ГОСТ Р 59032.2-2020

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Руководство по спецификации и проектированию фильтров гармоник на стороне переменного тока

Часть 2

Измерения и проверки на месте эксплуатации

High-voltage direct current power transmission. Guidance to the specification and design evaluation of AC filters. Part 2. Measuring and testing on site

ОКС 29.240.01

Дата введения 2021-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения" (ОАО "НИИПТ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 016 "Электроэнергетика"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 ноября 2020 г. N 1156-ст

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных положений международного документа IEC/TR 62001-2:2016* "Системы постоянного тока высокого напряжения (ПТВН). Руководство к техническим условиям и оценке расчетов фильтров переменного тока. Часть 2. Рабочие характеристики" (IEC/TR 62001-2:2016 "High-voltage direct current (HVDC) systems - Guidance to the specification and design evaluation of AC filters - Part 2: Performance", NEQ)

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает общие рекомендации по методам проверки рабочих характеристик фильтров гармоник на стороне переменного тока для систем постоянного тока высокого напряжения.

1.2 Настоящий стандарт распространяется на электрические фильтры гармоник на стороне переменного тока для систем постоянного тока высокого напряжения (далее - ПТВН) с преобразователями с линейной коммутацией.

1.3 Применение настоящего стандарта ограничено фильтрами гармоник на стороне переменного тока в интересующем диапазоне частот с точки зрения гармонических искажений и помех в диапазоне акустических частот. Настоящий стандарт не распространяется на фильтры, разработанные для эффективного подавления помех в системах высокочастотной связи по проводам линий электропередачи и помех в спектре радиочастот.

Настоящий стандарт следует использовать исключительно в качестве руководящих указаний при проведении испытаний фильтров на стороне переменного тока систем ПТВН. К использованию рекомендаций, изложенных в настоящем стандарте, следует подходить с учетом индивидуальных особенностей проекта ПТВН.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 30804.4.7 (IEC 61000-4-7:2009) Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств

ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 3-6. Нормы. Оценка норм электромагнитной эмиссии для подключения установок, создающих помехи, к системам электроснабжения среднего, высокого и сверхвысокого напряжения

ГОСТ Р 59030 (IEC 61975:2016) Системы постоянного тока высокого напряжения. Виды и методы испытаний

ГОСТ Р 59032.1 Передача электроэнергии постоянным током высокого напряжения. Руководство по спецификации и проектированию фильтров гармоник на стороне переменного тока. Часть 1. Общий обзор

ГОСТ Р 59032.4 Передача электроэнергии постоянным током высокого напряжения. Руководство по спецификации и проектированию фильтров гармоник на стороне переменного тока. Часть 4. Оборудование

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Измерения и проверки на месте эксплуатации

     3.1 Общие сведения

В данном разделе описаны испытания, проводимые до и после ввода в эксплуатацию с целью проверки надлежащего функционирования оборудования и систем фильтров переменного тока.

Испытания на месте эксплуатации могут быть разделены на следующие категории:

- испытания оборудования и подсистем, проводимые до подачи полного напряжения;

- системные испытания, в состав которых входят проверки, выполняемые после подачи полного напряжения.

Еще одним испытанием, представляющим интерес в контексте фильтров переменного тока, является измерение уровней уже существующих гармоник в целях проектирования и последующей проверки рабочих характеристик.

     3.2 Испытания оборудования и подсистем без подачи высокого напряжения

3.2.1 Общие положения

Компоненты фильтров проверяют на целостность: измеряют значения емкости, индуктивности и сопротивления, сравнивают результаты измерений с паспортными значениями. После окончательного соединения компонентов оценивают общее поведение собранной схемы под низким напряжением.

3.2.2 Измерение импеданса на основной частоте и небаланса

На каждую фазу фильтров переменного тока поочередно подается однофазное низкое напряжение (менее 1 кВ). Измерения напряжения и тока основной частоты позволяют оценить импеданс на основной частоте сети. Кроме того, при условии, что на площадку с фильтром не влияют никакие другие источники напряжения, следует измерить ток небаланса вплоть до микроамперного уровня. Результаты могут быть экстраполированы до номинального напряжения фильтра и сравнены с расчетами.

3.2.3 Амплитудно-частотная характеристика

Целью данного испытания является получение импеданса фильтра в диапазоне частот, начиная с основной частоты до частоты, обычно не превышающей частоты пятидесятой гармоники. Также оно позволяет определиться с окончательным выбором ступени (отпайки, отвода) реакторов в зависимости от требуемых частот настройки с поправкой на условия проведения теста, а именно - на окружающую температуру.

Частотная характеристика может быть получена путем подачи выходного сигнала генератора сигналов на фильтр через усилитель. Измерения напряжения и тока фильтра, полученные на всем диапазоне частот, позволяют построить характеристику импеданса. Следует учитывать, что напряжение, подаваемое на фильтр, необходимо контролировать для того, чтобы обеспечить отсутствие искажений напряжения.

Данная оценка может быть проведена с помощью спектроанализатора: его выходной сигнал подается на фильтр через усилитель, и прибор выполняет функцию измерения импеданса непосредственно по измерениям напряжения и тока. Прибор должен учитывать когерентность, которую можно считать критерием достоверности полученной функции передачи.

     3.3 Системные испытания (испытания при полном напряжении)

Системные испытания завершают ввод объекта ПТВН в эксплуатацию и состоят из испытаний, проводимых при полном напряжении. Предмет системных испытаний изложен в ГОСТ Р 59030, который устанавливает цели, основные условия, порядок проведения и критерии приемлемости результатов каждого испытания.

     3.4 Измерительное оборудование

3.4.1 Общий обзор

3.4.1.1 Общие положения

Системные испытания проводятся в областях времени и частоты. Измерения временных характеристик проводят с помощью регистратора аварийных событий (переходных процессов) (РАС) и протокола событий. Измерения в частотной области получают с помощью анализатора гармоник.

3.4.1.2 Регистратор аварийных событий и протокол событий

В настоящее время РАС основан на цифровых технологиях и используется для анализа переходных процессов, в связи с чем избранные входные диапазоны обычно намного превышают номинальные значения. Может потребоваться изменение конфигурации подключения РАС в зависимости от проводимых наладочных испытаний.

Протокол событий создает точные метки времени и поэтому удобен для проверки защитных алгоритмов и согласования результатов измерений с конфигурацией оборудования или системы.

3.4.1.3 Анализатор гармоник

РАС позволяет выполнять анализ гармоник, но его, как правило, нельзя использовать для оценки рабочих характеристик фильтра: он недостаточно чувствителен к высоким частотам.

Для оценки гармонических характеристик преобразователей ПТВН требуется прибор, оснащенный высококачественными формирователями сигнала, аналого-цифровыми преобразователями и фильтрами для предотвращения смешивания сигналов. Измерительная цепь должна иметь достаточно высокое соотношение сигнал-шум (SNR) для обеспечения необходимой точности измерения.

Входные сигналы анализатора должны опрашиваться синхронно для обеспечения возможности оценки симметричных составляющих. Помимо целочисленных гармоник, прибор также должен быть способен анализировать промежуточные гармоники (не кратные основной частоте), которые позволяют установить, что анализатор функционирует правильно, и что измерения проводятся в установившемся состоянии.

Общие требования к анализаторам гармоник в зависимости от применения установлены в ГОСТ 30804.4.7. Гармоники, генерируемые преобразователями ПТВН, как правило, не изменяются в установившемся режиме, особенно если объединенные системы переменного тока являются синхронными, или если линия постоянного тока имеет очень большую длину. Таким образом, следует обращать внимание на требования, касающиеся измерений квазиустановившихся гармоник.

3.4.1.4 Трансформаторы тока и напряжения

Традиционные (индуктивные) трансформаторы тока и напряжения подходят для измерений во временной области. Традиционные трансформаторы тока также подходят для оценки гармонических характеристик, так как их первая резонансная частота обычно лежит выше рассматриваемого диапазона. Емкостные трансформаторы напряжения с этой целью применяться не могут по причине их нелинейности на гармонических частотах. Индуктивные трансформаторы напряжения, как правило, лучше, но перед использованием следует проверить их частотную характеристику и при необходимости внести соответствующие коррективы. Следует учитывать вероятность ошибок при измерениях из-за магнитной связи близко расположенных компонентов с индуктивными трансформаторами напряжения.

Если штатно установленные трансформаторы напряжения оказываются непригодными для измерения гармоник, могут быть рассмотрены следующие альтернативы:

- установить специальные емкостные делители напряжения (делители с плоской амплитудно-частотной характеристикой для широкой полосы частот). С помощью таких устройств, как правило, достигается точность порядка 1%;

- вычислять гармонические напряжения по измерениям силы тока, проходящего через цепь со стабильным импедансом. Хорошим примером является высокочастотный фильтр. Перед началом измерения гармоник должно быть проведено поверочное испытание. Если в техническом задании не указано иное, точность от 5% до 10% в полосе частот от 0 до 3 кГц считается достаточной.

3.4.2 Подача напряжения на фильтры переменного тока

Данные испытания входят в программу испытаний преобразователя. Фильтры переменного тока ставят под напряжение по одному и выдерживают (оставляют под напряжением) около 2 ч. При включении фильтров с помощью РАС регистрируют формы кривых трехфазного тока и напряжения, которые анализируют для оценки эффективности средств контроля переходных процессов. Токи на фильтрах в установившемся режиме должны быть сбалансированы. Изменение напряжения в установившемся режиме рекомендуется использовать для оценки уровня сопротивления короткого замыкания.

3.4.3 Проверка регулятора реактивной мощности

Регулятор реактивной мощности должен быть проверен во всех рабочих режимах, поэтому проверку следует выполнять на разных стадиях наладочных испытаний. Проверку проводят преимущественно с помощью операторского интерфейса, РАС и протокола.

3.4.4 Проверка обмена реактивной мощностью в заданных пределах

Данную проверку проводят для рабочих условий, указанных в техническом задании, например: уровень передаваемой мощности, режим работы (выпрямитель или инвертор), уровни напряжения переменного и постоянного тока, максимальные углы включения. При этом следует использовать наиболее точные трансформаторы тока и напряжения (обычно те, которые применяются для коммерческого учета). Лучшим прибором для данного испытания будет анализатор мощности.

3.4.5 Проверка гармонических характеристик

3.4.5.1 Общие положения

Данные испытания входят в программу проверки рабочих характеристик в установившемся режиме и испытаний на уровни генерации гармоник. Целью является определение различных уровней гармоник для различных рабочих условий, указанных в техническом задании, для подтверждения непревышения указанных уровней при таких условиях и приемлемости показателей в нештатных режимах. Следует учитывать, что условия измерения, вероятнее всего, не будут соответствовать наихудшим условиям, на которые конструктивно рассчитан фильтр.

3.4.5.2 Анализируемые сигналы

Для проверки гармонических характеристик на стороне переменного тока в анализатор гармоник заводят сигналы, показанные на рисунке 1: