style="width:6.59337in;height:5.03998in" /> 本文是学习GB-T 32516-2016 超高压分级式可控并联电抗器晶闸管阀. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了超高压分级式可控并联电抗器晶闸管阀的主要技术要求、检验规则、试验、包装、运输
和贮存等。
本标准适用于500 kV、750 kV
电压等级输电系统中使用的分级式可控并联电抗器晶闸管阀，其他
电压等级输电系统中使用的分级式可控并联电抗器晶闸管阀(以下简称晶闸管阀)可参照执行。
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 311.1 绝缘配合 第1部分：定义、原则和规则
GB/T 311.2 绝缘配合 第2部分：使用导则
GB 4798.2 电工电子产品应用环境条件 第2部分：运输
GB/T 7354 局部放电测量
GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件
GB/T 13498—2007 高压直流输电术语
GB/T 14598.9—2010 量度继电器和保护装置 第22-3部分：电气骚扰试验
辐射电磁场抗扰度
GB/T 14598.10—2012 量度继电器和保护装置 第22-4部分：电气骚扰试验
电快速瞬变/脉冲
群抗扰度试验
GB/T 14598.13—2008 电气继电器
第22-1部分：量度继电器和保护装置的电气骚扰试验
GB/T 20990.1 高压直流输电晶闸管阀 第1部分：电气试验
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
晶闸管级 thyristor level
晶闸管阀的组成部分，主要由一对反并联的晶闸管构成，其中还包括晶闸管的辅助电路(触发、保
护、均压、阻尼回路等)。
注：改写GB/T 13498—2007,定义6.9。
GB/T 32516—2016
3.2
阀结构 valve structure
将阀与地电位或阀与阀之间的绝缘保持在适当水平上的机械结构。
注：改写GB/T 13498—2007,定义6.11。
3.3
阀段 valve section
由多个晶闸管和其他部件构成的电气组合，按比例呈现完整阀的电气性能，但只具有其部分电压阻
断能力。
3.4
误开通 false firing
阀在不正确的时刻开通。
[GB/T 13498—2007,定义7.29]
3.5
电压击穿保护 voltage break-over protection;VBO
protection
晶闸管的一种过电压保护，当电压达到设定的电压值时使晶闸管触发开通。
3.6
冗余晶闸管级 redundant thyristor level
晶闸管阀中可被短接而不影响型式试验证实的阀安全运行的晶闸管级。
3.7
阀电子电路 valve electronics
在阀电位上对晶闸管执行触发控制和检测保护功能的电子电路。
注：改写GB/T 13498-2007,定义6.13。
分级式可控并联电抗器一次系统组成如图1所示。本标准涉及其主要部件(图1中点划线框内标
示的部分),包括晶闸管阀、旁路断路器、取能电抗器、避雷器和隔离开关。
分级式可控并联电抗器是可控并联电抗器的一种形式，其晶闸管阀采用无电流冲击的投切方式，工
作在全开通或全关断状态。根据系统要求，分级式可控并联电抗器可分别工作在不同的容量等级下，满
足系统无功补偿的要求。
分级式可控并联电抗器典型设计主要包含：
a)
在旁路断路器上串联取能电抗器，保证旁路断路器在旁路状态下阀满足取能工作条件；
b)
分级式可控并联电抗器容量切换时，首先由阀控制导通，实现快速动作，随后旁路断路器再
动作；
c)
正常工作不发生容量切换时，旁路断路器闭合，承担长期工作电流。晶闸管阀仅在容量切换过
程中开通，且可采用空气自然冷却方式。
GB/T 32516—2016
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说明：
① — 避雷器；
②— — 隔离开关；
③— — 旁路断路器；
④ — — 取能电抗器；
⑤ — — 晶闸管阀。
图 1 分级式可控并联电抗器一次系统接线图
通用产品在海拔1000 m 及以下使用。用于高海拔地区时，应进行外绝缘修正。
分级式可控并联电抗器户外设备周围空气温度和湿度要求为：
a) 最高温度：45℃;
b) 最高日平均温度：30℃;
c) 最低温度： -40℃;
d) 相对湿度：≤85%。
晶闸管阀为户内设备，其周围空气温度和湿度要求为：
——最高温度：40℃;
最低温度：0℃;
— 相对湿度：≤60%。
设备的温度类别应与安装运行地区的环境空气温度相适应。
耐受地震的能力：地震烈度8度。
GB/T 32516—2016
交流电源应满足以下要求：
a) 额定电压：220 V、380 V;
b) 电压偏差： - 10%～+7%;
c) 频率：50 Hz;
d) 频率偏差：±0.5 Hz;
e) 电压谐波总畸变率：≤5%。
直流电压应满足以下要求：
a) 额定电压：110 V、220 V;
b) 电压波动：±10%;
c) 电压纹波因数：≤5%。
设备安装场所应满足以下要求：
a)
安装场所无剧烈机械振动和冲击，无火灾、爆炸危险的介质，无腐蚀、破坏绝缘的气体及导电介
质，无有害气体及蒸汽；
b) 设备不暴露在强电场和强磁场中；
c) 户内设备安装场所有具备除湿功能的空调系统；
d) 户外设备安装场所有防御雨、雪、风和沙的设施。
如在与上述任一条件不符的特殊条件下使用时，可通过协商确定。
设备的一般要求如下：
a) 外观与结构：
1) 晶闸管阀表面应无起泡、裂纹和流痕等缺陷；
2) 所有材料应有良好的抗腐蚀性能；
3) 户外设备应有防紫外线老化措施；
4) 晶闸管阀的结构设计和布局应满足抗震、便于巡视和维护的要求。
b)
晶闸管阀应依据给定的各种稳态、暂态系统条件和性能要求设计，具备正常运行的能力，并能
承受系统故障和开关操作过程中的过电压和过电流冲击；
c) 晶闸管阀应满足相应系统的绝缘配合要求，参见 GB/T 311.2
中绝缘配合部分。
晶闸管阀至少应满足以下性能要求：
GB/T 32516—2016
a)
晶闸管阀由若干串联的晶闸管级构成，包括散热器及触发、保护、均压、阻尼回路等辅助电路；
b) 每个晶闸管阀至少包括1个冗余晶闸管级；
c)
晶闸管阀电磁兼容性能要求阀电子电路有足够的抗干扰能力。在系统正常、操作或故障状态
下，避免任何因现场电磁干扰而产生的误开通：
1) 阀电子电路能承受 GB/T 14598.9—2010
中第4章规定的典型辐射电磁场强度；
2) 阀电子电路的电源输入和信号输入能承受 GB/T 14598.10—2012
中第4章规定的 A 级 快速瞬变/脉冲群试验强度；
3) 阀电子电路的电源输入和信号输入能承受 GB/T 14598.13—2008 中 第 4 章
规 定 的 1MHz 或100 kHz 的脉冲群抗扰度试验。
d) 晶闸管阀采用氧化锌避雷器作为过电压保护；
e) 晶闸管阀具备正常触发和保护触发(例如 VBO 保护)功能；
f) 晶闸管阀器件技术要求。
用于串联使用的晶闸管阀器件至少应提供表1所示的技术参数。
表 1 晶闸管阀器件主要技术参数
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取能电抗器的绝缘水平应符合 GB311.1
的规定，其品质因数宜根据容量和形式通过技术经济比较
选定。
装设在严寒、高海拔、温热带等地区和污秽、易燃、易爆等环境中的电抗器应满足相应的特殊要求。
取能电抗器电抗值大小选择应考虑晶闸管阀触发开通的取能要求。
晶闸管阀应满足在1.2倍额定电压下长期运行的要求。
晶闸管阀应满足在1.2倍额定电流下运行至少1 s 的要求。
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晶闸管阀的检验分为型式试验、出厂试验。
晶闸管阀的检验项目见表2。
表 2 晶闸管阀检验项目
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晶闸管阀的所有检验项目应依据以下原则进行：
a) 按本标准和GB/T 20990.1
中的规定对晶闸管阀试验，并提供完整的试验报告。要求进行的
试验完全包括但不限于本标准规定的检验项目。
b)
型式试验包括绝缘强度试验和运行试验。绝缘强度试验在一个完整的晶闸管阀上进行。运行
试验可在一个完整的晶闸管阀上进行，也可在适当数量的阀段上进行，但阀段上被试验的晶闸
管级总数不少于一个阀中晶闸管级的总数量。晶闸管阀的运行试验在绝缘强度试验之后
进行。
c)
每项型式试验后，检查试验过程中是否有晶闸管或辅助器件损坏。在任何型式试验中允许一
个晶闸管级损坏。如果某项型式试验项目之后发现有一个晶闸管级损坏，修复失效级，重复该
项试验。整个型式试验最多允许两个晶闸管级损坏。
d)
在全部型式试验完成后，短路故障晶闸管级和其他故障晶闸管级的分布是随机的，无任何设计
缺陷的显示。
e)
在确定空气绝缘设备的试验电压时，考虑所在地的相对空气密度、阀厅的温升效应及大气压力
的变化，并选用对应的修正系数。
f)
在所有绝缘强度试验中，冗余晶闸管级短接。运行试验中，冗余晶闸管级不短接，按规定的比
例系数提高相应的试验电压。
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g) 如果本标准的要求与GB/T 20990.1 中的要求冲突，以本标准为准。
试验应满足如下要求：
a)
绝缘强度试验在组装完毕的晶闸管阀上进行。晶闸管阀组装除避雷器以外的所有辅助部件。
阀电子单元加电。
b)
对于不是试验对象的阀结构中的金属部分(或多重阀单元中的其他阀),试验前应短接在一起
并接地。
试验中，冗余晶闸管级应满足如下要求：
a) 短接冗余晶闸管级后，对整个晶闸管阀进行试验；
b) 用户要求对冗余晶闸管级进行试验时，试验电压和回路阻抗应根据式(A.1)
调整比例系数k。。
8.1.3.1 交流耐压试验
8.1.3.1.1 阀端对地交流耐压试验
试验的目的、要求及步骤如下：
a) 试验目的：
试验时，每个晶闸管级应短接。试验应验证：
1) 阀端对地有足够的绝缘距离防止闪络；
2) 阀结构(包括光纤、脉冲传输系统及分配系统的绝缘部件)没有击穿放电；
3) 局部放电的起始电压和熄灭电压高于阀结构在稳态运行中出现的最高电压。
b) 试验值和波形要求：
1) 短时交流耐受电压Us 及局部放电测量电压U 为工频正弦波电压；
2) Us
的取值应根据设备的电磁暂态计算结果确定，或者根据晶闸管阀额定运行电压，按
GB311.1 中相应或上一电压等级的短时工频耐压要求选取；
3) U 按附录 A 中的式(A.2) 计算。
c) 试验步骤：
1) 调节电压，从Us 的50%升到其100%;
2) 保持Us1 min;
3) 降低电压至U;
4) 维持电压U10 min,记录局部放电水平，降低电压到零；
5)
如晶闸管阀中存在对局部放电灵敏的元件并已经单独得到试验验证，则在上一步的最后
1min 记录的周期局部放电峰值应不大于200
pC,如晶闸管阀中不存在该类元件，周期局 部放电峰值应不大于50 pC;
6) 起始电压和熄灭电压的测量按 GB/T 7354 进行。
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8.1.3.1.2 阀端间交流耐压试验
试验的目的、要求及步骤如下：
a) 试验目的：
1) 晶闸管阀内部结构应耐受规定的电压；
2)
局部放电的起始电压和熄灭电压应高于晶闸管阀在稳态运行中出现的最高电压；
3) 在运行条件下，晶闸管应有足够的dv/dt 耐受能力。
b) 试验值要求：
1) 试验电压值Uu 应等于Uw ( 参 见 A.3)、Uwi2(参见A.4)和 Uwi3(参见
A.5)中的最小者；
2) Uu 由晶闸管阀 VBO 保护触发阈值确定；
3) Uw₂ 由避雷器保护动作值确定；
4) Uw3 由最大暂时过电压值确定；
5) Uwu、U2 和 Uw₁3 分别按式(A.3)、式(A.4) 和式(A.5) 计算；
6) 局放试验电压U 应取Uw 和 U, (参见A.6)中的较小者。 Uv 由式(A.6)
确定。
c) 试验步骤：
1)
在给定的时间段内，在晶闸管阀两端施加规定的试验电压，晶闸管阀的一端可接地；
2) 按8.1.3.1.1试验，其中，用Uw 代替Us, 用 U 代替U;
3) VBO 保护在此项试验中应不动作。
8.1.3.2 冲击电压试验
8.1.3.2.1 阀端对地雷电冲击试验
试验的目的、要求及步骤如下：
a) 试验目的：
试验时，每个晶闸管级应短接。试验应验证：
1) 阀端对地有足够的绝缘距离防止闪络；
2) 阀结构(包括光纤、脉冲传输系统及分配系统的绝缘部件)没有击穿放电；
3) 局部放电的起始电压和熄灭电压高于阀结构在稳态运行中出现的最高电压。
b) 试验值和波形要求：
采用标准1.2/50μs
波形。雷电冲击电压的峰值应根据电磁暂态计算结果决定，或者根据晶闸
管阀额定运行电压，按GB311.1
中相应或上一电压等级的标准雷电冲击电压峰值要求选取。
c) 试验步骤：
试验分别将三次正极性和三次负极性雷电冲击电压施加到被短接的阀端和地之间。
8.1.3.2.2 阀端间操作冲击试验
试验的目的、要求及步骤如下：
a) 试验目的：
相同结构中其他阀的每个晶闸管级应短路，不接地。试验应验证：
1) 晶闸管阀内部结构足以耐受规定的电压；
2)
局部放电的起始电压和熄灭电压高于晶闸管阀在稳态运行中出现的最高电压；
3) VBO 保护按设定值正确动作；
4) 在运行条件下，晶闸管有足够的dv/dt 耐受能力。
b) 试验值及波形要求：
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1) 波形1:采用接近典型熄灭电压波形的20/200 μs
波形，或用系统计算结果得到的近似波
形代替。
注 1 :
如设计者或用户已计算过该参数及系统产生的操作波的波形，应按计算结果进行，包括仿真计算
或模型测试以及运行经验的波形数据。
2) 波形2:采用标准的250/2500μs 波形。
3)
试验1:验证晶闸管阀保护触发系统在试验电压值时不动作。波形1和波形2的试验电
压值 Uw 可按式(A.7) 计算。
4)
试验2:验证晶闸管阀的绝缘水平以及晶闸管阀的保护触发系统能正确动作，波形1和波
形2的预期试验电压值U₂ i 或 Us₂₂ 可按式(A.8) 或式(A.9)
计算。在阀电子单元没有初 始储能的情况下重复此项试验。
注 2 :
如按避雷器选择晶闸管阀试验电压：波形1和波形2的预期试验电压值U₂i
可按式(A.8) 计算。
注 3 : 如按 VBO
保护选择晶闸管阀试验电压：波形1和波形2的预期试验电压值Us22 可按式(A.9)
计 算，且制造商应说明冗余晶闸管级运行时 VBO
保护触发的上、下限，并通过试验检查触发电压确
在此上、下限门槛之内。
注 4 :
如果晶闸管阀电子电路不从主电路取能，则不必重复试验。
5) 试验3:验证晶闸管阀既不用避雷器也不用VBO
保护的绝缘耐受能力。波形1和波形2 的试验电压值Us₂3 可按式(A.10)
计算。晶闸管阀应耐受试验电压而不发生短路或绝缘 击穿。
c) 试验步骤：
1) 晶闸管阀的一端接地，在阀端间分别施加正、负极性操作冲击电压各三次；
2)
试验1:晶闸管阀保护触发系统工作。若晶闸管阀装有避雷器，试验电压低于保护水平，
保护或控制系统不应使晶闸管阀触发；
3) 试验2:晶闸管阀保护触发系统工作。试验电压高于保护水平，VBO
保护应动作。
试验应满足如下要求：
a)
验证晶闸管阀的设计在正常和异常重复情况以及暂态故障情况下，具有耐受电压、电流联合强
度的能力；
b) 在规定条件下，试验验证内容：
1) 晶闸管阀运行正常。
2) 开通和关断时，电压及电流强度都在晶闸管和其他内部电路的允许范围内。
3)
某些运行试验既可在整个晶闸管阀上进行，也可在阀段上进行。在条件允许的情况下，应
对整个晶闸管阀试验。在任何情况下，试验阀段的串联晶闸管级数不应少于5级。
8.2.2.1 试验目的
验证阀电子电路在规定的最小交流电压和运行条件下能否正常运行。
8.2.2.2 试验步骤
试验应在一个完整的晶闸管阀或阀段上进行。试验过程如下：
a)
施加最小短时低电压并且维持晶闸管阀可控，持续时间应为短时低电压持续时间的2倍；
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b) 对晶闸管投切控制；
c) 降低电压到零(或者降低电压到保护动作水平)时，晶闸管阀不会损坏。
根据晶闸管阀的设计，在以上电压降低过程中，为了获得足够的门极触发功率，应将电压返回至最
低稳态电压。
8.2.3.1 试验目的
在短时工作条件下，验证分级式可控并联电抗器投切过程中，晶闸管阀短时通过负载电流的能力是
否满足设计要求，通流时间应不小于设计投切时间的2倍。
8.2.3.2 试验步骤
试验应按如下要求进行：
a)
根据晶闸管阀实际运行中可能出现的阀端电压范围和通过晶闸管的电流范围以及试验设备容
量的大小，确定试验在整个晶闸管阀上进行还是在阀段上进行。若在阀段上试验，则受试晶闸
管级的数量应不少于一个晶闸管阀中的晶闸管级数量。试验中的电流强度、di/dt
和 dv/dt 等动态指标不低于实际值；
b)
试验后，检测晶闸管阀上的元件是否出现损坏，并测量主要发热元件或材料的温度是否出现局
部热点。有些不便于测量温度的点(如晶闸管结温)的温度，可根据其他可测量温度点(如散热
器表面)推算得到。
包装前的检查有：
——设备附件、备品、合格证和有关技术文件是否齐备；
——设备外观有无损坏；
——设备表面有无灰尘。
设备应使用塑料制品作为内包装，其周围使用防震材料垫实，放于外包装箱内。
包装箱应符合 GB/T 13384
的规定，按装箱文件及资料清单、装箱清单装箱。随同设备出厂的合格
证和有关技术文件应先装入防潮文件袋中，再放入包装箱内。
包装箱应有明显的包装储运图示标志，并应标明工程项目名称。
备品、备件和专用工具应随阀体一同装运，但应单独包装并明显标记。
设备的包装应满足 GB 4798.2规定的运输要求。
设备的运输应符合GB 4798.2 的规定。
设备运输前后，应检查所有紧固件，必要时采取临时加固措施。敏感器件可单独包装运输。
设备运输过程中不应有剧烈振动、撞击和倒放的情况，应并有防潮和防水措施。
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贮存场所应干燥、清洁、空气流通，能防止各种有害气体的侵入。严禁与有腐蚀作用的物品存放在
同一场所。
包装好的设备应保存在相对湿度不大于85%、周围空气温度为-25℃~+55℃的场所。
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(资料性附录)
晶闸管阀试验参考公式
A.1 比例系数
比例系数 k。由 式(A. 1) 计算：
k.=No/(N,-N,) ……… …………… (A.1)
式中：
N 被试品总的串联晶闸管级数；
N,— 晶闸管阀的总的串联晶闸管级数；
N,— 晶闸管阀的总的冗余晶闸管级数。
A.2 阀端对地局部放电测量电压
阀端对地局部放电测量电压U 由 式(A.2) 计 算 ：
Ug=k₂×Um₂/√2 ………… …………… (A.2)
式中：
Um——
在稳态运行时出现在晶闸管阀与地电位之间的最大电压峰值，包括熄灭过冲电压，单位为
伏(V);
k — 试验安全系数，k =1.2。
A.3 晶闸管阀 VBO 保护触发阈值确定的试验电压值
晶闸管阀 VBO 保护触发阈值确定的试验电压值U 由 式(A.3) 计算：
Uwu=ku×U₁/√2 …………… ………… (A.3)
式中：
U₁—— 在配备 VBO 保护情况下阀端间最大暂时电压值，单位为伏(V);
k—— 试验安全系数，k =1.05。
A.4 由避雷器保护动作值确定的试验电压值
由避雷器保护动作值确定的试验电压Uw₂ 由 式(A.4) 计算：
Uw₂=ks2×U₂/√2 ……… ……………… (A.4)
式中：
U₂— 阀避雷器保护水平电压，单位为伏(V);
kz—— 试验安全系数，k 、=1. 1。
A.5 由最大暂时过电压值确定的试验电压值
由最大暂时过电压值确定的试验电压值Uwi3由 式(A.5) 计算：
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Uwi3=k 、3×U₃/√2 …………… ………… (A.5)
式中：
U₃—
在给定的最严重暂时过电压条件下，阀端间最大重复电压的峰值，包括熄灭过冲电压，单位
为伏(V);
ksi3— 试验安全系数，ksi3=1.3。
A.6 阀端间局部放电试验电压
阀端间局部放电试验电压U 取 Uu 和 U₂ 中的较小者。 Uw 等 于Uu、Uwi2 和
Uw₃ 中的最小者，
U₂i 由式(A.6) 计算：
Uw₂₁=k₂×Um₂/√2 ………………… …… (A.6)
式中：
Um₂——
稳态运行条件下，阀端间最大重复电压的峰值，包括熄灭过冲电压，单位为伏(V);
k — 试验安全系数，k=1.2。
A.7 验证晶闸管阀保护触发系统的波形1和波形2的试验电压值
验证晶闸管阀保护触发系统的试验电压值由式(A.7) 计算：
波形1和波形2的试验电压值Usi 可按式(A.7) 计算：
Uwl=kw₁×Upf … … … … … … … … … …(A.7)
式中：
U—
在运行条件下，晶闸管阀的保护触发系统不动作时，晶闸管阀耐受的冲击电压值，单位为伏
(V);
ky— 试验安全系数，k =1.05。
A.8 采用避雷器保护的阀的波形1 和波形2的预期试验电压值
采用避雷器保护的阀的预期试验电压值Us 由式(A.8) 计算：
Uisv₂i =ks₂i ×Ucms …………… ………… (A.8)
式中：
Ue 避雷器保护水平，单位为伏(V);
ks₂i— 试验安全系数，k₂i=1. 1。
A.9 采用 VBO 保护的晶闸管阀的波形1和波形2的预期试验电压值
采用VBO 保护的晶闸管阀的预期试验电压值Us₂ 由 式(A.9) 计算：
Uis₂2=kw₂2×UvBo … … … … … … … … … …(A.9)
式中：
Uveo—— 当冗余晶闸管级运行时，晶闸管阀的最大 VBO 保护值，单位为伏(V);
k 、2— 试验安全系数，k 、2=1. 1。
A. 10 既不用避雷器，也不用 VBO 保护时的试验电压值
无避雷器及 VBO 保护的阀的试验电压值U 3由式(A. 10) 计算：
style="width:3.10655in" />GB/T 32516—2016
Uisv₂3=ksw₂3×Ucms … … …… … … …(A. 10)
式中：
Ucms— 按 GB311.1
中可预见的操作冲击电压或由绝缘配合计算确定的电压，单位为伏(V);
kw₂3— 试验安全系数，k₂ 3=1.3。
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