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IEC 60071-12 Ed. 1.0 b:2022 Insulation co-ordination - Part 12: Application guidelines for LCC HVDC converter stations, 2022

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IEC 60071-12 Ed. 1.0 b:2022 Insulation co-ordination - Part 12: Application guidelines for LCC HVDC converter stations, 2022

English [Go to Page]
CONTENTS
FOREWORD
1 Scope
2 Normative references
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms [Go to Page]
3.1 Terms and definition
3.2 Symbols and abbreviated terms [Go to Page]
3.2.1 General
3.2.2 Subscripts
3.2.3 Letter symbols
3.2.4 Abbreviated terms
4 Typical LCC HVDC converter station schemes
5 Voltages and overvoltages in service [Go to Page]
5.1 Continuous operating voltages at various locations in the converter station
5.2 Peak continuous operating voltage (PCOV) and crest continuous operating voltage (CCOV)
5.3 Sources and types of overvoItages
5.4 Temporary overvoltage [Go to Page]
5.4.1 General
5.4.2 Temporary overvoltage on the AC side
5.4.3 Temporary overvoltages on the DC side
5.5 Slow-front overvoltages [Go to Page]
5.5.1 General
5.5.2 Slow-front overvoltages on the AC side
5.5.3 Slow-front overvoltages on the DC side
5.6 Fast-front, very-fast-front and steep-front overvoltages
6 Arrester characteristics and stresses [Go to Page]
6.1 Arrester characteristics
6.2 Arrester specification
6.3 Arrester stresses [Go to Page]
6.3.1 General
6.3.2 AC bus arrester (A)
6.3.3 AC filter arrester (FA)
6.3.4 Transformer valve winding arresters (T)
6.3.5 Valve arrester (V)
6.3.6 Bridge arrester (B)
6.3.7 Converter unit arrester (C)
6.3.8 Mid-point DC bus arrester (M)
6.3.9 Converter unit DC bus arrester (CB)
6.3.10 DC bus and DC line/cable arrester (DB and DL/DC)
6.3.11 Neutral bus arrester (E, EL, EM in Figure 3, EB, E1, EL, EM in Figure 1)
6.3.12 DC reactor arrester (DR)
6.3.13 DC filter arrester (FD)
6.3.14 Earth electrode station arrester
6.4 Protection strategy [Go to Page]
6.4.1 General
6.4.2 Insulation directly protected by a single arrester
6.4.3 Insulation protected by more than one arrester in series
6.4.4 Valve side neutral point of transformers
6.4.5 Insulation between phase conductors of the converter transformer
6.4.6 Summary of protection strategy
6.5 Summary of events and stresses
7 Design procedure of insulation co-ordination [Go to Page]
7.1 General
7.2 Arrester requirements
7.3 Representative overvoltages (Urp)
7.4 Determination of the co-ordination withstand voltages (Ucw)
7.5 Determination of the required withstand voltages (Urw)
7.6 Determination of the specified withstand voltage (Uw)
8 Study tools and system modelling [Go to Page]
8.1 General
8.2 Study approach and tooIs
8.3 System details [Go to Page]
8.3.1 Modelling and system representation
8.3.2 AC network and AC side of the LCC HVDC converter station
8.3.3 DC overhead line/cable and earth electrode line details
8.3.4 DC side of an LCC HVDC converter station details
Annex A (informative)Example of insulation co-ordination forLCC HVDC converter stations [Go to Page]
A.1 General
A.2 Example for LCC HVDC converter station in a pole with one 12-pulse converter [Go to Page]
A.2.1 Arrester protective scheme
A.2.2 Arrester stresses, protection and insulation levels [Go to Page]
A.2.2.1 General
A.2.2.2 Slow-front overvoltages transferred from the AC side
A.2.2.3 Earth fault between valve and upper bridge transformer bushing
A.2.3 Transformer valve side withstand voltages [Go to Page]
A.2.3.1 Phase-to-phase
A.2.3.2 Upper bridge transformer phase-to-earth (star)
A.2.3.3 Lower bridge transformer phase-to-earth (delta)
A.2.4 Air-insulated smoothing reactors withstand voltages [Go to Page]
A.2.4.1 Terminal-to-terminal slow-front overvoltages
A.2.4.2 Terminal-to-earth
A.2.5 Results
A.3 Example for LCC HVDC converter station in a pole with two 12-pulse converters in series [Go to Page]
A.3.1 Arrester protective scheme
A.3.2 Arrester stresses, protection and insulation levels [Go to Page]
A.3.2.1 General
A.3.2.2 Slow-front overvoltages transferred from the AC side
A.3.2.3 Upper bridge transformer bushing to earth fault while lower 400 kV converter unit operating alone
A.3.2.4 Earth fault between valve and upper bridge transformer bushing
A.3.3 Transformer valve side withstand voltages [Go to Page]
A.3.3.1 Phase-to-phase
A.3.3.2 HV bridge transformer phase-to-earth (star)
A.3.3.3 HV bridge transformer neutral point (star)
A.3.3.4 HV bridge transformer phase-to-earth (delta)
A.3.3.5 LV bridge transformer phase-to-earth (star)
A.3.3.6 LV bridge transformer phase-to-earth (delta)
A.3.4 Smoothing reactor withstand voltages [Go to Page]
A.3.4.1 Pole line smoothing reactors
A.3.4.2 Neutral bus smoothing reactors
A.3.5 Results
Bibliography
Figures [Go to Page]
Figure 1 – Possible arrester locations ina pole with two 12-pulse converters in series
Figure 2 – Possible arrester locations for a back-to-back converter station
Figure 3 – LCC HVDC converter station in a pole with one 12-pulse converter
Figure 4 – Continuous operating voltages at various locations(location identification according to Figure 3)
Figure 5 – Operating voltage of a valve arrester (V), rectifier operationand definition of PCOV and CCOV
Figure 6 – Operating voltage of a mid-point arrester (M), rectifier operation
Figure 7 – Operating voltage of a converter bus arrester (CB), rectifier operation
Figure 8 – One pole of an LCC HVDC converter station
Figure A.1 – AC and DC arresters (LCC HVDC converterstation in a pole with one 12-pulse converter)
Figure A.2 – Valve arrester stresses for slow-front overvoltages from AC side
Figure A.3 – Arrester V2 stress for slow-front overvoltage from AC side
Figure A.4 – Valve arrester stresses for earth fault between valve and upper bridge transformer bushing
Figure A.5 – Arrester V1 stress for earth fault between valve and upper bridge transformer bushing
Figure A.6 – AC and DC arresters (LCC HVDC converter stationin a pole with two 12-pulse converters in series)
Tables [Go to Page]
Table 1 – Symbol description
Table 2 – Arrester protection on the DC side: one 12-pulse converter (Figure 3)
Table 3 – Arrester protection on the DC side: two 12-pulseconverters in series (Figure 1)
Table 4 – Events stressing arresters: one 12-pulse converter (Figure 3)
Table 5 – Types of arrester stresses for different events:one 12-pulse converter (Figure 3)
Table 6 – Arrester requirements
Table 7 – Representative overvoltages and required withstand voltages
Table 8 – Origin of overvoltages and associated frequency ranges
Français [Go to Page]
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS
1 Domaine d'application
2 Références normatives
3 Termes, définitions, symboles et abréviations [Go to Page]
3.1 Termes et définitions
3.2 Symboles et abréviations [Go to Page]
3.2.1 Généralités
3.2.2 Indices
3.2.3 Symboles littéraux
3.2.4 Abréviations
4 Schémas de stations types de conversion à CCHT équipées de convertisseurs commutés par le réseau
5 Tensions et surtensions en service [Go to Page]
5.1 Tensions de régime permanent en différents emplacements dans la station de conversion
5.2 Valeur de pointe de la tension de régime permanent (PCOV) et valeur de crête de la tension de régime permanent (CCOV)
5.3 Sources et types de surtensions
5.4 Surtension temporaire [Go to Page]
5.4.1 Généralités
5.4.2 Surtensions temporaires du côté courant alternatif
5.4.3 Surtensions temporaires du côté courant continu
5.5 Surtensions à front lent [Go to Page]
5.5.1 Généralités
5.5.2 Surtensions à front lent du côté courant alternatif
5.5.3 Surtensions à front lent du côté courant continu
5.6 Surtensions à front rapide, à front très rapide et à front raide
6 Caractéristiques et contraintes des parafoudres [Go to Page]
6.1 Caractéristiques des parafoudres
6.2 Spécification des parafoudres
6.3 Contraintes des parafoudres [Go to Page]
6.3.1 Généralités
6.3.2 Parafoudre de barre à courant alternatif (A)
6.3.3 Parafoudre de filtre côté courant alternatif (FA)
6.3.4 Parafoudres d'enroulements côté valve de transformateur (T)
6.3.5 Parafoudre de valve (V)
6.3.6 Parafoudre de pont (B)
6.3.7 Parafoudre d'unité de conversion (C)
6.3.8 Parafoudre de barre à courant continu du milieu (M)
6.3.9 Parafoudre de barre (CB) à courant continu d'une unité de conversion
6.3.10 Parafoudre de barre à courant continu et de ligne/câble à courant continu (DB et DL/DC)
6.3.11 Parafoudre de barre de neutre (E, EL, EM à la Figure 3, EB, E1, EL, EM à la Figure 1)
6.3.12 Parafoudre de bobine d'inductance côté courant continu (DR)
6.3.13 Parafoudre de filtre côté courant continu (FD)
6.3.14 Parafoudre de station à électrode de terre
6.4 Stratégie de protection [Go to Page]
6.4.1 Généralités
6.4.2 Isolation directement protégée par un parafoudre unique
6.4.3 Isolation protégée par plus d'un parafoudre monté en série
6.4.4 Point neutre côté valve des transformateurs
6.4.5 Isolation entre conducteurs de phase du transformateur de convertisseur
6.4.6 Résumé de la stratégie de protection
6.5 Résumé des événements et des contraintes
7 Procédure de conception de la coordination de l'isolement [Go to Page]
7.1 Généralités
7.2 Exigences relatives aux parafoudres
7.3 Surtensions représentatives (Urp)
7.4 Détermination des tensions de tenue de coordination (Ucw)
7.5 Détermination des tensions de tenue exigées (Urw)
7.6 Détermination de la tension de tenue spécifiée (Uw)
8 Outils d'étude et modélisation des réseaux [Go to Page]
8.1 Généralités
8.2 Approche et outils d'étude
8.3 Informations détaillées relatives au réseau [Go to Page]
8.3.1 Modélisation et représentation du réseau
8.3.2 Réseau à courant alternatif et côté courant alternatif de la station de conversion à CCHT équipée de convertisseurs commutés par le réseau
8.3.3 Informations détaillées relatives à la ligne aérienne/câble à courant continu et à la ligne (d'électrode) de terre
8.3.4 Informations détaillées relatives au côté courant continu d'une station de conversion à CCHT équipée de convertisseurs commutés par le réseau
Annexe A (informative)Exemple de coordination de l’isolement pour des stations de conversionà courant continu haute tension (CCHT) équipées de convertisseurs commutés par le réseau (LCC) [Go to Page]
A.1 Généralités
A.2 Exemple pour une station de conversion à CCHT équipée de convertisseurs commutés par le réseau avec un seul convertisseur dodécaphasé par pôle [Go to Page]
A.2.1 Schéma de la protection par parafoudre
A.2.2 Contraintes des parafoudres et niveaux de protection et d'isolement
A.2.3 Tensions de tenue des transformateurs côté valve
A.2.4 Tensions de tenue pour les bobines d’inductance de lissage à isolation par air
A.2.5 Résultats
A.3 Exemple pour une station de conversion à CCHT équipée de convertisseurs commutés par le réseau avec deux convertisseurs dodécaphasés montés en série par pôle [Go to Page]
A.3.1 Schéma de la protection par parafoudre
A.3.2 Contraintes des parafoudres et niveaux de protection et d'isolement
A.3.3 Tensions de tenue des transformateurs côté valve
A.3.4 Tensions de tenue de la bobine d'inductance de lissage
A.3.5 Résultats
Bibliographie
Figures [Go to Page]
Figure 1 – Emplacements possibles des parafoudres dans un pôle avec deux convertisseurs dodécaphasés montés en série
Figure 2 – Emplacements possibles des parafoudrespour une station de convertisseurs dos-à-dos
Figure 3 – Station de conversion à CCHT équipée de convertisseurs commutés par le réseau avec un seul convertisseur dodécaphasé par pôle
Figure 4 – Tensions de régime permanent en différents emplacements(identification d’emplacement selon la Figure 3)
Figure 5 – Tension de fonctionnement d'un parafoudre de valve (V),fonctionnement en redresseur et définition de PCOV et CCOV
Figure 6 – Tension de fonctionnement d'un parafoudre du milieu (M),fonctionnement en redresseur
Figure 7 – Tension de fonctionnement d'un parafoudre de barre (CB) de convertisseur, fonctionnement en redresseur
Figure 8 – Un pôle d'une station de conversion à CCHT LCC
Figure A.1 – Parafoudres côté courant alternatif et courant continu (station de conversion à CCHT équipée de convertisseurs commutés par le réseauavec un seul convertisseur dodécaphasé par pôle)
Figure A.2 – Contraintes de parafoudre de valve pour les surtensions à front lent provenant du côté courant alternatif
Figure A.3 – Contrainte de parafoudre V2 pour surtension à front lentprovenant du côté courant alternatif
Figure A.4 – Contraintes de parafoudre de valve pour défaut à la terre entre valveet traversée de transformateur de pont supérieur
Figure A.5 – Contrainte de parafoudre V1 pour défaut à la terre entre valveet traversée de transformateur de pont supérieur
Figure A.6 – Parafoudres côté courant alternatif et courant continu (station de conversion à CCHT équipée de convertisseurs commutés par le réseau avec deux convertisseurs dodécaphasés montés en série par pôle)
Tableaux [Go to Page]
Tableau 1 – Description de symboles
Tableau 2 – Protection par parafoudre du côté courant continu:un seul convertisseur dodécaphasé (Figure 3)
Tableau 3 – Protection par parafoudre du côté courant continu:deux convertisseurs dodécaphasés montés en série (Figure 1)
Tableau 4 – Événements soumettant les parafoudres à des contraintes:un seul convertisseur dodécaphasé (Figure 3)
Tableau 5 – Types de contraintes sur les parafoudres en raison de différents événements: un seul convertisseur dodécaphasé (Figure 3)
Tableau 6 – Exigences relatives aux parafoudres
Tableau 7 – Surtensions représentatives et tensions de tenue exigées
Tableau 8 – Origine des surtensions et plages de fréquences associées [Go to Page]

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