ICS29.240.01 F21 中华人民共和国国家标准 GB/T31460—2015 高压直流换流站无功补偿与配置 技术导则 Technicalguideforreactivepowercompensationand allocationofHVDCconverterstations 2015-05-15发布 2015-12-01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目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 总则 2 ……………………………………………………………………………………………………… 5 无功补偿设备总容量 3 …………………………………………………………………………………… 6 换流站无功补偿配置 5 …………………………………………………………………………………… 7 无功控制系统 6 …………………………………………………………………………………………… 附录A(规范性附录) 无功平衡的确定 8 ………………………………………………………………… ⅠGB/T31460—2015 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国电力企业联合会提出。 本标准由全国高压直流输电工程标准化技术委员会(SAC/TC324)归口。 本标准负责起草单位:国网北京经济技术研究院。 本标准主要起草人:马为民、陶瑜、刘泽洪、李亚男、殷威扬、周静、蒋维勇。 ⅢGB/T31460—2015 高压直流换流站无功补偿与配置 技术导则 1 范围 本标准提出了换流站无功平衡、无功补偿总容量及无功小组容量确定、无功控制等方面的技术 要求。 本标准适用于高压直流换流站无功补偿与配置。特高压直流换流站无功补偿与配置可参照本标准 执行。 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/T13498 高压直流输电术语 GB/Z20996.1 高压直流系统的性能 第1部分:稳态 DL755 电力系统安全稳定导则 DL/T5223 高压直流换流站设计技术规定 DL/T5426 ±800kV高压直流输电系统成套设计规程 3 术语和定义 GB/T13498界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 换流母线 converterbus 换流站中与换流变压器直接连接的网侧交流母线。 3.2 无功补偿设备 reactivepowercompensationequipments 交流滤波器、并联电容器、并联电抗器、动态无功补偿设备以及为投切这些设备而配置的开关设备 的统称。 3.3 无功小组 sub-bank 可以独立投切的交流滤波器、并联电容器、并联电抗器、动态无功补偿设备等。各无功小组通过断 路器接入无功大组母线。 3.4 无功大组 bank 接入同一段无功大组母线的所有交流滤波器、并联电容器、并联电抗器、动态无功补偿设备的组合。 通常情况下,无功大组通过断路器接入换流母线。 1GB/T31460—2015 3.5 无功平衡 reactivepowerbalance 换流站与交流系统之间的无功交换在系统规定的允许范围内。 3.6 最小滤波器组 minimumfilter 对应运行方式和输送功率水平下,为满足换流母线的谐波性能指标要求需投入的交流滤波器组数 和类型的组合。 3.7 绝对最小滤波器组 absoluteminimumfilter 对应运行方式和输送功率水平下,为满足交流滤波器元件的电压和电流耐受能力要求需投入的滤 波器组数和类型组合。 3.8 暂态电压波动 transientvoltagefluctuation 在投切一组无功大组或无功小组后,直流控制系统调节前的换流母线工频电压变化。 3.9 稳态电压波动 steady-statevoltagefluctuation 在投切一组无功大组或无功小组,直流控制系统调节后,换流变压器分接开关调节之前的换流母线 工频电压变化。 4 总则 4.1 无功补偿设备应满足直流系统在不同的功率水平以及各种接线和运行方式下换流站的无功平衡, 在额定输送功率下,宜配置一个备用小组。无功平衡的确定见附录A。 4.2 在满足DL755规定的基础上,换流站应合理利用交流系统提供的无功,不足部分在换流站内安装 无功补偿设备。 4.3 无功补偿设备应合理分组。无功分组应满足GB/Z20996.1、DL/T5223、DL/T5426等的相关条 款规定。 4.4 容性无功补偿设备的设计容量应按照其接入母线的正常运行电压计算,感性无功补偿设备的容量 应按照其接入母线的最高运行电压计算。 4.5 为实现直流小功率方式下的无功平衡,可采取以下方法: a) 加装可投切的低压并联电抗器; b) 加装可投切的高压并联电抗器; c) 加装动态无功补偿设备; d) 换流器大角度运行。 采用一种或多种方法实现小功率方式下的无功平衡应与换流阀的设计、无功补偿的设计综合考虑。 4.6 对于弱交流系统,为保证系统稳定运行、减少无功小组数量、快速平滑地调节无功,可在换流站安 装动态无功补偿设备。 4.7 所有无功补偿设备应在换流母线正常稳态运行和极端稳态运行电压变化相应时段范围、交流系统 正常频率和事故频率变化相应时段范围及规定的环境温度变化范围内正常运行。 4.8 无功补偿设备的可能投切组合应避免与邻近的发电机组产生自励磁。 4.9 换流站应配置无功控制系统,控制换流站无功补偿设备。无功控制系统应具备完善合理的功能, 使无功补偿设备的投切满足绝对最小滤波器、最小滤波器、换流母线电压、无功平衡等方面的要求。 2GB/T31460—2015 5 无功补偿设备总容量 5.1 单12脉动换流器的无功消耗 单12脉动换流器的无功消耗按式(1)计算: Qdc,conv=1 2·2·μ+sin2α-sin2α+μ ( ) cosα-cosα+μ ( )·Id·Udio……………………(1) 式中: Qdc,conv———单12脉动换流器消耗的无功功率,单位为兆乏(Mvar); μ———换相角,单位为弧度(rad); Id———直流运行电流,单位为千安(kA); Udio———换流器理想空载直流电压,单位为千伏(kV); α———整流器触发角,单位为弧度(rad);当换流站以逆变方式运行时,用逆变器关断角γ代 替α。 5.2 换流器最大无功消耗 5.2.1 换流器最大无功消耗的确定原则 5.2.1.1 对于长距离直流输电工程,换流器最大无功消耗宜按直流系统正向、全压、双极额定功率运行 方式确定,功率反送方式不作为确定换流器最大无功消耗的必要方式;对于直流联网工程,功率正送方 式和功率反送方式均应作为确定换流器最大无功消耗的必要方式。 5.2.1.2 过负荷方式下增加的无功消耗可利用备用无功小组和交流系统无功提供能力来平衡。 5.2.1.3 直流降压运行方式不作为确定换流器最大无功消耗的必要方式,此方式下增加的无功消耗可 由备用无功小组和交流系统无功提供能力来平衡,必要时可降低直流输送功率以达到无功平衡。 5.2.2 换流器最大无功消耗 应用式(1),并考虑以下因素,得到单12脉动换流器的最大无功消耗值: a) 测量系统误差、换流器触发角/熄弧角变化范围以及有载调压开关的调节死区; b) 换相电抗的制造公差; c) 直流线路电阻在设计范围内取最小值(计算逆变侧换流器最大无功消耗时)。 换流站内换流器的最大无功消耗为换流站内所有单12脉动换流器最大无功消耗的总和。 5.3 换流器最小无功消耗 5.3.1 换流器最小无功消耗的确定原则 对于长距离直流输电工程,换流器最小无功消耗的确定宜按直流系统正向、全压、最小功率运行方 式确定,功率反送方式不作为确定换流器最小无功消耗的必要方式;对于直流联网工程,功率正送方式 和功率反送方式均应作为确定换流器最小无功消耗的必要方式。对于背靠背直流工程,换流器最小无 功消耗宜按最小功率运行方式确定。 5.3.2 换流器最小无功消耗 应用式(1),并考虑以下因素,得到单12脉动换流器的最小无功消耗值: a) 测量系统误差、控制系统精度以及有载调压开关的调节死区; b) 换相电抗的制造公差; 3GB/T31460—2015 c) 直流线路电阻在设计范围内取最大值(计算逆变侧换流器最大无功消耗时)。 5.4 交流系统无功能力 5.4.1 交流系统的无功能力包括: a) 交流系统无功提供能力; b) 交流系统无功吸收能力。 5.4.2 确定交流系统的无功提供能力时,应考虑: a) 直流额定功率运行方式; b) 交流系统典型运行方式; c) 邻近发电机组的无功提供能力; d) 换流母线电压水平。 无功提供能力的确定应符合DL755的规定。 5.4.3 确定交流系统的无功吸收能力时,应考虑: a) 直流最小功率运行方式; b) 交流系统典型运行方式; c) 换流母线电压水平; d) 临近直流的无功补偿与配置情况。 无功吸收能力的确定应符合DL755的规定。 5.5 换流站无功补偿总容量 5.5.1 容性无功补偿设备总容量 换流站容性