NB_T 11163-2023 统一潮流控制器(UPFC)工程设计规程.docx
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1、ICS29.240P62备案号:J3092-2023NB中华人民共和国能源行业标准NB/T111632023统一潮流控制器(UPFC)工程设计规程Specificationforengineeringdesignofunifiedpowerflowcontroller(UPFC)2023-08-06实施2023-02-06发布国家能源局发布中华人民共和国能源行业标准统一潮流控制器(UPFe)工程设计规程SpecificationforengineeringdesignofunifiedpowerflowController(UPFC)NB/T111632023主编部门:电力规划设计总院批准部门
2、:国家能源局施行日期:2023年8月6日2023北京国家能源局公告2023年第1号根据中华人民共和国标准化法能源标准化管理办法,国家能源局批准高压直流保护测试设备技术规范等168项能源行业标准(附件1)、CodeforDesignofUndergroundSteelBifurcatedPipewithCrescentRibofHydropowerStations等20项能源行业标准外文版(附件2)、防水材料用沥青1项能源行业标准修改通知单(附件3),现予以发布。附件:1.行业标准目录2 .行业标准外文版目录3 .行业标准修改通知单国家能源局2023年2月6日附件1:行业桐隹目录情遗序号标准编号
3、标准名称代替标准采标号出版机构批准日期实施日期123NB/T11163-2023统潮流控制器(UPFC)工程设计规程中国计划出版社2023-02-062023-08-06-1.X.三-刖B根据国家能源局综合司关于下达2018年能源领域行业标准制(修)订计划及英文版翻译出版计划的通知(国能综通科技(2018)100号)的要求,编制组经过广泛调查研究,认真总结统一潮流控制器工程设计经验,并在广泛征求意见的基础上,制定本标准。本标准的主要技术内容是:总则、术语和缩略语、系统及性能要求、站址选择、电气一次、二次系统、通信、土建、辅助设施、环境保护及节能。本标准由国家能源局负责管理,由电力规划设计总院提
4、出,由能源行业电网设计标准化技术委员会负责日常管理,由中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送电力规划设计标准化管理中心(地址:北京市西城区安德路65号,邮政编码:100120,邮箱:bz_zhongxin)。本标准主编单位:中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司本标准参编单位:中国电力建设集团上海电力设计院有限公司南京南瑞继保电气有限公司本标准主要起草人员:宗柳娄悦羌丁建周冰谭志成卫银忠胡继军李海烽纪卫尚姚刚王莹甄宏宁周恬周萌施文勇潘磊汪大全刘玉雷李超群鲁东海熊静叶军张熊本标准主要审查人员:俞正姚秦生梁言桥孔志达夏克鹏王震泉刘述军倪盼
5、盼陈强胡鹏飞魏旭东陈志蓉陈海婉张天龙蔡晖沈伟梁波何勇许玉香彭敏文徐中亚杨卫星陈晓捷1 总则(1)2 术语和缩略语(2)2.1 术语(2)2.2 缩略语(3)3 系统及性能要求(5)3.1 系统要求(5)3.2 性能要求(5)4 站址选择(7)5 电气一次(8)5.1 电气主接线(8)5.2 主要设备选择(9)5.3 过电压保护、绝缘配合及防雷接地(11)5.4 电气设备布置(11)5.5 站用电系统(12)6 二次系统(13)6.1 一般要求(13)6.2 监控系统(13)6.3 直流控制系统(14)6.4 直流及交流系统保护(15)6.5 暂态故障录波(17)6.6 阀冷却控制保护系统(17
6、)6.7 直流及UPS电源系统(17)6.8 辅助二次系统(18)6.9 二次设备布置(18)7 通信(19)8 建(20)8.1 总平面及竖向布置(20)8.2 建筑(20)8.3 结构(22)9 辅助设施(25)9.1 供暖、通风和空气调节(25)9.2 给排水(25)9.3 阀冷却系统(25)9.4 火灾探测报警系统(26)9.5 灭火系统(26)10 环境保护及节能(28)10.1 环境保护(28)10.2 节能(28)本标准用词说明(29)引用标准名录(30)附:条文说明(33)Contents1 Generalprovisions(1)2 Termsandabbreviations
7、(2)2.1 Terms(2)2.2 Abbreviations(3)3 Systemandperformancerequirements(5)3.1 Systemrequirements(5)3.2 Performancerequirements(5)4 SelectionoflocationfortheUPFCstation(7)5 Primaryelectrical(8)5.1 Electricalcircuitsconnection(8)5.2 Selectionofthemainequipment(9)5.3 Overvoltageprotection,insulationcoord
8、inationandgrounding(11)5.4 1.ayoutofelectricalequipment(11)5.5 Auxiliarypowersystem(12)6 Secondaryelectrical(13)6.1 Generalrequirements(13)6.2 Computermonitoringsystemandremoteteminalunit(13)6.3 DCcontrolsystem(14)6.4 Protectionsystem(15)6.5 Transientfaultrecordersystem(17)6.6 Convertervalvecoolingc
9、ontrolandprotectionsystem(17)6.7 DCpwersupplysystemsandACUPS(17)6.8 Otherauxiliarysystem(18)6.9 1.ayoutofCandPequipment(18)7 Communication(19)8 Construction(20)8.1 Generalandverticallayout(20)8.2 Buildings(20)8.3 Structures(22)9 Auxiliaryfacilities(25)9.1 Heating,ventilationandairconditioningsystem(
10、25)9.2 Watersupplyanddrainagesystem(25)9.3 Valvecoolingsystem(25)9.4 Firedetectionsystem(26)9.5 Firesuppressionsystem(26)10 Environmentalprotectionandenergyconservation(28)10.1 Environmentalprotection(28)10.2 Energyconservation(28)Explanationofwordinginthisstandard(29)1.istofquotedstandards(30)Addit
11、ion:Explanationofprovisions(33)1.0.1为规范统一潮流控制器(UPFC)工程设计工作,满足安全可靠、先进适用、经济合理、节能环保的要求,制定本标准。1.0.2本标准适用于接入电压等级为220kV500kV电网中基于模块化多电平换流器的统一潮流控制器(UPFC)工程设计。1.0.3统一潮流控制器(UPFC)工程的建设应与相邻变电站统筹规划,当统一潮流控制器(UPFC)工程毗邻变电站同步建设时,宜利用变电站的公用设施。1.0.4统一潮流控制器(UPFC)工程设计除应符合本标准的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。2术语和缩略语2.1 术语2. 1.1统一潮流控制
12、器unifiedpowerflowcontroller将两个或多个共用直流母线的电压源换流器分别以并联和串联的方式接入输电系统中,可同时控制线路阻抗、电压幅值和相角的装置。2.1. 2换流器converter用于将交流电能转换为直流电能,或将直流电能转换为交流电能的装置,连接于三个交流端子和两个直流端子之间。2.1.3电压源换流器voltagesourceconverter一种三相桥式接线的全控型换流器,由集中的直流电容器或换流器各桥臂内的多个分散式直流电容器提供平滑的直流电压。2.1. 4模块化多电平换流器modularmultilevelconverter每个桥臂上的电压源型换流阀由若干子
13、模块串联组成的多电平换流器。2. 1.5并联变压器shunttransformer具有一个与交流系统并联的网侧绕组以及一个连接换流器的阀侧绕组的变压器。2.1. 6串联变压器seriestransformer具有一个与线路串联以改变线路电压值和(或)相位的串联绕组及一个励磁绕组的变压器。2.2. 7桥臂电抗器armreactor串联在电压源换流器桥臂上的电抗器。1.1.1 1.8晶闸管旁路开关thyristorbyassswitch一种采用晶闸管(含辅助设备)正反向并联构成的电力电子开关。2.1.9 UPFC串联侧容量UPFCseriesopacityUPFC串联侧最大注入相电压有效值和线路设
14、计电流有效值乘积的3倍。2.1.10 UPFC并联侧容量UPFCparallelcapacityUPFC并联侧接入点注入电流有效值和母线额定线电压有效值乘积的J3倍。2. 1.11UPFC运行方式UPFCoperationmodeUPFC串联侧、并联侧均接入系统运行,且并联换流器与串联换流器直流侧连接的运行方式,可同时控制并联侧接入点无功功率或电压及串联侧线路功率。2.1. 12STATCOM运行方式STATCOMoperationmodeUPFC并联侧单独接入系统运行,串联侧旁路,且并联换流器与串联换流器直流侧隔离的运行方式,可用于控制并联侧无功功率或电压。2.2. 13SSSC运行方式SS
15、SCoperationmodeUPFC串联侧单独接入系统运行,且并联换流器与串联换流器直流侧隔离的运行方式,可用于控制线路有功功率。2.3. 14过载能力OVerIOadcapability在确定的环境温度、阀厅温度和备用冗余冷却系统投入的情况下,UPFC能达到的过电流倍数和对应的持续时间。2.2缩略语MMC(ModularMultilevelCOnVerter)模块化多电平换流器SSSC(StaticSynchronousSeriesCOmPenSatOr)静止同步串联补偿器STATCOM(StaticSynchronousCompensator)静止同步补偿器TBS(ThyristorBy
16、passSwitch)晶闸管旁路开关UPFC(UnifiedPowerFlowControlIer)统一潮流控制器VSC(VoltageSourceCOnVerter)电压源换流器3系统及性能要求3.1 系统要求3. 1.1UPFC的基本功能应包括潮流控制能力和无功电压控制能力。4. 1.2UPFC的系统方案应根据近远期电网结构、负荷分布、电源规划、运行方式等因素确定。5. 1.3应确定的UPFC参数包括串联侧容量、并联侧容量。6. 1.4应开展潮流计算、短路电流计算、暂态稳定计算等系统研究。3.2 性能要求3. 2.1对UPFC性能的基本要求应符合下列规定:1 在电网规定的电压及频率变化范围
17、内,UPFC都应具有持续稳定控制线路功率的能力,以及使换流器保持稳定运行的能力。2 UPFC控制系统应防止包括由于交流电压畸变等原因引起的静态不稳定。3 UPFC控制系统不应在交流系统中激发振荡,必要时可通过配置附加控制以防止为系统提供负阻尼。4 UPFC应具备UPFC运行方式,宜具备单独的STAT-COM运行方式,可具备单独的SSSC运行方式,各运行方式应符合现行国家标准统一潮流控制器技术规范GB/T40867的有关规定。3.2.2UPFC的稳态性能、动态性能、故障穿越性能以及过载能力应符合现行国家标准统一潮流控制器技术规范GB/T40867的有关规定。3. 2.3在正常运行工况下,UPFC
18、接入电网后,对接入点电能质量的影响应满足下列要求:1 UPFC接入后,接入点的谐波电压、谐波电流应符合现行国家标准电能质量公用电网谐波GB/T14549的有关规定;2 UPFC接入后,接入点电压波动和闪变应符合现行国家标准电能质量电压波动和闪变GB/T12326的有关规定;3 UPFC接入后,接入点三相电压不平衡应符合现行国家标准电能质量三相电压不平衡GB/T15543的有关规定。4站址选择4. 0.1UPFC站址选择应符合现行国家标准高压直流换流站设计规范GB/T51200站址选择的有关规定。4. 0.2当UPFC站与新建变电站毗邻且同步建设时,站址应与变电站站址选择相结合;当毗邻已有变电站
19、建设时,站址宜靠近已有变电站。5电气一次5.1 电气主接线5.1.1 电气主接线应根据工程的接入系统要求及建设规模确定。电气主接线应包括换流器接线、串联/并联变压器接线、交流场接线以及直流侧接线。5.1.2 换流器接线应符合下列规定:1在满足系统要求的前提下,换流器接线应根据换流阀的制造能力,结合直流侧电压等级和换流器容量,通过综合技术经济比较后确定。2换流器的每个桥臂宜设置桥臂电抗器。5.1.3串联/并联变压器接线应符合下列规定:1串联变压器联结组别网侧宜采用11I型,阀侧宜采用YN型,网侧绕组首末端分别引出。2并联变压器绕组型式、联结组标号应根据所接入系统的电压等级,根据系统设计与技术经济
20、比较后优化选取。3串联变压器和并联变压器阀侧绕组中性点宜采用经电阻接地方式。5.1. 4交流场接线应符合下列规定:1交流场接线应符合现行行业标准22OkV75OkV变电站设计技术规程D1./T5218的有关规定。2换流器应设置启动回路,启动回路宜设置在并联变压器阀侧,包括启动电阻和旁路装置。旁路装置可根据旁路要求选用合适的投切设备。3串联变压器网侧绕组首末端之间宜设置快速旁路开关;串联变压器阀侧宜设置晶闸管旁路开关及机械旁路开关,且机械旁路开关应与晶闸管旁路开关并联。5. 1.5直流侧接线应符合下列规定:1直流侧接线应能满足系统运行方式要求。2任一组换流器检修时应能对其进行隔离和接地。5.2主
21、要设备选择5. 2.1VSC阀选择应符合下列规定:1 VSC阀宜采用空气绝缘、水冷却、户内布置。2 VSC阀宜采用模块化设计,子模块冗余度宜满足设备检修周期的要求。3 VSC阀的连续运行额定值和过负荷能力应满足系统要求。4 VSC阀的浪涌电流应大于流经阀的最大短路电流。5 VSC阀应能承受各种过电压。6 VSC阀本体及其控制、保护装置的设计应保证阀能承受由于阀触发系统误动以及站内外各种故障所产生的电气应力。7 VSC阀可采用支撑式或悬吊式。8 .2.2串联/并联变压器选择应符合下列规定:1变压器的容量应根据系统设计要求确定。2变压器型式的选择应结合设备额定容量、制造能力以及运输条件等经技术经济
22、比较后确定。3变压器阻抗除应满足交直流系统要求外,还应满足换流阀的浪涌电流能力要求。4串联变压器绕组型式宜采用三相或单相双绕组型式,可按需求设置稳定绕组。5串联变压器应具有耐受网侧绕组一端短路或接地流过设计最大短路电流的能力,持续时间为保护动作时间与网侧旁路开关动作时间之和。6并联变压器宜采用有载调压方式,调压范围应根据交直流系统运行工况计算选定;串联变压器可不设置调压分接抽头。7变压器中性点接地电阻的阻值宜根据抑制不对称接地故障接地电流的需求计算确定。5.2.3桥臂电抗器选择应符合下列规定:1桥臂电抗器电感值应能满足二倍频环流抑制、电流响应速度、故障电流抑制及无功提供能力等性能要求。1.1.
23、1 器宜选择干式空心电抗器。5.2.4 启动电阻选择应符合下列规定:1启动电阻应满足UPFC启动时换流器功率单元对取能电压的要求及限制换流器充电电流的要求,换流阀充电时流过的电流不应超过换流阀器件耐受暂态电流的峰值,并有足够的裕度。2启动电阻的选择应满足系统对充电时间的要求。3启动电阻的选择应限制UPFC启动时对交流系统冲击的影响。5.2.5 旁路开关选择应符合下列规定:1旁路开关包括阀侧晶闸管开关、阀侧机械旁路开关以及网侧快速旁路开关。2晶闸管旁路开关及阀侧机械旁路开关故障电流耐受能力应大于系统短路故障时所对应的串联变压器阀侧最大电流。3晶闸管旁路开关故障电流耐受时间应大于保护动作时间与阀侧
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