GB/T 36559-2018 高压直流输电用晶闸管阀

　　ICS 29 . 200 K 46

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 36559—2018

　　高压直流输电用晶闸管阀

　　ThyristorvalvesforHVDCtransmission

　　2018-07-13 发布 2019-02-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 36559—2018

　　GB/T 36559—2018

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国电器工业协会提出。

　　本标准由全国电力电子系统和设备标准化技术委员会(SAC/TC 60)归口 。

　　本标准起草单位：西安西电电力系统有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、西安高压电器研究院有限责任公司、西安电力电子技术研究所、中电普瑞电力工程有限公司、中国电力科学研究院、南京南瑞继保电气有限公司、许继集团有限公司、清华大学、全球能源互联网研究院、武汉理工大学、西安派瑞功率半导体变流技术股份有限公司、西安西电开关电气有限公司、平高集团有限公司、安徽省电力公司电力科学研究院、西安西电电气研究院有限责任公司。

　　本标准主要起草人：娄彦涛、黄莹、周会高、蔚红旗、栾洪洲、方太勋、杨晓辉、马元社、冯宇、田方、张翔、范彩云、曾嵘、郭高朋、张静、朱国荣、李凌飞、胡治龙、韩晓东、张刚琦、李振军、张腾、王向克、董添华、杨为、李宾宾、王弋飞。

　　GB/T 36559—2018

　　高压直流输电用晶闸管阀

　　1 范围

　　本标准规定了高压直流输电用晶闸管阀(以下简称晶闸管阀)的术语和定义、基本参数等级、使用条件、性能要求、试验以及包装、运输和贮存等内容。

　　本标准适用于水冷却、空气绝缘、户内安装的晶闸管阀。 其他类型的晶闸管阀也可参照使用。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 311 . 1 绝缘配合 第 1 部分：定义、原则和规则

　　GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件

　　GB/T 13498—2017 高压直流输电术语

　　GB/T 15291—2015 半导体器件 第 6 部分：晶闸管

　　GB/T 16927 . 1 高电压试验技术 第 1 部分：一般试验要求

　　GB/T 20989—2017 高压直流换流站损耗的确定

　　GB/T 20990 . 1—2007 高压直流输电晶闸管阀 第 1 部分：电气试验

　　GB 50150 电气装置安装工程电气设备交接试验标准

　　IEC 60700-2 : 2016 高压直流输电用晶闸管阀 第 2 部分：术语[Thyristor valves for high voltage direct current (HVDC) power transmission—Part 2 : Terminology]

　　3 术语和定义

　　GB/T 13498—2017 和 IEC 60700-2 : 2016 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 为了便于使用，以下重复列出了 GB/T 13498—2017 和 IEC 60700-2 : 2016 中的一些术语和定义。

　　3 . 1 晶闸管阀设计

　　3 . 1 . 1

　　晶闸管 thyristor

　　由三个或三个以上 PN结构成，能从断态转换到通态的双稳态半导体器件。

　　注 1 ：仅有三层但其开关特性类似于四层晶闸管的器件也可称为晶闸管。

　　注 2：“晶闸管”一词作为总称，涵盖了所有 PNPN类型的器件。 当不致误读或误解时，它可单独用于晶闸管家族中的任何成员。 尤其是“晶闸管”一词广泛用于反向阻断三极晶闸管(以前称为“可控硅”)。

　　注 3 ：晶闸管既可以是电触发也可以是光触发类型。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 1]

　　GB/T 36559—2018

　　3 . 1 . 2

　　电触发晶闸管 electricallytriggeredthyristor;ETT

　　通过给门极施加电脉冲信号触发晶闸管。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 2]

　　3 . 1 . 3

　　光触发晶闸管 lighttriggeredthyristor;LTT

　　通过给门极的感光区域施加光脉冲信号触发晶闸管。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 3]

　　3 . 1 . 4

　　晶闸管阀 thyristorvalve

　　采用晶闸管实现可控运行的完整组合的电子开关设备，正常情况下仅单向(正向)导电，在换流桥中，能实现换流臂功能。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 11]

　　3 . 1 . 5

　　单阀(单元)singlevalve(unit)

　　仅由一个阀组成的单个结构。

　　[GB/T 13498—2017,定义 6 . 4 . 1]

　　3 . 1 . 6

　　多重阀[单元]multiplevalve(unit);MVU

　　由多个阀叠装而成的单个结构。

　　注：多重阀单元的例子是分别用两个、四个、八个阀串联构成的双重阀、四重阀和八重阀。

　　[GB/T 13498—2017,定义 6 . 4 . 2]

　　3 . 1 . 7

　　阀 valve

　　可控或不可控运行的完整组合的电子开关设备，正常情况下仅单向(正向)导电，在换流桥中，能实现换流臂功能。

　　注：也使用“阀”作为换流阀的安装位置和部件词的定语，例如“阀厅”、“阀支架”。

　　[GB/T 13498—2017,定义 6 . 4]

　　3 . 1 . 8

　　阻尼回路 dampingcircuit;snubbercircuit

　　并联于晶闸管两端的回路(通常由串联的电阻器和电容器组成)，用于减小换相电压过冲幅值。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 4]

　　3 . 1 . 8 . 1

　　阻尼电容器 dampingcapacitor;snubbercapacitor

　　并联于晶闸管两端的电容器(通常和电阻器串联)，用于减小换相电压过冲幅值。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 4 . 1]

　　3 . 1 . 8 . 2

　　阻尼电阻器 dampingresistor;snubberresistor

　　并联于晶闸管两端的电阻器(通常和电容器串联)，用于限制晶闸管开通后阻尼电容器的放电电流幅值。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 4 . 2]

　　3 . 1 . 9

　　直流均压电阻器 DCgradingresistor

　　并联于晶闸管两端的电阻器，用于实现晶闸管级间的直流均压。

　　GB/T 36559—2018

　　注：在一些设计中，直流均压电阻器也可作为分压器的高压臂使用以监视晶闸管级两端的电压。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 5]

　　3 . 1 . 10

　　散热器 heatsink

　　内部流动有冷却介质的独立冷却元件，用于将晶闸管阀中晶闸管或其他发热器件所产生的热量传递给冷却介质。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 6]

　　3 . 1 . 1 1

　　晶闸管控制单元 thyristorcontrolunit

　　处于晶闸管级的电子单元，用于触发、保护和监视晶闸管。

　　注 1 ：也可使用其他术语：晶闸管电子单元，晶闸管触发检测单元或(晶闸管)门极单元。

　　注 2：在一些设计中，也使用晶闸管电压监测单元，其仅包含监测功能。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 7]

　　3 . 1 . 12

　　恢复期保护单元 recoveryprotectioncircuit

　　保护晶闸管免受恢复期内承受过高正向电压变化率而损坏的电子单元或器件。 在晶闸管处于恢复期区间时监视晶闸管两端正向电压变化率 du/dt，当超出保护值时直接触发晶闸管以达到保护的 目的。

　　注 1 ：恢复期保护单元可集成在晶闸管控制单元(3 . 1 . 12)或每个阀段(3 . 1 . 8)配置一个独立的恢复期保护单元。

　　注 2：恢复期保护功能也可集成在晶闸管自身而不需要任何外部保护电路。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 23]

　　3 . 1 . 13

　　硅堆 thyristorstack;thyristorclampedassembly

　　由超过一级的晶闸管和散热器交替堆叠，并由绝缘支撑装置拉紧的机械结构体。 压紧力通常由碟片弹簧施加。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 8]

　　3 . 1 . 14

　　(阀)晶闸管级(valve)thyristorlevel

　　阀的部件，由一个晶闸管或若干并联的晶闸管与紧靠它们的辅助设备及电抗器(如有)构成。

　　[GB/T 13498—2017,定义 6 . 9]

　　3 . 1 . 15

　　冗余晶闸管级 redundantthyristorlevels

　　晶闸管单阀中最大允许损坏的且不影响晶闸管阀安全运行的晶闸管级数，超出这一数量将需要停运阀以更换损坏的晶闸管或者接受更多晶闸管失效的风险。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 14]

　　3 . 1 . 16

　　冗余度 redundancy

　　冗余晶闸管级数与单阀总晶闸管级数的百分比。

　　3 . 1 . 17

　　阀电抗器 valvereactor

　　在阀中与晶闸管串联的电抗器，用于限制开通电流上升率和断态电压。

　　注 ：阀电抗器可串联在整个阀外，也可分布在阀内。

　　[GB/T 13498—2017,定义 6 . 17]

　　GB/T 36559—2018

　　3 . 1 . 18

　　阀段电容器 valvesectioncapacitor

　　连接在两级或更多晶闸管级和至少一台电抗器两端的电容器，用以确保暂态工况下的均压(如雷电和陡波前冲击)。

　　注：该术语也可称为“均压电容器”。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 16]

　　3 . 1 . 19

　　阀基电子设备 valvebaseelectronics;VBE

　　在地电位，控制系统与阀之间，提供电-光变换的电子设备单元。

　　[GB/T 13498—2017,定义 6 . 15]

　　3 . 1 . 20

　　触发系统 trigger(firing)system

　　给高电位晶闸管提供触发脉冲。

　　注：对于电触发晶闸管换流阀，触发电路包含 VBE 中的光发射装置、给单级晶闸管传送触发脉冲的光纤以及晶闸管控制单元中将光脉冲转化为施加给晶闸管的电触发脉冲的电子电路。 对于光触发晶闸管换流阀，光触发脉冲可使用多模星形耦合器直接分配到阀中的单级晶闸管中。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 22]

　　3 . 1 . 2 1

　　多模星形耦合器 multimodestarcoupler

　　无源光学装置，将一定数量的输入光信号转化成更多数量的输出光信号。

　　注：在一些设计中，被用来把从 VBE发出的光触发脉冲分配到一个阀段的晶闸管中。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 24]

　　3 . 1 . 22

　　阀冷却回路 valvecoolingcircuit

　　冷却管路的布置，用于将地电位的冷却介质输送到阀塔内，分配到晶闸管阀各部件并将吸收热量后的冷却介质返送回地电位的回路。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 25]

　　3 . 1 . 23

　　阀冷却系统 valvecoolingsystem

　　将阀上的热量转移到环境中所使用到的所有设备，包括阀冷却回路加循环泵或风扇、去离子和过滤设备、热交换器、连接管道和处于地电位的控制系统。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 26]

　　3 . 1 . 24

　　均压电极 gradingelectrodes

　　嵌入在冷却回路中的耐腐蚀电极，安装在合适的位置且连接到合适的电位，用于控制冷却介质中的漏电流以避免由电势差所产生的局部放电。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 27]

　　3 . 1 . 25

　　晶闸管组件 thyristormodule

　　阀的部件，由多个晶闸管与紧靠它们的辅助设备机械组合构成，但不包括阀电抗器。

　　注 ：晶闸管组件是阀结构中维修时可整体更换的部件。

　　[GB/T 13498—2017,定义 6 . 7]

　　GB/T 36559—2018

　　3 . 1 . 26

　　阀组件 valvemodule

　　由许多晶闸管和它们的临近附件及阀电抗器机械装配组成的阀部件。

　　[GB/T 13498—2017,定义 6 . 11]

　　3 . 1 . 27

　　电抗器组件 reactormodule

　　阀的部件，用于某些阀的设计，系单个或多个电抗器的机械组合。

　　注 ：电抗器组件可是阀的结构中的元件。

　　[GB/T 13498—2017,定义 6 . 8]

　　3 . 1 . 28

　　阀支架 valvesupport

　　阀的起机械支撑和对地电气隔离作用的阀部件。

　　[GB/T 13498—2017,定义 6 . 13]

　　3 . 1 . 29

　　阀结构 valvestructure

　　安装阀晶闸管级的实体结构部件。

　　[GB/T 13498—2017,定义 6 . 14]

　　3 . 1 . 30

　　阀层 valvetier

　　单阀或多重阀的一层，由一个或多个阀组件组成。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 6 . 33]

　　3 . 1 . 3 1

　　阀塔 valvetower

　　单阀或多重阀单元与阀支架组成的结构体。

　　3 . 2 晶闸管阀电压、电流和其他参数

　　3.2.1

　　(阀)正向电压(valve)forwardvoltage

　　阳极相对于阴极为正时，加在阀或臂的阳极与阴极端子间的电压(参见附录 A) 。

　　[GB/T 13498—2017,定义 7 . 7]

　　3.2.2

　　(阀)反向电压(valve)reversevoltage

　　阳极相对于阴极为负时，加在阀或臂的阳极与阴极端子间的电压(参见附录 A) 。

　　[GB/T 13498—2017,定义 7 . 8]

　　3.2.3

　　(阀)断态电压(valve)off-statevoltage

　　在非导通状态期间，阀端子间呈现的正向电压。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 8 . 7]

　　3.2.4

　　(阀)导通期(valve)conductioninterval

　　阀在一个周期内处于导通状态的持续时间(参见附录 A) 。

　　[GB/T 13498—2017,定义 7 . 25]

　　GB/T 36559—2018

　　3.2.5

　　(阀)阻断期(valve)blockinginterval

　　阀在一个周期内处于非导通状态的持续时间(参见附录 A) 。

　　[GB/T 13498—2017,定义 7 . 26]

　　3.2.6

　　(阀)正向阻断期(valve)forwardblockinginterval

　　阻断期的一部分，可控阀在此期间处于正向阻断状态(参见附录 A) 。

　　[GB/T 13498—2017,定义 7 . 27]

　　3.2.7

　　(阀)反向阻断期(valve)reverseblockinginterval

　　阻断期的一部分，阀在此期间处于反向阻断状态(参见附录 A) 。

　　[GB/T 13498—2017,定义 7 . 28]

　　3 . 3 晶闸管阀控制

　　3.3.1

　　触发 firing;triggering

　　在相应的控制作用下阀或单个晶闸管建立正向电流。

　　[GB/T 13498—2017,定义 7 . 12]

　　3.3.2

　　(阀)控制脉冲(valve)controlpulse

　　在其整个持续期间允许触发阀的脉冲。

　　[GB/T 13498—2017,定义 7 . 13]

　　3.3.3

　　(阀)触发脉冲(valve)firingpulse

　　启动阀触发的脉冲，通常源于阀控制脉冲。

　　[GB/T 13498—2017,定义 7 . 14]

　　3.3.4

　　触发(延迟)角 trigger(delay)angle

　　α

　　从理想正弦换相电压正向过零点至正向电流导通开始时刻的时间，以电角度度量。 [GB/T 13498—2017,定义 7 . 20]

　　3.3.5

　　关断角 extinctionangle

　　丫

　　从电流导通结束至理想正弦换相电压的下一个过零点的时间，以电角度度量。

　　注：关断角 丫 与触发超前角β 及换相角μ 的关系为：丫=β-μ。

　　[GB/T 13498—2017,定义 7 . 23]

　　3 . 4 晶闸管阀保护

　　3.4.1

　　阀避雷器 valvearrester

　　在单个阀两端跨接的避雷器。

　　[GB/T 13498—2017,定义 6 . 18]

　　GB/T 36559—2018

　　3.4.2

　　阀保护触发 valveprotectivefiring

　　通过触发晶闸管使其导通来保护晶闸管的方法，避免其承受过高的正向电压、电压变化率或者反向恢复期内的正向电压。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 10 . 2]

　　3.4.3

　　正向过电压保护 forwardovervoltageprotection

　　阀保护性触发，以应对正向过电压。

　　注：一些晶闸管包含完整的保护功能，通过可控的 自触发来应对正向过电压。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 10 . 3]

　　3.4.4

　　du/dt保护 du/dtprotection

　　阀保护性触发，以应对过高的断态电压上升率。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 10 . 6]

　　3.4.5

　　恢复期正向保护 forwardrecoveryprotection

　　阀保护性触发，以应对反向恢复期承受正向电压。

　　[IEC 60700-2:2016,定义 10 . 7]

　　4 额定直流电压和额定直流电流等级

　　4 . 1 直流电压额定值等级

　　额定直流电压值(kV)宜在下列数值中选取，具体值由制造商或承包商和用户协商确定。

　　50,63,80,100,125(120) ,160(166 . 7) ,200,250,315,400,500,630(660) , 800 , 1 000(1 100) , … … 。

　　4 . 2 直流电流额定值等级

　　额定直流电流值(A)宜在下列数值中选取，具体值由制造商或承包商和用户协商确定。

　　500,630,800(750) , 1 000 , 1 250(1 200) , 1 600(1 800) , 2 000 , 2 500 , 3 150(3 000)(3 125)(3 200) , 4 000(4 500) , 5 000(5 455) , 6 300(6 250) , … … 。

　　注 ：以上额定值是参考 GB/T 3859 . 1 的要求，结合已有直流工程的电压、电流等级在 R10 数系中选取的，括号中的数值为已有工程的实际值。

　　5 使用条件

　　5 . 1 阀厅环境条件

　　阀厅海拔一般不超过 1 000 m,若超过 1 000 m, 晶闸管阀设计时应按照 GB/T 311 . 1 的规定进行海拔修正。

　　阀厅内要求包括：

　　— 全封闭户内，微正压(通常不超过 50 Pa),带通风和空调;

　　— 长期运行温度范围：10 ℃ ~50 ℃ ;

　　— 最高温度：60 ℃ ;

　　— 最低温度：5 ℃ ;

　　GB/T 36559—2018

　　— 长期运行相对湿度：50% ;

　　— 最大相对湿度：60%。

　　5 . 2 VBE运行环境条件

　　VBE运行环境应符合以下要求：

　　— 温度：5 ℃ ~40 ℃ ;

　　— 相对湿度：5%~85% 。

　　5 . 3 抗震要求

　　晶闸管阀设计应考虑换流站站址的地震条件。

　　5 . 4 特殊使用条件

　　对于超出 5 . 1~5 . 2 的使用条件，具体由制造商或承包商和用户协商确定。

　　6 性能要求与参数

　　6 . 1 -般要求

　　晶闸管阀应具有承受正常运行电压和电流的能力，还应具有承受由于晶闸管阀的触发系统误动或站内各部分故障或交流系统故障造成的冲击电压和电流的能力。

　　晶闸管阀应设计成故障容许型。 在两次计划检修之间的运行周期内，晶闸管阀元部件的故障或损坏不会造成更多晶闸管级的损坏。

　　晶闸管阀应采用低噪声元件，以降低晶闸管阀在运行时的噪声水平。

　　晶闸管阀设计应考虑：

　　— 晶闸管阀主要组成元件(参见附录 B)的类型、参数和数量(包含冗余)：晶闸管、阻尼回路的阻尼电阻器和阻尼电容器、阀电抗器、晶闸管控制单元、恢复期保护单元(若有)、多模星型耦合器(若有)、阀段电容器(若有)、阀避雷器(若有)、直流均压电阻器等;

　　— 阀塔安装方式：悬吊式/支撑式;

　　— 阀塔结构：双重阀/四重阀、外形尺寸、重量等;

　　— 晶闸管阀电压耐受应力：包括正常和故障情况下的电压耐受能力;

　　— 电压不均匀分布系数：晶闸管阀内晶闸管级之间在交流电压、直流电压、操作冲击电压、雷电冲击电压和陡波前冲击电压下的电压不均匀分布系数;

　　— 晶闸管阀电流应力：包括额定电流、过负荷电流、故障电流等;

　　— 晶闸管阀损耗：包括额定损耗、过负荷损耗、空载损耗等;

　　— 晶闸管阀保护：包括避雷器保护、正向过电压保护、反向恢复期保护等;

　　— 阀基电子设备控制、监视和保护设计;

　　— 晶闸管阀冷却系统型式和相关技术参数：包括进水温度、出水温度、冷却容量、冷却水流量等。

　　6 . 2 晶闸管要求

　　晶闸管的性能应符合以下要求：

　　— 晶闸管阀所采用的晶闸管应通过型式试验，其各种特性已得到验证;

　　— 晶闸管应具有独立承担系统条件下的额定电流、过负荷电流和各种暂态冲击电流的能力。晶闸管阀制造商或承包商应向用户提供表 1 所列技术参数。

　　GB/T 36559—2018

　　表 1 晶闸管技术参数

　　GB/T 36559—2018

　　6 . 3 机械性能要求

　　机械性能应遵守 GB/Z 30424—2013 中 6 . 4 . 2 的规定，且晶闸管阀制造商或承包商应向用户提供相关设计参数值，设计参数见表 2 。

　　表 2 机械结构参数

　　6 . 4 电气性能要求

　　6 . 4 . 1 电压耐受能力

　　晶闸管阀在绝缘性能设计时其阀支架、多重阀单元和单阀应具有足够的交流电压、直流电压和操作冲击电压、雷电冲击电压、陡波前冲击电压的耐受能力，局部放电量应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 的第 6章 ～第 8 章的规定。

　　晶闸管阀在进行耐压设计时应考虑足够的安全裕度，确定安全裕度应考虑电压不均匀分布系数、过电压保护水平的分散性以及其他晶闸管阀内非线性因素对晶闸管阀耐压能力的影响。 电压不均匀分布系数的设计值应在绝缘型式试验中进行验证，电压不均匀分布系数试验值按照所有测量晶闸管级的电压峰值最大值除以所有测量晶闸管级的电压峰值平均值确定，测量晶闸管级的数量不少于 4 个，测量晶闸管级电压的位置可由制造商或承包商和用户协商确定。 电压不均匀分布系数试验值不应高于设计值。

　　如有必要，每个单阀应装设避雷器对晶闸管阀提供正向和反向过电压保护，限制单次或重复的动态过电压峰值。

　　对于两端并联有金属氧化物避雷器的单阀，通常假定所有冗余晶闸管级数都损坏，单阀仍应具有以下安全裕度：

　　— 对于操作冲击电压，超过避雷器保护水平的 10%~15% ;

　　— 对于雷电冲击电压，超过避雷器保护水平的 10%~15% ;

　　GB/T 36559—2018

　　— 对于陡波前冲击电压，超过避雷器保护水平的 15%~20%。

　　在晶闸管阀处于短时过负荷运行的最高结温，且逆变侧晶闸管阀处在换相后的恢复期时，晶闸管阀应能耐受关断时产生的正向暂态电压峰值。 保护触发电压水平应高于正向暂态电压峰值。

　　晶闸管阀制造商或承包商应向用户提供表 3 所列的技术参数。

　　表 3 运行状态和电压参数

　　6 . 4 . 2 通流能力

　　晶闸管阀应具有承受额定电流、过负荷电流和各种暂态过电流的能力。 对于由故障引起的暂态过电流，应具有如下承受能力：

　　a) 带后续闭锁的短路电流承受能力遵守 GB/Z 30424—2013 中 6 . 4 . 3 . 2 . 1 的规定，短路电流峰值、持续时间及后续闭锁正向过电压值应根据系统研究结果确定;

　　GB/T 36559—2018

　　b ) 不带后续闭锁的短路电流承受能力遵守 GB/Z 30424—2013 中 6 . 4 . 3 . 2 . 2 的规定，短路电流峰值、持续时间和波峰数应根据系统研究结果确定;

　　c) 附加短路电流承受能力遵守 GB/Z 30424—2013 中 6.4.3.2.3 的规定。

　　晶闸管阀制造商或承包商应向用户提供表 4 和表 5 所列的技术参数。

　　表 4 过负荷能力

　　表 5 通流能力

　　GB/T 36559—2018

　　表 5(续)

　　6 . 4 . 3 交流故障下的运行能力

　　晶闸管阀设计应考虑交流故障下的运行能力。 在交流系统故障使得换流站交流母线所测量到的三相平均整流电压值大于额定电压的 30%,但小于规定的端最低连续运行电压并持续 1 s 的时段内，晶闸管阀应能连续稳定运行。

　　在发生严重的交流系统故障，使得换流站交流母线三相平均整流电压测量值为额定值的 30%或低于 30%时，如果可能，应通过继续触发晶闸管阀维持直流电流以某一幅值运行，从而改善高压直流系统的恢复性能。 如果为了保护高压直流设备而需要闭锁晶闸管阀并投入旁通对，则晶闸管阀应能在换流站交流母线三相整流电压恢复到额定值的 40%之后的 20 ms 内解锁。

　　6 . 4 . 4 大角度运行能力

　　晶闸管阀应具有一定的大角度运行能力，以满足直流系统运行的需要。 大角度运行的运行状态(整流运行/逆变运行)、触发角度、直流电压和直流电流应根据系统研究确定，晶闸管阀制造商或承包商应向用户提供表 6 所列技术参数。

　　表 6 大角度运行参数

　　GB/T 36559—2018

　　6 . 5 触发方式

　　晶闸管阀可采用电触发晶闸管或光触发晶闸管。 晶闸管阀触发回路中储能装置的设计应确保在6 . 4 . 3 所述的交流系统故障期间能持续向晶闸管提供触发脉冲，确保晶闸管安全导通。

　　6 . 6 晶闸管阀损耗

　　6 . 6 . 1 概述

　　晶闸管阀的损耗按照一个单阀(即一个桥臂)为单位来计算。

　　晶闸管阀损耗包括运行损耗、空载损耗。 运行损耗是在换流站已经带电，晶闸管阀在给定负载水平下运行时设备产生的损耗。 空载损耗是在换流站已经带电，晶闸管阀处于闭锁状态，立即带负载所需的辅助设备和站用电设备已经投入运行状态下晶闸管阀产生的损耗。

　　6 . 6 . 2 运行损耗

　　运行损耗要求应遵守 GB/T 20989—2017 中 5.1.1~5.1.9 的规定。

　　6 . 6 . 3 空载损耗

　　空载损耗要求应遵守 GB/T 20989—2017 中 5 . 1 . 11 的规定。

　　晶闸管阀制造商或承包商应向用户提供表 7 所列的技术参数。

　　表 7 单阀损耗

　　6 . 7 冗余度和可靠性要求

　　每个单阀中应有冗余晶闸管级，作为两次计划检修之间的运行周期内损坏元件的备用。 晶闸管级的损坏数量是指晶闸管阀中晶闸管元部件或相关元件的损坏导致该晶闸管级短路，在功能上减少了晶闸管阀中晶闸管级的有效数量。

　　冗余晶闸管级的确定应保证：

　　a) 在两次计划检修之间的运行周期内不必进行任何晶闸管更换(在此运行周期开始时没有损坏

　　GB/T 36559—2018

　　的晶闸管);

　　b ) 各晶闸管阀中的冗余晶闸管级数应不小于运行周期内损坏的晶闸管级数的期望值的 2 . 5 倍或不少于 3 级 。

　　晶闸管损坏级数的期望值应在晶闸管和相关部件的损坏率估计值的基础上，按独立随机损坏模型进行计算。 晶闸管及相关元部件的损坏率估计值应根据同类应用条件下同类设备的运行经验选取。

　　晶闸管级年故障率应不大于 0 . 2%。 该故障率包括由晶闸管和相关辅助元件误动作引起的故障。晶闸管阀制造商或承包商应向用户提供表 8 所列的技术参数。

　　表 8 晶闸管阀可靠性

　　6 . 8 冷却系统要求

　　以下仅给出晶闸管阀冷却系统的一般性要求，具体按照 GB/T 30425—2013 的要求执行。

　　冷却系统分为内冷却系统和外冷却系统。 内冷却系统又称为一次循环水系统，主要用来吸收晶闸管及其辅助元件产生的热量。 外冷却系统的主要功能是对一次循环水系统进行冷却。

　　晶闸管阀应明确冷却系统的电导率、流量和进阀水温等相关技术要求，以保证晶闸管阀良好的运行性能和可用率。 在处于最恶劣环境温度和运行条件下，冷却系统应能提供足够的冷却能力，以保证在各种运行条件下有效冷却晶闸管阀。

　　冷却系统设计应避免出现空气水泡，防止由此而引起流速的暂时干扰。 冷却系统应尽量减少微粒物(如铁锈、灰尘、塑料)进入晶闸管阀。 冷却系统的设计应保证尽可能不需解开冷却管路连接就能更换晶闸管，而更换晶闸管组件时需要解开的接头数目应尽量少。 冷却管路应配置适当数量的均压电极用

　　GB/T 36559—2018

　　于控制冷却介质中的漏电流。 冷却系统的设计还应尽量减少在运行和维修时的漏水量。

　　内冷却系统的冷却介质为去离子水，晶闸管阀内冷却系统主要设备包括(但不限于)：循环水泵、去离子装置、除气罐(若有)、膨胀定压罐(或高位膨胀定压水箱)、机械式过滤器、补充水泵、电加热装置、配电及控制保护设备。

　　外冷却系统应采用空气冷却器、空气冷却器串联闭式冷却塔或闭式冷却塔装置的方式，具体根据工程情况由制造商或承包商和用户协商确定。

　　晶闸管阀的冷却控制和保护应能在各种运行条件下确保冷却系统安全、正确、可靠地运行。 它应采用基于温度控制的闭环控制模式，对晶闸管阀实施有效的冷却，同时还应能准确检测冷却系统的各种故障，并正确产生报警或跳闸信号。 冷却控制和保护系统应采用完全双重化的设计，具有完善的 自 检功能。

　　晶闸管阀制造商或承包商应向用户提供表 9 所列的技术参数。

　　表 9 冷却系统基本参数

　　GB/T 36559—2018

　　表 9(续)

　　6 . 9 控制、监视和保护要求

　　6 . 9 . 1 控制系统要求

　　阀基电子设备应保证晶闸管阀在一次系统正常或故障条件下正确工作。

　　在交流系统故障期间，阀基电子设备应能维持晶闸管阀的触发，或在故障清除瞬间保证晶闸管阀正确运行，并在规定时间内恢复直流系统的输送功率，以降低交流系统的恢复过电压并改善系统稳定性。

　　当直流通信系统(如果有)完全停运时，阀基电子设备也应能对晶闸管阀实施有效的控制，不能因为控制不当而对直流系统在上述交流系统故障期间的性能和故障后的恢复特性产生影响。

　　阀基电子设备应能接收直流极控制保护系统发出的并行控制脉冲，并实时向直流极控制保护系统提供晶闸管阀的开通或关断状态。

　　阀基电子设备应实现完全冗余配置。 处于跳闸回路或具备控制功能的板卡应可自检并能产生报警信息。

　　每套阀基电子设备应由两路完全独立的电源同时供电，且工作电源与信号电源分开，一路电源失电，不影响阀基电子设备的工作。

　　6 . 9 . 2 监视要求

　　在直流极控制保护系统对阀厅空气条件监视的同时，晶闸管阀冷却系统应监视阀厅的温度和湿度。

　　晶闸管阀冷却系统应配置漏水监测等监视和保护功能，能监视到晶闸管阀冷却系统的故障并发出警报，必要时发出跳闸信号，闭锁换流器防止晶闸管阀损坏。

　　阀基电子设备应具有在换流站控制室内对晶闸管进行远方监测的功能，以便确认每一晶闸管级的状态，并指示任何晶闸管级损坏的位置。

　　在任何一个单阀中所有的冗余晶闸管级全部损坏时，监视设备应发出报警信号。 如果有更多的晶闸管级损坏，可能导致运行中的晶闸管阀面临更严重的损坏时，应向直流极控制保护系统发出信号使换流器闭锁。

　　6 . 9 . 3 保护特性要求

　　出于对晶闸管阀安全的考虑，在单阀中晶闸管的损坏数超过冗余数、阀基电子设备故障、阀漏水、冷却介质进阀温度过高等情况下，晶闸管阀基电子设备、阀冷控制保护装置应向直流极控制保护系统发出报警或请求跳闸保护。

　　除直流极控制保护功能对晶闸管阀保护作用外，晶闸管阀自身还应具有阀保护触发功能，通过晶闸管控制单元、恢复期保护单元或者晶闸管自身实现。

　　若有必要，每个单阀应装设避雷器，限制单次或重复的动态过电压峰值，并能把避雷器动作事件传递出去。

　　GB/T 36559—2018

　　晶闸管阀制造商或承包商应向用户提供表 10 所列的技术参数。

　　表 10 晶闸管阀保护参数

　　6 . 10 防火要求

　　晶闸管阀内的非金属材料应是阻燃性的，并具有自熄灭性能。 所有的塑料中应添加足够的阻燃剂，但不应降低材料的其他必备的物理特性，如机械强度和电气绝缘特性。 由于卤化溴燃烧后产生的物质具有高度的腐蚀性和毒性，不准许采用这种物质作为填充物。

　　晶闸管阀内应采用无油化设计。

　　晶闸管阀内的所有电子设备设计应合理，不存在产生过热和电弧的隐患，应使用安全可靠的、难燃的元部件，元件参数的选择应保留充分的裕度。

　　晶闸管阀设计应考虑尽量减少电气连接点的数量，在能采用焊接连接的地方尽量采用焊接方式，减少螺钉连接的数量，避免因螺钉连接不牢固而产生放电引起火灾。 即使使用螺栓连接，也应采用可靠的防松措施及阻燃措施。 每个电气连接点应牢固、可靠，避免产生过热和电弧。

　　晶闸管阀设计时应充分考虑其整体散热，避免产生局部热量集中情况。 晶闸管阀内所有元件额定值的选择都要从热性能和电气性能两方面考虑。

　　6 . 1 1 检修要求

　　晶闸管阀的设计应满足晶闸管阀的检修要求，且应易于清洁和更换晶闸管阀的各种元部件或组件。

　　从晶闸管阀闭锁到重新解锁，在规定的时间内应能更换晶闸管阀的零部件、一个组件或一个电抗器组件，该时间不包括倒闸操作时间，但包含确认故障元部件或组件所需要的时间。

　　7 试验

　　7 . 1 型式试验

　　7 . 1 . 1 型式试验实施导则

　　7 . 1 . 1 . 1 替代证明

　　替代证明应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 4 . 1 . 1 的规定。

　　GB/T 36559—2018

　　7 . 1 . 1 . 2 试验对象

　　试验对象应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 4 . 1 . 2 的规定，且在型式试验完成之后，晶闸管阀或组件应再进行一次例行试验。

　　7 . 1 . 1 . 3 试验顺序

　　试验顺序应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 4 . 1 . 3 的规定。

　　7 . 1 . 1 . 4 试验方法

　　按照 GB/T 16927 . 1 规定的试验方法执行。

　　7 . 1 . 1 . 5 试验环境温度

　　试验环境温度应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 4 . 1 . 5 的规定。

　　7 . 1 . 1 . 6 试验频率

　　试验频率应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 4 . 1 . 6 的规定。

　　7 . 1 . 1 . 7 试验报告

　　试验报告应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 4 . 1 . 7 的规定。

　　7 . 1 . 2 大气修正

　　大气修正应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 4 . 2 的规定。

　　7 . 1 . 3 冗余的处理

　　7 . 1 . 3 . 1 绝缘试验

　　绝缘试验应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 4 . 3 . 1 的规定。

　　7 . 1 . 3 . 2 运行试验

　　运行试验应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 4 . 3 . 2 的规定。

　　7 . 1 . 4 型式试验成功的判据

　　7 . 1 . 4 . 1 晶闸管级适用的判据

　　晶闸管级适用的判据应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 4 . 4 . 1 的规定。

　　7 . 1 . 4 . 2 整体阀适用的判据

　　整体阀适用的判据应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 4 . 4 . 2 的规定。

　　晶闸管阀型式试验项目应依据 GB/T 20990.1—2007 的第 6 章～第 13 章以及 GB/T 28563—2012的第 6 章 ～第 9 章进行，表 11 仅列出试验项目和试验依据。

　　GB/T 36559—2018

　　表 1 1 型式试验项目

　　7 . 2 例行试验

　　7 . 2 . 1 概述

　　例行试验包括组装部件的试验，这些部件包括阀、阀组件或它们的保护、控制和监测辅助电路部分。例行试验不包括阀、阀支架或阀结构中使用的独立部件的试验。

　　GB/T 36559—2018

　　7 . 2 . 2 试验目的

　　试验目的应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 14 . 1 的规定。

　　7 . 2 . 3 试验对象

　　试验对象应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 14 . 2 的规定。

　　7 . 2 . 4 试验要求

　　试验要求应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 14 . 3 的规定。

　　7 . 2 . 5 试验项目

　　晶闸管阀例行试验项目应依据 GB/T 20990 . 1—2007 的 14 . 4 进行，表 12 仅列出最基本的试验项 目和具体依据。

　　表 12 例行试验项目

　　7 . 3 抽样试验

　　7 . 3 . 1 晶闸管阀的抽样试验

　　若同类型的晶闸管阀以前进行了型式试验，且本次也进行了运行试验，则不必进行抽样试验;若本次未进行运行试验，抽样试验的必要性、试验项目和抽样率由制造商和用户协商确定。

　　7 . 3 . 2 晶闸管的抽样试验

　　抽样试验的内容和比例由制造商或承包商与用户协商确定。

　　7 . 4 现场试验

　　7 . 4 . 1 晶闸管阀设备试验

　　7 . 4 . 1 . 1 概述

　　制造商应按照 GB/T 20990 . 1—2007 的 14 . 4 及 GB 50150 进行现场试验。

　　7 . 4 . 1 . 2 视觉检查

　　视觉检查应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 14 . 4 . 1 的规定。

　　GB/T 36559—2018

　　7 . 4 . 1 . 3 接线检查

　　接线检查应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 14 . 4 . 2 的规定。

　　7 . 4 . 1 . 4 均压电路检查

　　均压电路检查应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 14 . 4 . 3 的规定。

　　7 . 4 . 1 . 5 触发检查

　　触发检查应遵守 GB/T 20990 . 1—2007 中 14 . 4 . 7 的规定。

　　7 . 4 . 1 . 6 阀基电子设备与换流站控制保护系统联调试验阀基电子设备应与直流控制保护系统进行联调试验。

　　7 . 4 . 2 晶闸管阀冷却设备试验

　　7 . 4 . 2 . 1 试验项目及依据

　　试验项目及依据应遵守 GB/T 30425—2013 中 8.1 表 2 中序号 1~5、8~9、11~12 的规定。

　　7 . 4 . 2 . 2 晶闸管阀冷却系统联调试验

　　为保证晶闸管阀冷却设备的可靠性，在晶闸管阀冷系统各单项试验合格后应进行整套系统连续运行试验。 试验时间由制造商或承包商和用户协商确定。 试验时，开启整机运行，调整管路各阀门，使主水流量、压力、电导率等达到并维持在额定值，观察电机、水泵等主要部件，在试验期间应无异常现象发生 。 晶闸管阀冷联调试验中应进行晶闸管阀冷保护定值校验及保护动作正确性验证。

　　晶闸管阀及内冷却系统、外冷系统应在投运前各自完成清洗及压力试验工作，连接后还应进行全面清洗。

　　8 包装、运输和贮存

　　8 . 1 包装

　　产品包装应符合 GB/T 13384 的规定。

　　随同产品包装一起提供的技术文件包括但不限于：

　　— 装箱清单;

　　— 产品合格证明;

　　— 产品安装使用说明书;

　　— 产品成套及备件一览表。

　　8 . 2 运输

　　晶闸管阀的运输应考虑温度、湿度及振动等方面的要求，保证安全可靠，具体包括：

　　a) 晶闸管阀本体：

　　— 温度：-40 ℃ ~+70 ℃ ;

　　— 相对湿度：< 95% ;

　　— 振动：在使用合适的包装后，晶闸管阀元部件设计应适应汽车运输、船运和空运的要求。制造商应提供设备的抗振程度，关键部分应采用振动记录设备。

　　GB/T 36559—2018

　　b ) 阀基电子设备：

　　— 温度：-40 ℃ ~+70 ℃ ;

　　— 相对湿度：5%~85% 。

　　8 . 3 贮存

　　晶闸管阀的贮存应考虑温度、湿度及空气压力等方面的要求，具体包括：

　　a) 晶闸管阀本体：

　　— 温度：5 ℃ ~50 ℃ ;

　　— 相对湿度：5%~85%( <60% 如果未拆封，特别是备品) ;

　　— 空气压力：70 kPa~106 kPa。

　　b ) 阀基电子设备：

　　— 温度：-25 ℃ ~+55 ℃ ;

　　— 相对湿度：5%~85%(未拆封的备品备件贮存湿度<60%) 。

　　GB/T 36559—2018

　　附 录 A

　　(资料性附录)典型阀电压波形

　　典型阀电压波形见图 A. 1 。

　　a)整流运行

　　GB/T 36559—2018

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　晶闸管阀组成举例

　　晶闸管阀组成的典型例子见图 B. 1 。

　　图 B.1 晶闸管阀组成举例

　　GB/T 36559—2018

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 3859 . 1 半导体变流器 通用要求和电网换相变流器 第 1-1 部分：基本要求规范