ICS 29.240
CCS K 45
DL
中华人民共和国电力行业标准
DL/T 2249—2021
柔性直流输电系统保护整定技术规程
Technical specifications for setting of protection in VSC-HVDC system
2021-01-07发布
2021-07-01实施
国家能源局 发布
DL/T 2249—2021
柔性直流输电系统保护整定技术规程
1范围
本文件规定了柔性高压(电压等级±50kV及以上)直流输电系统保护整定计算遵循的原则。本文件适用于长距离柔性直流输电工程和背靠背柔性直流输电工程中对称双极、对称单极拓扑结构的直流保护系统。
2规范性引用文件
下列文件的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T 13498高压直流输电术语
GB/T 22390.4高压直流输电系统控制与保护设备第4部分：直流系统保护设备GB/T 35745 柔性直流输电控制与保护设备技术要求DL/T277—2012高压直流输电系统控制保护整定技术规程DL/T 1526—2016柔性直流输电工程系统试验规程DL/T1778柔性直流保护和控制设备技术条件
3术语和定义
GB/T 13498、GB/T 35745、DL/T 277—2012、DL/T 1526—2016、DL/T 1778界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
柔性高压直流输电high voltage direct current transmission based on voltage source converter;VSC-HVDC
采用电压源换流器的高压直流输电方式，又称柔性直流输电。[来源：DL/T 1526—2016,3.1]
3.2
电压源换流器voltage source converter
由具有关断能力的器件，如绝缘栅双极晶闸管组成的换流器。[来源：DL/T 1526—2016,3.4]
3.3
模块化多电平换流器modular multi-evel converter; MMC
每个电压源换流器阀由一定数量的独立单相电压源换流器串联组成的多电平换流器。[来源：DL/T 1526—2016,3.6]
3.4
换流变压器converter transformer连接于换流器与交流电网之间，在换流器与交流电网间传输电能的变压器。
3.5
对称单极系统monopolar symmetry system利用两根导线构成直流侧单极回路的系统，两根高绝缘导线回路的电压幅值相同，极性相反。
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[来源：DL/T1526—2016,3.11]
3.6
对称双极系统 bipolar symmetry system
由两个可独立运行的单极金属回线方式组成直流侧接线的系统，两极在金属回线中的电流方向相反。
[来源：DL/T 1526—2016,3.13,有修改]
3.7
多端柔性直流输电系统 multi-terminal VSC-HVDC
两个以上换流站在直流侧通过一定方式连接起来的柔性直流输电系统。[来源：DL/T 1526—2016,3.14]
3.8
直流保护 DC protection换流站内交流连接线、换流器、直流母线以及直流线路的保护。
4 总则
4.1 柔性直流输电系统保护配置与整定应统筹考虑各保护间的配合和功率模块故障的要求，满足速动性、灵敏性、可靠性、选择性，保障柔性直流输电系统可靠运行。
4.2 直流保护整定需要与换流器本体保护、控制系统保护相配合。
4.3 交流系统侧故障时，直流控制保护系统应保持直流输电系统平稳运行，避免交流故障导致直流闭锁。柔性直流系统故障时，直流控制保护系统应起到快速控制、调节作用，及时清除故障，交流系统保护不应越级动作。
4.4 电压互感器和电流互感器的配置、选型、变比应满足保护性能的要求，整定时应考虑互感器精度、饱和等因素的影响。
4.5 柔性直流系统保护应能可靠切除启动过程中的启动回路电阻器故障。
4.6 本文件保护分区和保护配置参考 GB/T 22390.4、DLT 1778、GB/T 35745。典型柔性直流保护分区见附录A。直流保护定值与控制系统特性有关，定值计算值应通过仿真实验和系统实际试验的验证确定。定值计算方法参考 DL/T277—2012。定值整定过程中需要的测点配置见附录 B。
4.7 柔性直流输电系统保护整定计算过程中需要充分考虑交流系统运行大方式、小方式的条件，直流系统额定工况和最小工况条件下的故障特征，确保直流输电系统保护在各种条件和工况下满足灵敏度和可靠性的要求。
5 整定计算
5.1 交流连接母线区保护
5.1.1 交流连接线差动保护
站内交流连接线发生单相接地、两相接地、三相接地以及相间故障时的主保护，以换流变压器(简称换流变)阀侧电流以及启动回路电流作为动作判据。
保护判据按公式(1)分相计算：
cl≥max(I,K)………………………………(1)
式中：
—换流变阀侧三相电流；。—启动回路三相电流；
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1—制动电流；—保护启动定值；K—比例系数。保护启动定值可由公式(2)计算得出：
I=KK …………………………… ……(2)
式中：
K——可靠系数：
K。——测量设备百分比误差，推荐取0.1;
I.——交流连接线额定电流。
交流连接线差动通常设置慢速段和速动段。
慢速段启动值按躲过区外最严重故障时测量回路产生的最大不平衡电流考虑，推荐取基准值的0.1～
0.3倍，基准值取交流连接线额定电流；慢速段动作时间考虑保护设备耐受能力，K。的整定值由仿真试验确定。
速动段按照小方式下保护区域内发生严重故障，灵敏度不小于1.3。
5.1.2交流连接线过流保护
当因故障或是其他原因导致交流连接母线上通过的电流超过限值时，可能引起电流通过的设备产生损坏，交流连接母线过流保护作为后备保护。由换流变阀侧电流和启动回路电流作为判据。
保护判据按公式(3)计算：
max( D>1 ……(3)
式中：
I——换流变阀侧三相电流；
Ic—启动回路三相电流；
I——电流定值。
电流定值可由公式(4)计算：
KLu=
… … ………………(4)
K,
式中：
K—可靠系数，推荐取1.2;
K,——返回系数，推荐取0.95;
I.——交流连接线额定电流。
保护的灵敏系数可按公式(5)校验：
Km=………(5)L
式中：12—阀侧金属性短路时流过保护的最小短路电流。
动作段作为保护区域内严重故障的后备保护，整定参考值取基准值的1.2～1.5倍，基准值取交流连接线额定电流，灵敏系数应大于1.3。动作时间根据设备过流耐受时间整定。
5.1.3 启动电阻过负荷保护
启动电阻过负荷保护主要在换流器充电过程中为启动电阻提供保护，防止启动电阻上长期流过大电流而烧毁。保护利用电阻的反时限特性曲线，通过对电阻上功率消耗与其热时间常数进行积分