硬件故障等)应能发出可保持的就地信号，并能向本端的换流站监控系统发送信号 。

　　故障探测装置应能适应直流输电系统的各种运行方式，且能可靠工作 。若故障探测装置附近发生故障，在线路被充电到比保护耦合设备的直流线路避雷器的雷电冲击保护水平还高 25%的情况下，此故障探测装置也不应损坏 。

　　换流站两端的探测装置应能连续地通信 。在失去与远方测点之间通信的情况下，应能正确地记录

　　3

　　GB/T 22390 . 5—2008

　　和修正故障定时信息并报警 。应提供手动计算功能，可运行人员手动输入的本地和远方测点测到的故障定位信息，自动计算出故障位置 。

　　4 . 4 . 2 性能指标

　　装置对故障电气量的时间标记误差不应超过 ±200 mμs( ±200 ns) 。

　　装置的故障定位精度不应超过 ±0 . 5 km 或一个塔距 。

　　检测到一个由于线路故障引起的浪涌信号后，故障探测装置应能收集 、存储必要的信息，并能连续地检测下一个故障 。

　　通信通道正常 时，装 置 检 知 故 障 后，应 完 成 必 要 信 息 的 交 换 和 对 故 障 位 置 的 计 算，时 间 不 超 过1 min 。

　　4 . 5 热性能要求

　　4 . 5 . 1 最高允许温度

　　在正常状态或单一故障状态下，任何加热都不应导致危险 。在最高环境温度下使用的最高允许温度不应超过表 1 的规定，绕组的绝缘材料的温度不应超过表 2 的值，所规定的温度应为元件或材料表面或其内部最热点的温度 。

　　表 1

　　正常使用时可接触部件

　　最高温度ab /℃

　　金属

　　非金属

　　仅在短时间内持握或接触的手柄 、旋钮 、把手等

　　60

　　85

　　正常使用时连续持握的手柄 、旋钮 、把手等

　　55

　　75

　　可能被接触的设备外表面

　　70

　　80

　　可能被接触的设备内部部件

　　70

　　80

　　a 对于不大可能触及 、尺寸不大于 50 mm 的区域，允许其温度达 100 ℃ 。

　　b 如果不大可能被无意中触及，且该部件有热警示标记，则可允许其温度超过这些限值 。

　　表 2

　　绝缘等级

　　正常状态/℃

　　单故障状态/℃

　　等级 A

　　105

　　150

　　等级 B

　　130

　　175

　　等级 E

　　120

　　165

　　等级 F

　　155

　　190

　　等级 H

　　180

　　210

　　注 1 ：如果绕组的温度由热电偶测定，则这些值应降低 10 ℃ ,除非是电动机或内含热电偶的绕组 。

　　注 2：此条款与短期过载无关 。

　　4 . 5 . 2 短时耐热

　　装置的短时耐热能力由企业产品标准规定 。

　　装置经受过电流或过电压试验后，应无绝缘破坏 、线圈及结构零件无永久变形和损坏，装置的绝缘及有关性能应符合企业产品标准的规定 。

　　4 . 6 功率消耗

　　装置的功率消耗由企业产品标准规定 。

　　4

　　GB/T 22390 . 5—2008

　　4 . 7 绝缘性能

　　4 . 7 . 1 绝缘电阻

　　4 . 7 . 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);

　　b) 各独立电路之间(每一独立电路的端子互联)。

　　4 . 7 . 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 . 7 . 2 介质强度

　　具体的被试电路及介质强度试验值见表 3 ,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 3 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,装置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 . 7 . 3 冲击电压

　　4 . 7 . 3 . 1 冲击电压试验部位

　　a) 同 4 . 7 . 1 . 1 a) ;

　　b) 同 4 . 7 . 1 . 1 b) 。

　　4 . 7 . 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 . 7 . 3 . 3 结果评定

　　承受冲击电压试验后，装置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 . 8 耐湿热性能

　　装置在最高温度为 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 . 7 . 1 . 1 规 定 部 位 的 绝 缘 电 阻，应 不 小 于 1 . 5 MΩ, 测 试4 . 7 . 2 规定部位的介质强度，试验电压为规定值的 75% 。

　　5

　　GB/T 22390 . 5—2008

　　4 . 9 机械性能

　　4 . 9 . 1 振动(正弦)

　　4 . 9 . 1 . 1 振动响应

　　装置应具有承受 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 . 9 . 1 . 2 振动耐久

　　装置应具有承受 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 。

　　4 . 9 . 2 冲击

　　4 . 9 . 2 . 1 冲击响应

　　装置应具有承受 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 . 9 . 2 . 2 冲击耐久

　　装置应具有承受 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 . 9 . 3 碰撞

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

　　4 . 10 电磁兼容要求

　　4 . 10 . 1 抗扰度要求

　　4 . 10 . 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 4) 。

　　表 4

　　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 . 10 . 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 5) 。

　　表 5

　　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