电力行业标准“高压无功补偿装置”系列标准介绍

电力行业标准“高压静止无功补偿装置（SVC）”系列标准介绍潘艳（中国电力科学研究院，北京市100085）摘要：已报批的电力行业标准“高压静止无功补偿装置（SVC）”系列标准由系统设计、晶闸管阀的试验、控制系统、现场试验和密闭式水冷却装置五个部分组成，文章介绍了该系列标准制定的背景、适用范围和主要内容，可供执行时参考。关键词：静止无功补偿装置标准电力高压中图分类号：1制定背景高压静止无功补偿装置（SVC）是一种由高电压、大容量晶闸管阀作为控制元件的动态无功补偿装置，是电力电子技术在电力系统的主要应用领域之一。SVC装置在电力系统中主要起调相、调压、提高输电容量、改善静态和动态稳定性、抑制振荡等；在工业企业中可以改善电压质量（谐波、电压波动和闪变、三相不平衡），提高产品质量和数量，在节能增效上有明显作用。国内电力系统和工业企业中研究和应用SVC已有二十几年历史，也有不少产品，主要有TCR（晶闸管控制电抗器）和TSC（晶闸管投切电容器）两种型式，大都集中在工业和配电领域，容量一般为1055Mvar；其中TCR型装置约有100多套，国产设备占四分之三以上。上世纪八、九十年代在我国输电系统五个500kV变电站安装了6套SVC装置，容量为105170Mvar，均为进口设备。2002年，原国家电力公司下达了重点科技项目《100MvarSVC国产化工程应用研究》，在辽宁鞍山红一变进行SVC示范工程的实施，为电力系统中SVC国产化和产业化打下基础。在中国电力科学研究院、辽宁省电力公司和鞍山市电力公司通力合作下，该示范工程于2004年成功投运。近些年来，SVC装置（其中以TCR为主）以其补偿效果好、技术成熟、造价相对低廉、性价比高和运行维护方便等优点，在世界范围内始终占据着动态无功补偿装置的主导地位，且还在迅速而稳定地增长。SVC装置在国内近几年也有广阔的发展空间，随着“全国联网”和“西电东送”工程的逐步实施，电网对安全性和电能质量更高要求，使得原先可上可不上的SVC项目逐步转变为电网的必备装置。目前国内外还没有完整的SVC相关标准。国外与SVC有关的标准有3项，分别为IECStd61954-2003《Powerelectronicsforelectricaltransmissionanddistributionsystems-TestingofthyristorvalvesforstaticVARcompensators》、IEEEStd1031-2000《IEEEGuidefortheFunctionalSpecificationofTransmissionStaticVARcompensators》、IEEEStd1303-1994《IEEEGuideforStaticvarCompensatorFieldTests》。国内等效IEC标准或参照IEEE标准而制定的国标有3项，分别为《输配电系统的电力电子技术——静止无功补偿器用晶闸管阀的试验》，该标准等效采用IEC61954－2003；《静止型无功功率补偿装置（SVC）现场试验》，该标准参照IEEE1303－1994；《静止型无功功率补偿装置（SVC）功能特性》，该标准参照IEEE1031－2000。这3项国标目前已报批。为了适应我国电力工业发展的需要，加快电力电子应用技术的研究和这类装置产业发展的规范化，提高产品质量，有必要从SVC装置的设计、制造、试验和检验等方面制定统一遵循的系列行业标准，填补这类装置在行标上空白。2适用范围本系列标准主要是针对晶闸管控制电抗器（TCR）型和晶闸管投切电容器（TSC）型的SVC而编制，适用于输电系统和配电系统中使用晶闸管的静止无功补偿装置（SVC）新建工程。SVC可应用于6kV及以上电力系统，其中晶闸管控制的支路可直接挂接于6～66（63）kV系统。3系列标准的组成及主要内容本系列标准由“系统设计、晶闸管阀的试验、控制系统、现场试验和密闭式水冷却装置”五部分组成。3.1系统设计系统设计主要由SVC的型式及接线方式、主要功能、主要参数和性能、SVC的设计基本条件、系统设计以及部件及子系统基本要求等几部分组成。3.1.1型式及接线方式该部分阐述了几种主要的SVC型式、SVC在输电系统和配电系统中的接入点、TCR型和TSC型SVC的接线方式以及滤波支路的型式和接线方式。3.1.2主要功能该部分规定了输电系统和配电系统及工业用户SVC应具有的主要功能。输电系统的SVC应具有“正常工况下调相调压（即无功控制和电压偏差调节）和故障情况下电压支撑、抑制工频过电压及减少电压波动、改善系统稳定性和提高输电功率、降低谐波水平”等功能；配电系统及工业用户SVC应具有“抑制电压波动和闪变、校正三相电压不平衡、降低谐波电流和谐波电压和改善功率因数”的功能。3.1.3主要参数和性能SVC的基本特性由稳态电压—电流（U/I）特性所决定。其主要参数和性能由额定电压、额定容量、动态调节范围、参考电压、斜率、响应时间和过载能力来描述。3.1.4设计基本条件设计的基本条件根据工程特点，原则上由需方提供，但某些条件下可由供需双方协商确定。由需方提供的SVC基本设计条件应包括环境条件、系统条件（装置连接点的额定电压及变化范围、公共连接点或考核点的背景电能质量参数等）、负荷条件（用电协议容量、负荷容量及性质等）以及其它（占地面积、布置方式、站用电条件等）。3.1.5系统设计该部分主要规定了系统设计的主要内容、设备布置的要求、设备的利用率、可靠性和损耗计算等。3.1.6SVC部件及子系统基本要求该部分主要规定了SVC主要部件及子系统如晶闸管阀、冷却系统、控制保护系统及相控电抗器等基本功能和特性。3.1.7其它要求涉及SVC装置安装、消防、采暖和通风等特殊的要求。3.2晶闸管阀的试验本标准是修改采用（等效）了国际电工委员会（IEC）标准IEC61954－2003和国标GB/T××××-200×《输配电系统的电力电子技术－静止无功补偿器用晶闸管阀的试验》（已报批）的内容，并总结多年来的实际工程经验编写而成。本标准主要规定了阀的型式试验、出厂试验和选项试验的试验条件、试验步骤、数值及相关的标准。试验项目如表1所示。表1SVC晶闸管阀试验项目表试验SVC型式试验对象阀端对地绝缘强度试验交流电压试验TCR/TSRTSC阀雷电冲击试验TCR/TSRTSC阀阀间绝缘强度试验（仅对多重阀单元）交流电压试验TCR/TSRTSC多重阀单元雷电冲击试验TCR/TSRTSC多重阀单元阀端间绝缘强度试验交流电压试验TCR/TSR阀交流-直流电压试验TSC阀操作冲击试验TCR/TSRTSC阀运行试验周期触发及熄灭试验TCR/TSR阀或阀段过电流试验TSC阀或阀段最小交流电压试验TCR/TSRTSC阀或阀段温升试验TCR/TSRTSC阀或阀段电磁干扰操作冲击试验TCR/TSRTSC阀非周期触发试验TCR/TSRTSC阀出厂试验外观检查TCR/TSRTSC连接检查TCR/TSRTSC均压/阻尼回路检查TCR/TSRTSC耐压检查TCR/TSRTSC辅助部件检查TCR/TSRTSC触发检查TCR/TSRTSC冷却系统压力试验TCR/TSRTSC选项试验过电流试验TCR/TSR阀或阀段恢复期间瞬时正向电压试验TCR/TSRTSC阀或阀段非周期触发试验TCR/TSRTSC阀注：TSR为晶闸管投切电抗器3.3控制系统本标准中对高压无功补偿装置控制系统的通用技术条件、功能及性能要求、结构和试验进行了规定，包括控制系统的调节、监测、保护和触发部分。3.3.1通用技术条件该部分主要规定控制系统的使用环境条件要求、电源要求（包括交流电源、直流电源和不间断电源）、额定参数、测量精度、过载能力及绝缘性能、电磁兼容性能等。3.3.2功能及性能要求SVC控制器控制各部件的运行状态，使SVC满足设计的要求，达到各预定的目标。本部分除了详细规定了控制系统应具备的自动调节计算、监视、保护、通信、启动和停止顺序控制、文件记录等功能外，还明确了触发发系统的功能和要求。3.3.3试验和其它要求这部分明确出厂试验和型式试验的试验项目、试验方法、试验条件及合格判据，最后还明确了保装、运输和贮存等要求。3.4现场试验现场试验分设备及子系统试验、系统调试试验和验收试验三个步骤。设备及子系统试验是指在SVC主电路带电前所有可能做的现场试验，如有需要，可以对个别设备单独进行高压耐压试验，或对控制系统或其它设备使用交流或直流低压控制电源。这部分试验应由供方负责完成。系统调试试验是指在SVC主电路带电情况下完成的对SVC规定性能进行检验的现场试验。系统调试试验应在供方负责、需方协助的原则下，由双方共同完成。验收试验是指在SVC系统调试试验完成后，需方对SVC规定性能再次进行验证的现场试验。验收试验应由需方负责完成，或由需方监督供方完成。所有现场试验程序应按照设备及子系统试验、系统调试试验和验收试验的次序完成。验收试验中与系统调试试验重复的试验项目，经供方和需方协商并认可该试验结果，在验收试验中可不再重复进行。本标准主要明确了上述三个步骤的试验内容、试验顺序以及相关要求等。3.5密闭式水冷却装置该部分主要明确了用于高压静止无功装置阀的水冷装置通用技术要求、性能要求、试验和检验及制造工艺等内容。3.5.1通用技术要求和性能要求该部分主要规定了装置的正常工作条件、绝缘强度要求、主水性能要求、冷却能力要求、系统配置和控制保护要求、耐压和渗漏要求及年利用率等。3.5.2试验和检验该部分主要规定了压力试验、主水电阻率试验、水力性能试验、单相阀水流量试验、控制及保护性能试验、电磁兼容试验、连续运行试验、水质性能试验、通讯试验等试验和检验项目的目的、要求及试验程序。3.5.3制造工艺及其它本标准还规定了装置的选材要求、焊接及安装要求、装置的清洗项目、清洗工艺、清洗方式以及装置的包装、运输和存储要求。4展望除了上述制定的电力行业标准外，事实上这方面还应有专业标委会配合产品或工程制定大量的相关标准，例如高压静止无功补偿装置晶闸管阀的设计技术规范等。目前由国家发展和改革委员会办公厅批准成立的电力行业“电能质量及柔性输电标准化技术委员会”将负责承担这方面的标准制定。5参考文献[1]中国电力科学研究院负责起草电力行业标准“高压静止无功补偿装置（SVC）”系列标准报批稿，2005.12[2]林海雪.我国电能质量的产业发展及应关注的问题(J)，电力设备，2005，39，（9）：36～39_______________________收稿日期:修回日期:作者简介:潘艳（1969-），女，高级工程师,从事电能质量标准制定和电能质量及柔性输电标准化技术管理工作。