静止无功补偿装置系统设计和应用导则 GB/Z29630-2013

中华人民共和国国家标准化指导性技术文件

静止无功补偿装置 系统设计和应用导则

Static var compensators(SVC)-
System design and application guidelines

GB/Z 29630-2013

发布部门：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
发布日期：2013年07月19日
实施日期：2013年12月02日

前 言

    本指导性技术文件按照GB/T 1．1-2009给出的规则起草。
    本指导性技术文件由中国电器工业协会提出。
    本指导性技术文件由全国电力电子学标准化技术委员会(SAC/TC 60)归口。
    本指导性技术文件主要起草单位：西安高压电器研究院有限责任公司
                                  南方电网科学研究院有限责任公司
                                  南京南瑞继保电气有限公司
                                  荣信电力电子股份有限公司
                                  国电南京自动化股份有限公司
                                  西安理工大学
                                  西安西电电力电容器有限责任公司
                                  西南电力设计院电网分公司
                                  西安电力电子技术研究所
                                  国网电力科学研究院
                                  昆明电器科学研究所
                                  西安西开高压电气股份有限公司
                                  许继集团有限公司柔性输电公司
    本指导性技术文件主要起草人：孙伟 傅闯 陈赤汉 张凡勇 杨晓辉 田恩文 李璐 同向前 信建伟 王友龙 杨志勇 张化良 蔚红旗 朱振飞 梁帅奇 周琼芳 赵永涛 胡旭辉 孟晨 何青连

1 范 围

    本指导性技术文件规定了静止无功补偿装置(以下简称SVC)满足系统运行要求的设计内容，对SVC部件、子系统以及布置、安装和相关的设计内容提出了基本要求。
    本指导性技术文件适用于输电系统和配电系统中基于晶闸管的SVC的设计。
    本指导性技术文件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SVC编制，晶闸管投切电抗器(TSR)型SVC参照本指导性技术文件执行。
    每个SVC工程均有其特殊性，应针对具体工程条件和要求使用本指导性技术文件，必要时应作相应的补充。

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 311．1 绝缘配合 第1部分：定义、原则和规则(GB 311．1-2012，IEC 60071-1：2006，MOD)
    GB/T 1094．6 电力变压器 第6部分：电抗器(GB/T 1094．6-2011，IEC 60076-6：2007，MOD)
    GB 1984 高压交流断路器(GB 1984-2003，IEC 62271-100：2001，MOD)
    GB 1985 高压交流隔离开关和接地开关(GB 1985-2004，IEC 62271-102：2002，MOD)
    GB/T 6451 油浸式电力变压器技术参数和要求
    GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求
    GB/T 11024．1 标称电压1000V以上交流电力系统用并联电容器 第1部分：总则(GB/T 11024．1-2010，IEC 60871-1：2005，MOD)
    GB 11032 交流无间隙金属氧化物避雷器(GB 11032-2010，IEC 60099-4：2006，MOD)
    GB/T 12325 电能质量 供电电压偏差
    GB/T 12326 电能质量 电压波动和闪变
    GB/T 14285 继电保护和安全自动装置技术规程
    GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波
    GB/T 14598．9 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 14598．9-2010，IEC 60255-22-3：2007，IDT)
    GB/T 14598．10 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 14598．10-2012，IEC 60255-22-4：2008，IDT)
    GB/T 14598．13 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 1MHz脉冲群抗扰度试验(GB/T 14598．13-2008，IEC 60255-22-1：2007，MOD)
    GB/T 14598．14 量度继电器和保护装置 第22-2部分：电气骚扰试验 静电放电试验(GB/T 14598．14-2010，IEC 60255-22-2：2008，IDT)
    GB/T 15166．4 高压交流熔断器 第4部分：并联电容器外保护用熔断器(GB/T 15166．4-2008，IEC 60549：1976，MOD)
    GB/T 15291 半导体器件 第6部分 晶闸管(GB/T 15291-1994，eqv IEC 60747-6：1983及其修正案1：1991)
    GB/T 15543 电能质量 三相电压不平衡
    GB/T 15945 电能质量 电力系统频率偏差
    GB/T 20298-2006 静止无功补偿装置(SVC)功能特性
    GB/T 20994 高压直流输电系统用并联电容器及交流滤波电容器
    GB/T 20995 输配电系统的电力电子技术 静止无功补偿装置用晶闸管阀的试验(GB/T 20995-2007，IEC 61954：2003，MOD)
    GB/T 22075 高压直流换流站可听噪声
    GB 50052 供配电系统设计规范
    GB 50059 35kV～110kV变电所设计规范
    GB 50060 3kV～110kV高压配电装置设计规范
    GB 50227-2008 并联电容器装置设计规范
    GB/T 29629-2013 静止无功补偿装置水冷却设备
    国际电报电话咨询委员会(CCITT)导则(Guide of International telegraph and telephone consultative committee)

3 术语和定义

    下列术语和定义适用于本文件。

3．1
    静止无功补偿装置 static var compensator；SVC
    一种并联连接的静止无功补偿器，通过对其感性或容性电流的自动调整，来维持或控制其与电网连接点的某种参数(典型情况为控制母线电压)。
    注：静止无功补偿装置一般包括TCR、TSC、TSR等，一般与机械开关投切无功补偿装置构成静止无功补偿系统。

3．2
    晶闸管控制电抗器 thyristor controlled reactor；TCR
    由晶闸管控制的并联电抗器，通过控制晶闸管的导通角使并联电抗器等效感抗连续变化。

3．3
    晶闸管投切电容器 thyristor switched capacitor；TSC
    由晶闸管投切的并联电容器，通过晶闸管的开通或关断使并联电容器投入或退出。

3．4
    晶闸管投切电抗器 thyristor switched reactor；TSR
    由晶闸管投切的并联电抗器，通过晶闸管的开通或关断使并联电抗器投入或退出。

3．5
    固定电容器 fixed capacitor；FC
    由电容器(有时还有电抗器)适当组合而成的并联装置。
    注：通常也可设计成滤波器。

3．6
    晶闸管级 thyristor level；TL
    晶闸管阀的基本单元，由并联或反并联的晶闸管构成，包括辅助电路(触发、保护、均压、阻尼元件等)。
    注：改写GB/T 20995-2007，定义3．1。

3．7
    晶闸管阀 thyristor valve；TV
    晶闸管级的电气和机械联合体，配有所有连结、辅助部件和机械结构，它可与SVC每相的电抗器或电容器相串联。
    [GB/T 20995-2007，定义3．5]

3．8
    阀基电子单元 valve base electronics；VBE
    处在地电位的电子単元，它是SVC控制系统与晶闸管阀之间的接口。
    [GB/T 20995-2007，定义3．7]

3．9
    晶闸管电子单元 thyristor electronics；TE
    在阀电位上执行控制、保护等功能的电子电路。接受阀基电子单元的控制信号，并向阀基电子单元回报晶闸管的状态信息等。

3．10
    控制系统 control system
    对SVC进行调节、保护、控制、触发和监测等单元的总称。

3．11
    阀闭锁 valve blocking
    通过抑制阀控制脉冲，使晶闸管阀不触发的操作。
    注：改写GB/T 13498-2007，定义7．l7。

3．12
    角度 angle
    将正弦波中的时间间隔用相应角度来描述，图1表示了通常使用的“角度”。

3．13
    触发角 trigger angle
    α
    从晶闸管受到正向电压的开始时刻到晶闸管开始导通时刻之间的间隔(见图1)。
    注：改写GB/T 13498-2007，定义7．20。

3．14
    导通角 conduction angle
    σ
    晶闸管导电的间隔，正常情况下，它是关断角γ与触发角α之差(见图1)。

3．15
    关断角 extinction angle
    γ
    从晶闸管受到正向电压的开始时刻到晶闸管停止导通时刻的间隔(见图1)。
    注：改写GB/T 13498-2007，定义7．23。

3．16
    误触发 false firing
    在不正确的时刻造成的晶闸管阀的触发。

3．17
    响应时间 response time
    输入阶跃控制信号后，SVC输出达到要求输出值的90％所用的时间，且期间没有产生过冲(见图2)。
    注：由于电压变化范围较小，难以获得清晰的变化曲线，一般可用无功电流变化曲线来说明响应时间。

3．18
    稳定时间 settling time
    输入阶跃控制信号后，SVC输出达到要求输出值的±5％范围内所用的时间，见图2。

3．19
    电压-电流特性 voltage-current characteristic
    在公共连接点处，SVC的基波稳态电压与电流之间的关系。

3．20
    控制范围 control range
    在连接点处由SVC提供的无功电流或无功功率的感性至容性最大变化范围。

3．21
    滞后运行 lagging operation
    SVC运行电流落后于其电压的运行方式，等效于并联电抗器。

3．22
    超前运行 leading operation
    SVC运行电流领先于其电压的运行方式，等效于并联电容器。

3．23
    参考电压 reference voltage
    在SVC的电压-电流特性曲线上，总无功输出为零(运行在既不发出、也不吸收无功功率)点的电压。参考电压范围可设置，一般为0．90p．u．～1．10p．u．。

3．24
    斜率 slope level；SL
    在SVC的电压-电流特性曲线上的容性与感性线性可控范围内，电压变化的标么值与电流变化的标么值的比值。一般以百分数表示。

3．25
    电压转折保护 voltage break-over protection；VBO
    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，保护晶闸管避免电压击穿。一般采用转折二极管(BOD)或者相关功能电路实现。

3．26
    考核点 check point；CP
    供需双方合同规定的指标衡量点。

3．27
    闪变改善率 flicker improve ratio
    SVC投入运行前短时闪变的95％概率大值减去SVC投入运行后短时闪变的95％概率除以SVC投入运行前短时闪变的95％概率大值的百分数。闪变改善率一般应不低于50％。

4 SVC安装场所

4．1 环境条件
    应提供SVC安装场所的下述气候环境状况，在此环境状况下运行的SVC，其各项性能指标应达到其额定设计水平：
    a) 海拔(m)；
    b) 年平均降水量(mm)；
    c) 最大月降水量(mm)；
    d) 年平均环境温度(℃)；
    e) 最高环境温度(℃)；
    f) 最低环境温度(℃)；
    g) 年平均相对湿度(％)；
    h) 最大相对湿度(％)；
    i) 覆冰厚度(mm)；
    j) 最大地面积雪厚度(mm)；
    k) 最大结霜厚度(mm)；
    l) 冻土层厚度(m)；
    m) 年平均风速(m/s)；
    n) 年最大风速(m/s)；
    o) 地震烈度(度)；
    p) 年平均雷暴日(d/a)；
    q) 污秽等级；
    r) 日照强度(W/cm²)；
    s) 土壤电阻率(Ω·m)。

4．2 系统条件
    系统条件包括：
    a) SVC连接点的标称电压及变化范围；
    b) 电网频率及变化范围；
    c) 电网谐波阻抗；
    d) 过电压保护水平，包括雷电冲击保护水平和操作冲击保护水平；
    e) 变电站接地方式；
    f) 供电系统主接线和设备参数以及供电方式、供电设备容量、相关的无功补偿装置及参数；
    g) 考核点的背景电能质量参数，包括电压变化范围(曲线)、谐波电压、谐波电流、电压波动和闪变、三相电压不平衡度等；
    h) 公共连接点或考核点的短路水平，包括最大和最小方式下的三相、单相短路电流(或短路容量)；
    i) 相关保护整定值及故障清除时间。

4．3 负荷条件
    负荷条件包括：
    a) 用电协议容量；
    b) 负荷容量及性质，包括谐波发生量、电压波动和闪变数值、有功和无功功率变化范围或随时间变化的曲线、功率因数、最大负序电流等；
    c) 负荷运行工况。

4．4 其他条件
    其他条件包括：
    a) SVC占地面积；
    b) 冷却设备要求的外部条件；
    c) 现有相关装置及设备(应包括接地、防雷击等)；
    d) 布置方式(户外或户内、单层或双层布置、电缆或架空连接等)；
    e) 监控方式(就地和/或远方)；
    f) 使用场所用电条件；
    g) 噪声水平。

5 主要功能

    SVC根据用途其功能特性分述如下：
    ——输电系统SVC的功能特性一般包括：
        ● 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、提高输电功率和减少输电损耗；
        ● 抑制谐波电流；
        ● 其他附加功能(阻尼系统功率振荡、抑制次同步振荡等)。
    ——配电系统及工业用户SVC的功能特性一般包括：
        ● 抑制电压波动和闪变；
        ● 校正三相负荷不平衡；
        ● 抑制谐波电流和减小谐波电压畸变率；
        ● 改善功率因数。

6 型式及接线方式

    SVC的主要类型有晶闸管控制电抗器(TCR)型、晶闸管投切电容器(TSC)型、晶闸管投切电抗器(TSR)型等，上述SVC既可单独使用，也可根据需要组合使用。
    TCR(TSR)支路可以单独设置一台断路器，也可以和全部或部分固定电容器支路共用一台断路器。
    TCR的电抗器一般每相分成上、下相同的两组，每相晶闸管阀组两侧各连接一组，三相整体上采用三角形接线(图3)。

    TSC晶闸管阀一般置于电容器和电抗器之间，采用三角形接线(图4)。

    固定电容器可根据SVC的容量、支路数量，通过技术经济比较，确定由一台断路器带一条支路或多条支路。固定电容器支路接线的一般规定：
    a) 固定电容器的型式主要采用单调谐、双调谐、C型和高通滤波器等四种(图5)；
    b) 固定电容器支路宜采用星型接线且中性点不应接地；
    c) 固定电容器支路电容器组的每相或每个臂，有多台电容器串并联组合时，应采用先并联后串联的接线方式；
    d) 滤波电抗器或串联电抗器装设于电源侧时，其电流应满足动稳定和热稳定要求。

7 主要参数和性能

    SVC的基本特性由稳态电压-电流特性决定，如图6所示。

    SVC主要特性由下列参数及性能描述：
        a) 额定电压U_n(kV)
            指SVC连接点(母线)的标称电压；
        b) 额定容量Q_n(Mvar)
            SVC在额定条件下能输出的、晶闸管控制的最大基波无功功率；
        c) 动态调节范围(Mvar)
            指SVC通过晶闸管控制实现的可调无功范围，即在额定电压下SVC无功功率变化的最大范围；
        d) 参考电压U_ref(p．u．)
            如图6中b点电压。通常U_ref应可设置，U_ref＝0．9p．u．～1．1p．u．；
        e) 斜率(％)
            图6中ac段的斜率。一般在0．5％～10％范围内可调；
        f) 响应时间(ms)
            SVC的响应时间一般由供方提供。可通过专门的系统研究或测量得到；
        g) 过负荷能力
            SVC能达到的过负荷倍数和持续时间；
        h) 额定感性无功Q_LS
            SVC在额定状态下连续运行所能输出的最大感性无功功率；
        i) 额定容性无功Q_CS
            SVC在额定状态下连续运行所能输出的最大容性无功功率；
        j) TCR的额定容量Q_TCR
            TCR支路在额定状态下连续运行所能输出的最大感性无功功率；
        k) 固定电容器的额定容量Q_FC
            固定电容器在额定状态下运行时，所能输出基波容性无功功率。

8 系统设计

8．1 设计目标
    SVC系统设计的基本目标是在规定的设计条件和功能要求下，合理地确定SVC主接线方式及基本参数，以保证SVC安全可靠运行，并达到预期补偿指标。

8．2 设计内容
    主要包括：
    a) 系统条件及功能的确认；
    b) SVC使用场所外部条件的确认；
    c) SVC的基本参数及主接线选择；
    d) 性能指标的核算(见8．3)；
    e) SVC元件的安全运行验证(见8．3)；
    f) 系统谐波谐振验证(见8．3)；
    g) 操作过电压计算及其保护方式、保护元件配置和参数确定(见8．3)；
    h) SVC主要元件参数及订货技术条件；
    i) 继电保护配置及保护整定值确定(见8．3)；
    j) SVC控制策略确定(见8．3)；
    k) 通讯协议及接口确定；
    l) SVC的安装布置方案及相关图纸(见8．4)；
    m) 利用率和可靠性(见8．5)；
    n) 损耗的评估(见8．6)；
    o) 噪声(见8．7)。

8．3 系统研究
    8．3．1 研究内容
        系统研究一般包括动态特性的研究，谐波、负序、电压波动和闪变的研究以及过电压的研究，但不限于此。具体的研究内容可根据工程实际情况确定。
    8．3．2 动态特性
        应从暂态稳定和动态稳定的角度研究系统发生扰动(例如主要的故障和甩负荷)时SVC控制的性能：
        a) 系统故障和操作时，SVC对电压的支撑和稳定性能以及响应特性；
        b) SVC的保护和保护配合；
        c) 如果需要，验证在系统发生扰动之后，SVC阻尼系统功率振荡、抑制次同步振荡所需的附加控制功能；
        d) SVC控制与邻近的其他控制系统之间的相互作用，包括高压直流控制、发电机控制以及其他灵活交流输电系统(FACTS)装置的控制。
    8．3．3 谐波、负序、电压波动和闪变性能
        包括：
        a) 通过谐波潮流的研究，验证SVC谐波滤波器设计是否合理。研究应评估在SVC考核点和(或)公共连接点处的谐波水平。研究报告应包括：
            1) 在规定的系统运行条件(包括最大和最小系统电压水平)下，SVC的最大和最小无功功率和谐波电流输出；
            2) 谐波的抑制效果；
            3) 在系统电压不平衡和触发角不平衡的情况下产生的非特征谐波；
            4) 可能产生的谐振过电压；
            5) 校核滤波器元件的安全裕度。
        b) 评估由于负荷产生的负序电流对电力系统的影响以及采用SVC后的改善效果；
        c) 评估由于负荷无功冲击引起母线的电压波动和闪变(见附录A)以及采用SVC后的改善效果。
        其他参照GB/T 12326、GB/T 12325、GB/T 14549、GB/T 15543、GB/T 15945的要求。
    8．3．4 过电压
        过电压(包括雷电和操作过电压等)的研究用于确定过电压保护方式、设备的绝缘水平、避雷器参数等。研究内容如下：
        a) 工频、雷电和操作过电压；
        b) 母线故障(单相接地、相间和三相短路)；
        c) 开关重燃(单相或两相)引起的过电压；
        d) 晶闸管阀故障(包括可能出现的误开通)。

8．4 设备布置
    SVC的设备布置要求如下：
    a) 原则上，SVC的设备布置和安装设计应保证安全，利于通风散热，便于运行巡视和维护检修。一般要求可参见GB 50052、GB 50059、GB 50060、GB 50227-2008；
    b) 晶闸管阀及其冷却设备宜采用户内布置；
    c) 监控和保护装置不宜放置于阀厅内，但应靠近阀组以缩短信号传输距离；
    d) 相控电抗器宜采用户外分相布置，也可采用户内布置。其他参见GB 50227-2008的8．3；
    e) 相控电抗器不应对变电站其他设备特别是二次回路及设备造成影响；
    f) 电抗器对外部设备的影响参照国际电报电话咨询委员会(CCITT)导则第6卷第6章；
    g) 滤波电抗器的布置原则上同d)，但为减少占地面积，也可用三相叠装方式；
    h) 并联电容器组宜采用户外布置，但严寒、湿热、风沙等特殊地区和污秽、易燃、易爆等特殊环境宜采用户内布置。其他参见GB 50227-2008的8．23；
    i) 电容器外保护用熔断器的装设见GB/T 15166．4；
    j) SVC可根据周围环境小动物活动的情况设置防侵袭的封堵、围栏和网栏等设施。

8．5 利用率和可靠性
    参照GB/T 20298-2006的附录E。

8．6 损耗的评估
    8．6．1 损耗计算
        在SVC设计的运行范围内，总损耗在不同运行点下分别计算。
        损耗计算中没有包括配电装置、母线、电缆、线夹、连接件等的损耗，并忽略了与谐波电流相关的损耗。但在确定电阻器、冷却设备等参数时，应考虑这些部分。
        SVC总损耗的估计值或保证值由下述a)～f)得到：
        a) 晶闸管阀损耗P_valve
        见附录B；
        b) SVC专用降压变压器损耗
        采用厂家或试验所得出的数据；
        c) 电抗器损耗P_reac
        电抗器损耗P_reac采用式(1)计算：

P_reac＝3×R_reac×I² …………………………(1)

        式中：
        R_reac——电抗器的直流电阻值，可从电抗器的试验报告中查到；
        I——电抗器电流方均根值。
        d) 电容器组损耗P_cap
        电容器组损耗P_cap采用式(2)计算：

P_cap＝Q_cap×tanδ …………………………(2)

        式中：
        Q_cap——电容器容量；
        tanδ——电容器介质损耗角正切值，可从试验报告中查到。取所有电容器tanδ的平均值。
        e) 电阻器损耗P_res
        电阻器损耗P_res采用式(3)计算：

P_res＝3×R_res×I² …………………………(3)

        式中：        
        R_res——电阻器阻值；
        I——电阻器电流方均根值。
        f) SVC辅助系统所消耗的功率
        指包括泵、风机、加热系统、控制保护系统在内的辅助系统所消耗的功率。
    8．6．2 损耗评估
        假定环境温度为20℃，母线电压为1．0p．u．，SVC的额定运行容量范围是从感性Q_LS到容性Q_CS，且TCR部分的额定容量为Q_TCR，固定电容器部分的额定容量为Q_FC，下列运行点的损耗将被用于评估SVC的总损耗：
        a) SVC100％感性输出(TCR支路满容量运行，固定电容器支路满容量运行，输出感性无功)Q_LS，年运行时间的10％(t₁)对应的的总损耗P₁(kW)。当Q_LS＝0时，该项损耗，除运行时间外，建议参见c)项执行；
        b) SVC100％容性输出(TCR支路运行于零输出，仅有空载损耗，固定电容器支路满容量运行)Q_CS，年运行时间的10％(t₂)对应的的总损耗P₂(kW)；
        c) SVC零输出(TCR支路输出容量恰好等于滤波支路容量)，年运行时间的20％(t₃)对应的总损耗P₃(kW)；
        d) SVC50％感性输出(TCR支路容量抵消滤波支路容量后，SVC尚能够输出50％的感性无功)Q_LS，年运行时间的15％(t₄)对应的的总损耗P₄(kW)。当Q_LS为零时，该项损耗，除运行时间外，建议参见c)项执行；
        e) SVC50％容性输出(TCR支路容量抵消一半滤波支路容量，SVC输出50％的容性无功)Q_CS，年运行时间的45％(t₅)对应的总损耗P₅(kW)。
        对每个运行点都要计算8．6．1中规定的SVC的各个工作部分或连接部分的损耗，不论其是否通过电流。
        将上述损耗求和即为评估损耗ΣP(kW)，即ΣP＝P₁×t₁＋P₂×t₂＋P₃×t₃＋P₄×t₄＋P₅×t₅，t₁＋t₂＋t₃＋t₄＋t₅＝1。
        总损耗不宜超过SVC额定输出容量的1％。

8．7 噪声
    SVC中电抗器、电容器、晶闸管阀等设备会产生噪声，其可听噪声水平应控制在相关标准所要求的限值以内(参见GB/T 22075)。

9 SVC部件及子系统基本要求

9．1 晶闸管阀
    基本要求包括：
    a) 晶闸管阀应根据系统运行条件及性能要求设计，包括必要的保护和附件，确保安全可靠运行；
    b) 晶闸管阀结构的设计应便于用户对晶闸管近距离巡视、日常维护以及故障处理或部件更换；
    c) 晶闸管阀由若干串联的晶闸管级构成，其中包括全部必要的散热器，均压和保护电路，触发和取能电路、控制和监视信号通道器件；
    d) 晶闸管应根据系统故障和操作引起的最大过电压和过电流设计；
    e) 阀的设计应考虑阀中晶闸管电压分布不均匀性而留有适当裕量。单相每组晶闸管阀中串联晶闸管级的最小冗余数为1；
    f) SVC的设计应考虑防止误触发(阀中任一晶闸管在某一错误时刻触发，或没有触发命令而被触发)；
    g) TCR和TSR中，应提供正常触发和强制触发两个独立的触发系统；
    h) 在过电压发生时，TSC阀不应被触发，并应采取闭锁及互锁措施避免误触发；
    i) 晶闸管的基本技术要求参见GB/T 15291；
    i) 晶闸管阀的试验参见GB/T 20995。

9．2 晶闸管阀的冷却设备
    见GB/T 29629-2013。

9．3 相控电抗器
    基本要求包括：
    a) TCR相控电抗器宜采用单相干式空心电抗器；
    b) 电抗器额定容量应根据SVC的动态无功补偿容量，并考虑晶闸管阀的导通角以及流经的谐波电流和过载能力确定；
    c) 电抗值偏差：每相总电抗值偏差应不超过±3％，每相电抗与3个相电抗平均值间的偏差应不超过±2％；
    d) 额定绝缘水平应符合GB 311．1的规定。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。
    其他参见GB/T 1094．6，特殊要求由供方和需方商定。

9．4 电容器组
    参见GB/T 11024．1和GB/T 20994的相关要求。

9．5 滤波(串联)电抗器
    宜采用干式空心电抗器。
    其他参见GB/T 1094．6，特殊要求由供方和需方商定。

9．6 断路器
    基本要求包括：
    a) SVC的总断路器应具有投切其所连接的全部无功补偿装置最大输出电流和短路电流的能力；
    b) 用于固定电容器的断路器应具备开断容性电流的能力，开断时不应发生重击穿，且能承受合闸涌流以及工频短路电流和电容器高频放电电流的联合作用；
    c) 当支路额定电流、短路开断能力、恢复电压上升率等要求不能满足时，可采用较高电压等级断路器，必要时也可采用加装并联小电容的方法满足恢复电压上升率。
    其他参见GB 1984，特殊要求由供方和需方商定。

9．7 隔离开关及接地开关
    基本要求包括：
    a) 隔离开关、接地开关应按电压等级、最大稳态电流和故障暂态电流选择；
    b) 隔离开关、接地开关的设置用于保证SVC主要部件维修时和系统带电(或可能带电)部分有明显断开点。根据电容器放电或检修安全需要，还应适当配置接地开关。
    其他参见GB 1985，特殊要求由供方和需方商定。

9．8 避雷器
    基本要求包括：
    a) SVC的避雷器用于限制操作过电压，应选用无间隙金属氧化物避雷器；
    b) 避雷器的额定电压应为正常运行线电压的上限以及系统单相接地引起的工频电压升高，并留有一定裕度；
    c) 设计中应校验避雷器的通流容量以确保运行安全。对保护滤波器的避雷器，应以在电源侧发生单相接地时，断路器发生操作重燃过电压作为校验其通流容量的条件。
    其他参见GB 11032，特殊情况下如需采用阻容吸收装置，由供方和需方商定。

9．9 专用变压器(如果需要)
    基本要求包括：
    a) 如SVC通过变压器接入电网，则变压器绝缘水平应与接入处电网绝缘水平一致；
    b) 变压器应能输出100％的无功电流，其设计铁心磁通密度应低于一般用途的变压器；
    c) 变压器能耐受正常谐波电流。
    其他参见GB/T 6451或GB/T 10228，特殊要求由供方和需方商定。

9．10 控制系统
    基本要求包括：
    a) 控制系统应实现第5章要求的控制目标；
    b) 阀及其控制系统的设计应避免在一对反并联晶闸管上出现串扰现象；
    c) 若包括对TSC投切控制，为了获取SVC输出变化的平滑调节，供应商应详细阐明TCR与TSC投入、切除之间的控制方式；
    d) 应具备计算、自动调节、监视、保护、通信、顺序控制、事件记录等功能；
    e) 通过通信接口与使用场所控制和上级控制(或调度中心)保持相互传送信息和运行命令。

9．11 保护系统
    基本要求是符合SVC安全可靠运行的要求，满足可靠性、选择性、灵活性和速动性的要求，保护定值和延时的选择应与上级保护配合，防止越级动作。一般包括：
    a) 滤波器组及并联电容器组宜配备以下保护：
        1) 过电压；
        2) 低电压；
        3) 速断；
        4) 过电流；
        5) 差压或差流不平衡；
        6) 电容器组内部故障；
        7) 低周波(滤波支路)；
        8) 联锁跳闸，避免由于SVC的非正常运行方式所产生的谐波放大。
    b) 电抗器组宜配备以下保护：
        1) 过电压；
        2) 低电压；
        3) 速断；
        4) 过电流；
        5) 过负荷。
    c) 控制系统本体宜配备以下保护：
        1) UPS故障(若采用)；
        2) 输入信号异常；
        3) 电源故障；
        4) 硬件故障；
        5) 子系统故障。
    d) 阀组件宜配备以下保护：
        1) BOD动作；
        2) 脉冲丢失；
        3) 晶闸管故障；
        4) 触发/检测通道故障；
        5) 后备触发频繁动作。
    e) 晶闸管控制电抗器(TCR)宜配备以下保护：
        1) 过电压；
        2) 低电压；
        3) TCR支路速断；
        4) TCR支路过电流；
        5) TCR支路过载。
    f) 冷却设备保护：
        冷却设备的设计应保证晶闸管及辅助元件在运行期间处于允许的温度范围。冷却设备应具有独立的监控单元，检测并向上位机上传其运行参数、异常状态。冷却设备中出现一种或多种异常运行方式可能对阀产生严重危害时，应退出TCR支路，以保证主设备安全。冷却设备应对其自身的运行状态进行监控，同时，应对冷却介质进行监测。
    其他参见GB/T 14285。

9．12 故障录波系统
    基本要求包括：
    a) 所记录的模拟量至少应包括TCR支路和固定电容器支路电流、SVC接入点母线电压、调节目标的电压或电流等；
    b) 所记录的开关量至少应包括SVC断路器、隔离开关、主变压器总断路器(SVC接入侧)、控制器发出的故障录波启动信号等。
    其他参照GB/T 20298-2006。

9．13 表计和监控系统
    就地或远程监控至少应包括：
    a) 主系统界面；
    b) SVC运行指示；
    c) SVC停机指示；
    d) SVC总无功功率和三相电流；
    e) TCR/固定电容器支路的无功功率；
    f) TCR支路的三相相电流和三相线电流、三相触发角度；
    g) 变压器高/低压侧电压；
    h) 参考电压整定值；
    i) 无功整定值；
    j) 功率因数整定值；
    k) 斜率整定值；
    l) 每个滤波器支路的电流；
    m) SVC主要设备的状态和事件列表。

9．14 电磁兼容
    辐射电磁场抗扰度试验应符合GB/T 14598．9的要求，电快速瞬变抗扰度试验应符合GB/T 14598．10的要求，1MHz脉冲群抗扰度试验应符合GB/T 14598．13的要求，静电放电抗扰度试验应符合GB/T 14598．14的要求。

9．15 辅助设备
    用于高压电容器组不平衡保护的电流互感器应符合下列要求：
        ——绝缘水平按接入处电网电压选择；
        ——一次额定电流不小于最大稳态不平衡电流；
        ——能耐受故障状态下的短路电流和高频放电电流，必要时可在中性点对地装设无间隙氧化锌避雷器；
        ——可按继电保护要求确定准确等级。
    用于高压电容器组不平衡保护的电压互感器应符合下列要求：
        ——绝缘水平按接入处电网电压选择；
        ——一次额定电压不低于电容器组额定电压；
        ——一次线圈作为电容器的放电回路时，满足放电容量要求；
        ——可按电压保护要求确定准确等级。
    用于高电压的支柱绝缘子、穿墙套管应按电压等级、爬电距离、泄漏电流、机械荷载等技术条件选择和校验。
    辅助电源应包括维持SVC运行的所有必要的电源，如降压变压器、交流配电盘、蓄电池、蓄电池充电器和UPS等。电源应满足所有的泵、风机、控制系统、空调系统和照明设备等的需求。

10 其他要求

10．1 安装
    参见GB/T 20994、GB/T 1094．6。

10．2 防火和通风
    按GB 50227-2008、GB 50060的规定。
    SVC各个房间的进排风口应有防雨雪和小动物进入的设施。在风沙较大的地区，进排风口宜设过滤装置。在严寒地区，进排风口宜有防寒措施。

10．3 SVC工程描述及供货范围
    见附录C。

10．4 技术文件及培训
    见附录D。

附 录 A
(资料性附录)
闪变改善率

    SVC抑制闪变的效果一般应达到GB 12326的规定。通常，工程上用以评价SVC抑制闪变效果的是闪变改善率。
    闪变改善率K的定义可用式(A．1)表示：

    式中：
    P_st——SVC投入运行后，短时闪变的95％概率大值；
    P_sto——SVC投入运行前，短时闪变的95％概率大值。
    闪变改善率一般应不低于50％。

附 录 B
(规范性附录)
晶闸管阀的损耗计算方法

B．1 概述
    理论上说，单个晶闸管的损耗是可测量的，阀的总损耗可由测量数据得到。但实际上，很难采用电流或发热的方法测量损耗。因此，采用下述计算方法作为损耗的评估方法。

B．2 总损耗
    总损耗P_valve组成见式(B．1)：

P_valve＝P_cvalve＋P_Tsw＋P_vd＋P_sn ………………………(B．1)

    式中：
    P_valve——晶闸管阀的总损耗；
    P_cvalve——晶闸管阀的通态损耗；
    P_Tsw——晶闸管总的开关损耗，P_Tsw＝P_Tswon＋P_Tswoff；
    P_vd——均压回路损耗；
    P_sn——吸收回路损耗。

B．3 通态损耗
    对于晶闸管的每个不同触发角，应按式(B．2)估算晶闸管的通态平均电流：

    式中：
    I_TAV——晶闸管通态平均电流；
    I_TCR——TCR晶闸管阀全导通时，基波电流方均根值；
    α——TCR的触发角(л/2～л弧度)。
    晶闸管电流方均根值由式(B．3)计算：

    式中：
    I_Trms——晶闸管电流方均根值。
    晶闸管阀的通态损耗P_cvalve由式(B．4)计算：

    式中：
    n——阀中串联的晶闸管数；
    U_TO——晶闸管的门槛电压；
    r_T——晶闸管的斜率电阻；
    R_busbar——不包括晶闸管时，阀端间电路直流电阻。

B．4 晶闸管开通时的扩散损耗
    对于TCR阀，其导通损耗P_Tswon按式(B．5)计算。
    假设每个触发脉冲损耗典型值为0．2J(因晶闸管而异，一般有些差别)，则：

P_Tswon＝3×2×n×0．2×f ………………………(B．5)

    式中：
    f——系统基波频率。
    对于TSR和TSC阀，其导通损耗按式(B．6)计算。

P_Tsw＝0．03×P_cvalve ………………………(B．6)

B．5 晶闸管的关断损耗
    对于TCR阀，关断损耗P_Tswoff按式(B．7)计算：

    式中：
    P_Tswoff——晶闸管关断损耗；
    Q_r——晶闸管恢复电荷(见图B．1)；
    f——电网基波频率；
    U₁——阀基波电压方均根值。

    Q_r定义可表示为式(B．8)：

Q_r＝k₁×(dI_T/dt)^0．6 ………………………(B．8)

    式中：
    k₁——晶闸管类型参数，表示在相应的运行结温下，晶闸管恢复电荷与关断时的di_T/dt之间的关系，可通过使用方法获取；
    dI_T/dt——晶闸管关断时，电流过零点时的上升率，单位为A/μs。
    在上述计算总损耗的公式中，涉及与晶闸管损耗有关的系数为1－k_Q。k_Q与过电压吸收电路的吸收电阻有关，它代表了恢复电荷的分配比例[见式(B．9)] ：

k_Q＝Q₁/(Q₁＋Q₂) ………………………(B．9)

B．6 均压回路损耗
    均压回路损耗P_vd与施加在晶闸管阀上的电压有关。根据触发角，此电压按式(B．10)计算：

    式中：
    U₁——晶闸管阀基波电压方均根值；
    U_1α——晶闸管阻断电压方均根值。
    损耗计算按式( B．11 )计算：

    式中：
    R_vd——均压电阻值(每级)。

B．7 过电压吸收回路损耗
    对于TCR，过电压吸收回路损耗P_sn可按式(B．12)计算：

    式中：
    C_sn——吸收回路电容值(每级)。

附 录 C
(资料性附录)
SVC工程描述及供货范围

C．1 SVC工程描述
    对于一个给定的具体SVC工程，应描述内容：
    a) 安装位置(变电站名)；
    b) SVC电压等级(kV)；
    c) SVC的额定容量(Mvar)，包括容性和感性无功容量；
    d) SVC的作用；
    e) SVC安装点的设备平面布置图；
    f) SVC电气原理单线图；
    g) SVC安装后的电气设备连接图，包括电路、接地、控制保护、使用场所内服务等；对于交钥匙工程，还应提供围栏、现场地下信息及土建技术资科等其他图纸；
    h) 如果该SVC工程将来有扩容的需要，设计、布局应给予相应的考虑，并给出建议的规划布局图。

C．2 供货范围和工程进度
    C．2．1 供货范围
        SVC工程供应商提供的设备、材料、服务至少应包括下述内容：
        a) SVC晶闸管阀及其冷却设备；
        b) 高压交流设备(如由供货商提供，应在合同中写明)，包括：
            1) 专用变压器；
            2) 断路器；
            3) 隔离开关；
            4) 电压互感器；
            5) 电流互感器；
            6) 避雷器；
            7) 接地变压器；
            8) 配电装置。
        c) 电抗器、电容器、滤波器；
        d) SVC使用场所内服务设施；
        e) SVC控制、保护、报警、监控系统；
        f) 专用维护设备及工具；
        g) 操作及维护人员培训计划(见附录D)；
        h) 备件；
        i) 试验及交付服务；
        j) 技术文档，包括操作使用手册(见附录D)。
    对于交钥匙工程，还应包括：
        ——SVC工程配套设施，包括配电间、护栏、排水、巡视通道等；
        ——SVC建筑，包括接地系统；
        ——地面连接设备的基础和架构，包括接地、接地网连接。
    C．2．2 用户需提供的设备、材料和服务
        包括：
        a) 在约定的时间内，SVC的安装场所应准备就绪；
        b) 现场的水源；
        c) 在约定的时间内，现场临时供电电源应准备就绪；
        d) 在约定的时间内，SVC使用场所长期供电电源应准备就绪；
        e) 现场现有的装置、设备清单及其状况。
    C．2．3 工程进度
        SVC工程双方应根据下述(但不限于)要求，对工程中的诸多环节进行约定：
        a) 工程的竣工时间；
        b) 在双方约定的时间内，提供详细的工程进度表，包括：工程各部分的开始时间及其结束时间、用户提供的各项服务的到位时间、供应商提供的图纸时间、以及各项事务的具体时间安排；
        c) 设计联络和审査安排。

附 录 D
(资料性附录)
技术文件及培训

D．1 技术文件
    用户可列出所需要的技术文件清单，并和供应商确定最终提供的技术文件。
    下述典型文件由SVC的供应商提交，并应在合同中注明：
        a) 技术报告；
        b) 设备说明；
        c) 质量担保书；
        d) 设备试验报告；
        e) 单相线路图；
        f) 施工用三相线路图；
        g) 控制元件图；
        h) 平面布置和剖面图；
        i) 土建图；
        j) 安装施工图；
        k) 操作手册；
        l) 设备维护、检修手册；
        m) 软件及其操作系统手册。
    为了进行系统仿真，如果要求提供SVC的数学模型，其文档也应该在此提交。

D．2 培训
    供方需提供相关的培训资料，在指定的地点对用户运行和维护人员进行技术培训。
    培训资科一般应包含：
        a) SVC原理及其功能，包括特定的性能指标；
        b) 阀的电气原理、阀结构及其试验；
        c) 主控室、操作界面、通道等；
        d) 整定设置及其原理；
        e) 控制系统的仿真试验；
        f) 控制保护原理及其试验；
        g) 故障录波软件的使用；
        h) 阀体通道、试验设备及其试验步骤；
        i) 晶闸管的更换步骤；
        j) 主控室操作接口试验及其更换步骤；
        k) 阀基的电子试验及其更换步骤；
        l) 冷却设备及其维护；
        m) 冷却控制系统及其维护；
        n) 其他专业设备介绍；
        o) 操作手册；
        p) 运行维护手册。