国家标准计划《集成门极换流晶闸管(IGCT)高压直流换流阀 第1部分：技术要求》由 TC333（全国高压直流输电设备标准化技术委员会）归口 ，主管部门为中国电器工业协会。
主要起草单位 清华大学 、北京怀柔实验室 、西安高压电器研究院股份有限公司 、中国电气装备集团有限公司 、国网河南省电力公司 、内蒙古电力(集团)有限责任公司 、国家电网有限公司直流技术中心 、西安西电电力系统有限公司 、许继电气股份有限公司 、国网经济技术研究院有限公司 、南方电网科学研究院有限责任公司 、中国南方电网超高压输电公司 、特变电工西安柔性输配电有限公司等 。
| 29 电气工程 |
| 29.200 整流器、转换器、稳压电源 |
| 编号 | 语种 | 翻译承担单位 | 国内外需求情况 |
|---|---|---|---|
| 1 | EN | 清华大学 | 本标准所涉及产品为集成门极换流晶闸管(IGCT)高压直流换流阀。 针对大规模新能源送出需求，传统的基于晶闸管器件的电网换相(LCC)换流阀并不适应风电、光伏等新能源输送。新能源电力输送具有间歇性、波动性、随机性等特点，这一特性使得一旦受端交流电网因故障发生波动，LCC换流阀就容易发生换相失败，最终可能造成较为严重的停电事故。 而本标准产品IGCT高压直流换流阀采用国产自主化IGCT器件，在兼顾LCC换流阀容量大、损耗低、可靠性优势的同时，可提升对电网支撑能力，解决传统直流换相失败这一世界性难题。 中机联组织的新产品技术鉴定认为：“该科技成果具有完全自主知识产权”，“总体达到国际领先水平“。 鉴于我们的领先优势，此时制定标准外文版一方面可促进该技术的推广应用；另一方面可为将来申报国际标准做准备，在本领域内促进国内外技术交流，规范贸易往来，贡献中国智慧。 |
为实现我国“碳达峰、碳中和”战略目标，新能源加速开发利用势在必行，高压直流输电是支撑新能源送出、构建新型电力系统的核心技术。
常规高压直流输电系统采用晶闸管换流阀，由于晶闸管不能主动关断而具有换相失败的固有难题。
IGCT高压直流换流阀通过在换流桥臂中使用具备双向阻断和主动关断能力的IGCT，使得换流阀能够在发生换相失败时实现主动关断强迫换相，有效解决了常规直流输电系统固有的换相失败问题，显著提高直流输电系统的换相免疫力；大幅降低交流系统的单相和三相临界电压，极大地提升了直流系统在电网中的抗扰动能力；还继承了常规直流输电系统的高可靠性、低成本、高效率的优势。
相比LCC、MMC换流阀技术由国外提出和主导，IGCT高压直流换流阀是由我国率先自主提出和主导的新型直流输电技术路线。
2021至2024年，国内多家领先企业成功研制并将应用IGCT高压直流换流阀产品，进一步证明了该技术的潜力和可靠性。
清华大学联合怀柔实验室、河南电网、西电电力系统等单位，于2023年7月研制成功世界首套IGCT高压直流换流阀，通过全部见证试验，计划于2025年对灵宝高压直流输电工程单元Ⅰ进行改造；于2024年6月建成世界首套3000A IGCT高压直流换流阀长期运行实证平台，顺利完成千小时稳定运行测试。
蒙西电网于2023年11月成功立项国家重点研发计划“大规模可再生能源基地特高压多端直流输电外送关键技术”，拟建设巴丹吉林沙漠至包头、乌兰察布特高压多端直流示范工程，送端拟建设±800kV/8000MW的HCC换流站。
2023年，IGCT高压直流换流阀通过业内多次技术论证会，于2023年7月通过“基于IGCT的混合换相换流器关键技术研究及产品研制”科技成果鉴定，由周孝信院士、李立浧院士、舒印彪院士、罗安院士、王秋良院士、饶宏院士等组成的鉴定委员会认为“该科技成果具有完全自主知识产权”、“总体达到国际领先水平，同意通过科技成果鉴定，建议加快工程应用”！ 随着工程化的快速推进，IGCT高压直流换流阀的低成本、低损耗、本征安全的优势进一步凸显。
但是，现有直流换流阀标准主要基于传统LCC和VSC（Voltage Source Converter）技术制定，换流阀主要采用晶闸管和IGBT功率器件，在拓扑结构、技术要求、试验方法等方面都有较多的不同之处，例如：子模块拓扑结构、主动关断方法等；未能充分考虑IGCT高压直流换流阀技术中IGCT的应用特点，导致在换相能力、故障响应机制、多馈入直流系统的稳定性及无功补偿要求等方面存在显著的不适应性。
原有标准无法有效指导IGCT高压直流换流阀的设计与运行，限制了其在提升直流输电系统安全性、经济性和灵活性方面的潜力，亟需通过制定新的通用技术要求标准加以规范。
因此，为了保证IGCT高压直流换流阀运行的稳定性、功能性和安全性，同时为IGCT高压直流换流阀的设计和运行提供参考，迫切需要相关国家标准来规范产品的技术要求及试验方法。
本标准的制定将填补IGCT高压直流换流阀相关标准空白，进一步完善直流输电技术标准体系，将同其它直流输电技术标准共同为直流输电工程提供技术服务；将适应并推动IGCT高压直流换流阀的快速发展，加速国家战略性产业自主化的步伐，并进一步推动我国在新一代直流技术路线的引领；有利于“设计—制造—测试—应用”整个产业链的企业达成共识，形成健康的产业生态，提升我国在IGCT高压直流换流阀领域的自主创新能力、可控性和国产化水平，助力“双碳”目标的实现。
1、范围： 本文件规定了集成门极换流晶闸管(IGCT)高压直流换流阀的术语和定义、文字符号和缩略语、使用环境条件、基本参数等级、设计与结构技术要求、控制保护技术要求等。 本文件适用于采用水冷却、空气绝缘、户内安装的IGCT高压直流换流阀。 2、主要技术内容： （1）IGCT高压直流换流阀的使用环境条件，包括整体抗震要求、换流阀和控制保护设备的使用条件； （2）IGCT高压直流换流阀的基本参数，包括电压和电流等级； （3）IGCT高压直流换流阀的拓扑结构，包括标准组件、阀组件、阀塔、桥臂等； （4）IGCT高压直流换流阀的一般技术参数，包括阀塔的类型、阀的组成元件的类型和数量、阀保护的类型、阀的电压和电流应力、阀冷却系统的形式和相关技术参数。 （5）IGCT高压直流换流阀机械和电气性能要求，包括耐腐蚀要求、机械强度、电压耐受能力和电流耐受能力等； （6）IGCT高压直流换流阀各组成部分的选型设计要求，包括功率器件、静态均压电阻、动态均压电容、动态均压电阻、组件避雷器（若有）等； （7）IGCT高压直流换流阀冷却系统要求，包括冷却系统和外冷却系统； （8）IGCT高压直流换流阀的控制保护技术要求，包括设计要求，数据通信接口与通信形式、控制调节、监视、录波、数据处理、人机界面等功能要求；
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