住建部印发《柔性直流成套设计标准(征求意见稿)》

4设计条件

4.1环境条件

4.1.1在开展柔性直流成套设计时，应取得换流站的详细环境资料或数据：

1气象数据；

2污秽水平；

3地震烈度或动峰值加速度；

4海拔高度；

5换流站区、接地极区、沿直流输电线路和接地极线路路径的大地电导率，换流站区地下水深度及站区土壤电阻率。

4.1.2换流站的气象数据应包括下列内容：

1气温；

2气压：多年平均气压；

3湿度；

4风向、风速；

5降水量；

6其他气象数据。

4.1.3气温数据应包括下列内容：

1极端最高气温；

2极端最低气温；

3年均气温；

4最热月的月平均气温；

5最热日的日平均气温。

4.1.4湿度数据应包括下列内容：

1平均相对湿度；

2最小相对湿度。

4.1.5风向、风速数据应包括下列内容：

1多年平均风速；

250年或100年一遇离地面10m高的10min平均最大风速；

3经常性风向。

4.1.6降水量数据应包括下列内容：

1年降雨量；

2最大月降雨量；

324h最大降雨量。

4.1.7其他气象数据应包括下列内容：

1累年最大积雪深度；

2太阳辐射率；

3平均雷暴天数；

4最大雷暴天数；

5设计覆冰。

4.1.8污秽水平应符合下列要求：

1应取得换流站的自然积污水平（ESDD，单位mg/cm2）。对于承受直流电压的设备，污秽水平应用直流电压作用下设备外绝缘自然积污水平表示。

2对于无法直接获得直流电压作用下设备外绝缘自然积污水平的地区，可通过测量交流电压作用下设备外绝缘自然积污水平推算直流电压下的积污水平，但应选择适当的直交流积污比系数。

3应针对设备耐受的电压，并综合考虑不同伞形、绝缘材质、布置方式等因素确定具体的爬电比距。

4.2大件运输条件

4.2.1应取得大件设备到换流站的运输条件。

4.2.2大件运输条件应包括运输方式、距离以及对设备最大尺寸和重量的限制等。

4.3交流系统条件

4.3.1应取得相关交流系统的概况。

4.3.2对交流系统的描述应明确本柔性直流工程投产年、设计水平年及远景年的系统情况，包括：

1本直流工程投产计划；

2换流站所在区域电网与主网的联系；

3换流站的接入系统方案（含本期、远期）：包括出线规模、线路参数长度、与换流站相关的电站的装机进度计划（机组功率、台数）等。

4.3.3应取得以下交流系统数据，作为主回路参数计算以及校验直流系统各种性能的输入条件：

1换流母线电压变化范围：换流站交流母线稳态电压变化范围，包括额定持续运行电压、正常连续运行电压范围、极端连续运行电压范围；

2换流母线频率变化范围：系统正常及扰动后的频率变化范围，包括换流站母线频率的正常波动范围、事故时频率变化范围、故障清除后波动范围的上下限；

3负序和背景谐波电压；

4换流母线短路电流水平；

5故障清除时间；

6单相重合闸时序。

4.3.4负序和背景谐波电压应满足下列要求：

1应提供交流系统背景负序工频电压和背景谐波电压。

2交流系统背景谐波电压可通过实际测量后经系统谐波潮流计算得到。使用时3次谐波电压应认为全部是正序，其他各次谐波电压可认为是正序、负序或正负序，但算术和应相等。交流系统背景地电压相对于正序工频电压的相角应选取适当的值，使在换流站交流母线上的谐波电压幅值最大。

4.3.5换流母线短路电流水平应满足下列要求：

1应提供换流站交流母线短路电流水平，包括最大三相、最大单相、最小三相短路电流、对应的短路容量（包括计算短路容量的基准电压水平）以及系统电抗和电阻的比值。对于分阶段建设的工程，换流母线的短路电流水平应根据不同阶段分别明确。

2短路电流最小值计算方式宜为：直流投产期系统小方式下，考虑对换流站短路电流贡献最大的1回出线检修，也可同时考虑系统中与换流站相邻节点1回出线检修。

4.3.6应取得交流系统故障时考虑主保护动作时的正常清除时间以及考虑后备保护动作时的清除时间。

4.3.7应取得交流线路故障单相重合闸时序，可包括故障开始时刻、切除故障相时刻、故障相重合时刻以及重合不成功跳三相时刻。应根据系统的实际情况，确定用于暂态稳定研究的交流系统故障清除时间。

4.3.8需要在等值交流系统上进行仿真分析时，应对等值系统的适用范围作出明确的界定，每种等值系统应仅用于指定的研究项目。

4.3.9用于AC/DC仿真研究的等值系统和模型，应满足下列要求：

1AC/DC仿真研究的等值系统所考虑的运行方式应综合本直流工程投产年、设计水平年的各种典型运行方式选取。

2AC/DC系统仿真研究用的等值系统可通过静态等值方法得到。应对等值系统与原始网络的保留部分进行如下校核，以保证等值系统与原始网络在关心的换流站附近范围内具有相同或相近的特性，并满足下列要求：

1)有功及无功潮流结果与原网误差应不超过5%；

2)等值系统内保留节点的电压水平与原网误差应不超过5%；

3)保留范围内各母线短路电流与原网误差应基本一致；

4)换流站近区交流系统故障时，换流母线动态电压恢复特性与原网应基本一致。

3等值系统中宜使用电阻、电抗和电容元件组成静态等值电路表示被等值的系统，等值电路的谐波阻抗应以等值前全系统100%的发电机次暂态电抗和100%的变压器漏抗为基础计算得到。等值系统的正序阻抗应能正确地表示所选定的运行方式下系统的工频阻抗；等值系统的谐波阻抗应能正确地表示从指定的母线观察到的系统谐波阻抗，包括幅值和相位，其频率范围宜为50Hz~500Hz。

4AC/DC系统仿真的等值系统可用于下列几方面的研究：

1)对柔性直流控制和保护的功能进行评价；

2)对柔性直流系统在不同控制模式下的AC/DC系统性能进行评价；

3)对直流侧发生故障（如换流站闭锁、极闭锁、直流线路故障、阀侧绕组故障等）时的柔性直流系统性能进行评价；

4)验证柔性直流系统的响应是否符合规定的响应；

5)研究扰动时柔性直流系统和当地发电机组之间的相互作用；

6)对实际现场控制系统的子系统进行试验；

7)对交流系统发生严重故障并引起交流母线电压下降及发生畸变时的柔性直流系统性能进行评价；

8)交流侧和直流侧操作过电压和铁磁谐振等现象的研究；

9)由交流系统不对称故障引起的直流侧瞬态过电压研究；

5AC/DC系统仿真的等值系统不应用于下列几方面的用途：

1)工频电压研究；

2)交流系统静态电压调节原则的验证。

4.3.10用于工频过电压研究的等值系统，应满足下列要求：

1工频过电压研究可采用等值系统进行，可采用以下方法得到等值网络：采用网络等值程序得到等值系统从各保留母线看进去的戴维南等值阻抗，并通过比较采用等值系统和全系统的稳定模型计算得到的换流站母线电压变化来验证等值的有效性。换流站交流母线的电压可通过调整电压源的电压来得到，但应保持在4.3.3-1规定的极端连续运行电压范围内，所保留的其余真实母线电压也必须保持在极端连续运行电压范围内。

2用于工频过电压研究的等值可用于：验证与柔性直流系统设计方案相关联的由甩负荷引起的最大过电压值。

3本条所述的静态等值模型不应用于确定过电压控制设备的热容量。

4.4直流输电线路和接地极参数

4.4.1在开展柔性直流成套设计时，应取得直流输电线路的起止点、电压等级、回路数、额定电流、线路长度等，并应取得下列参数：

1架空线路参数

2电缆线路参数

3杆塔尺寸参数

4直流输电线路沿线大地电导率

4.4.2架空线路参数应满足下列要求：

1架空线路极导线结构参数应包括但不限于：

1)导线型号；

2)符合标准；

3)结构：含极导线铝、钢部分各自的根数/直径（mm）；

4)截面积（mm2）：含极导线铝、钢部分各自的截面积和总截面积；

5)外径（mm）；

6)单位质量（kg/km）；

7)计算拉断力（N）；

8)20℃下的直流电阻（Ω的直流）。

9)还应指明每极导线分裂根数及子导线分裂间距、架空线线路上使用的地线型号及具体参数。

2地线结构参数应包括但不限于：

1)地线型号；

2)符合标准；

3)结构：根数/直径（mm）；

4)截面积（mm2）；

5)外径（mm）；

6)单位质量（kg/km）；

7)计算拉断力（N）（适用于架空线路）。

3OPGW地线参数应包括但不限于：

1)光缆型号；

2)光缆符合标准；

3)光缆外径（mm）；

4)光缆中光纤波导根数；

5)光纤型号；

6)1550nm时的最大衰减系数（dB/km）；

7)1300nm时的最大衰减系数（dB/km）；

8)最大分散度[ps/（mms/度）]；

9)1500nm时的横场直径（µ的）；

10)临界波长（nm）。

4.4.3电缆线路参数应包括但不限于：

1电缆型号；

2符合标准；

3额定电压（kV）；

4正常运行时导体最高允许温度（℃）；

5导体截面积（mm2）；

6外径（mm）；

7单位质量（kg/km）；

8计算拉断力（N）；

920℃下的直流电阻（Ω的直流）。

4.4.4对于平原、丘陵及山区等地形，应分别取得杆塔尺寸和铁塔接地电阻值，以及避雷线的保护角、一定的平均温度下的导线平均高度、地线平均高度。

4.4.5应取得沿直流输电线路路径范围的大地电导率数据。

4.4.6如有接地极，则应取得下列参数：

1极址位置：推荐的接地极极址距换流站的距离和方位。

2土壤参数：接地极极址土壤电阻率。

3接地极参数：包括接地极的电阻等。

4.4.7接地极线路参数应包括但不限于：

1导线数据；

2接地极线路杆塔数据；

3接地极线路的绝缘配合：应包括接地极线路的绝缘配合措施。

4.4.8接地极线路的导线数据应包括接地极线路的结构、导线型号、子导线分裂间距，及导线在杆塔上的安装方式、采用的地线型号。接地极线路导线参数应满足4.4.2和4.4.3的规定。

4.4.9接地极线路杆塔数据应满足4.4.4的规定。

5设计要求

5.1额定值

5.1.1柔性直流输电系统的额定值应包括额定功率、额定电流和额定电压。

5.1.2柔性直流系统的设计应按规定的额定功率进行，同时还应满足过负荷（如有）和降压运行（如有）的要求。

5.1.3对于连续运行应满足下列要求：

1柔性直流系统换流站的额定功率在下列条件下应能得到保证：

1)各端换流站交流母线电压处于规定的正常变化范围之内；

2)各端交流系统频率处于正常频率变化范围之内；

3)换流站所有的环境温度条件下；

4)所有备用设备退出运行。