IEC 60143-4:2010

Series capacitors for power systems - Part 4: Thyristor controlled series capacitors

IEC 60143-4:2010 specifies testing of thyristor controlled series capacitor (TCSC) installations used in series with transmission lines. This standard also addresses issues that consider ratings for TCSC thyristor valve assemblies, capacitors, and reactors as well as TCSC control characteristics, protective features, cooling system and system operation. This part of IEC 60143 is to be used in conjonction with the following standards: IEC 60143-1:2004, IEC 60143-2:1994 and IEC 60143-3:1998.

Condensateurs série destinés à être installés sur des réseaux - Partie 4: Condensateurs série commandés par thyristors

La CEI 60143-4:2010 spécifie la méthode d'essai des installations de condensateurs série commandés par thyristors (CSCT) utilisés avec les lignes de transmission. Cette norme aborde également les questions liées aux caractéristiques assignées des assemblages de valve à thyristors du CSCT, des condensateurs et des bobines d'inductance ainsi que les caractéristiques de commande du CSCT, les fonctions de protection, le système de refroidissement et l'exploitation du système. La présente partie de la CEI 60143 doit être utilisée conjointement avec les normes suivantes: CEI 60143-1:2004, CEI 60143-2:1994 et CEI 60143-3:1998.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 24-Nov-2010
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 29.240.99 - Other equipment related to power transmission and distribution networks
• ICS: 31.060.70 - Power capacitors
• Technical Committee: TC 33 - Power capacitors and their applications
• Drafting Committee: JWG 22F - TC 33/JWG 22F

Relations

• Revised: IEC 60143-4:2023 - Series capacitors for power systems - Part 4: Thyristor controlled series capacitors
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 60143-4 ®
Edition 1.0 2010-11
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Series capacitors for power systems –
Part 4: Thyristor controlled series capacitors

Condensateurs série destinés à être installés sur des réseaux –
Partie 4: Condensateurs série commandés par thyristors

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IEC 60143-4 ®
Edition 1.0 2010-11
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INTERNATIONALE
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Series capacitors for power systems –
Part 4: Thyristor controlled series capacitors

Condensateurs série destinés à être installés sur des réseaux –
Partie 4: Condensateurs série commandés par thyristors

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
XA
CODE PRIX
ICS 29.240.99; 31.060.70 ISBN 978-2-88912-242-4
– 2 – 60143-4 Ó IEC:2010
CONTENTS
FOREW ORD . 4
1 Sc o pe . 6
2 Normative references . 6
3 Terms, definitions and abbreviations. 7
3.1 Abbrev iations. 7
3.2 Definitions . 7
4 Operating and rating considerations . 11
4.1 General . 11
4.2 TCSC characteristics . 14
4.3 Operating range . 15
4.4 Reactive power rating . 16
4.5 Power oscillation damping (POD) . 16
4.6 SSR mitigation . 16
4.7 Harmonics . 17
4.8 Control interactions between TCSCs in parallel lines . 17
4.9 Operating range, overvoltages and duty cycles . 17
4.9.1 Operating range . 17
4.9.2 Transient overvoltages . 17
4.9.3 Duty cycles . 17
5 Valve control . 18
5.1 Triggering system . 18
5.2 System aspects . 19
5.3 Normal operating conditions . 19
5.4 Valve firing during system faults . 20
5.5 Actions at low line current . 20
5.6 Monitoring . 20
6 Ratings . 20
6.1 Capacitor rating . 20
6.2 Reactor rating . 21
6.3 Thyristor valve rating . 21
6.3.1 Current capability . 21
6.3.2 Voltage capability . 22
6.4 Varistor rating . 24
6.5 Insulation level and creepage distance . 24
7 Tests . 24
7.1 Test of the capacitor . 25
7.1.1 Routine tests . 25
7.1.2 Type tests . 25
7.1.3 Special test (endurance test) . 26
7.2 Tests of the TCSC reactor. 26
7.2.1 Routine tests . 26
7.2.2 Type tests . 26
7.2.3 Special tests . 26
7.3 Tests of thyristor valves . 27
7.3.1 Guidelines for the performance of type tests . 27
7.3.2 Routine tests . 29

60143-4 Ó IEC:2010 – 3 –
7.3.3 Type tests . 29
7.4 Tests of protection and control system . 38
7.4.1 Routine tests . 38
7.4.2 Type tests . 39
7.4.3 Special tests . 39
8 Guide for selection of rating and operation . 40
8.1 General . 40
8.2 Thyristor controlled series capacitor . 41
8.2.1 AC transmission system . 41
8.2.2 TCSC Operational objectives . 42
8.2.3 TCSC ratings . 42
8.3 Thyristor valves . 44
8.4 Capacitors and reactors . 44
8.4.1 Capacitor considerations . 44
8.4.2 Reactor considerations . 45
8.5 Fault duty cycles for varistor rating . 45
8.6 Valve cooling system . 46
8.7 TCSC control and protection . 46
8.7.1 Control . 47
8.7.2 Protection . 49
8.7.3 Monitoring and recording . 50
8.8 Precommissioning and Commissioning Tests . 50
8.8.1 Introduction . 50
8.8.2 Precommissioning Tests . 51
8.8.3 Station tests . 51
8.8.4 Commissioning (field) tests . 51
Bibliography . 53

Figure 1 – Typical nomenclature of a TCSC installation . 12
Figure 2 – TCSC subsegment . 13
Figure 3 – TCSC steady state waveforms for control angle α and conduction interval σ . 14
Figure 4 – TCSC power frequency steady state reactance characteristics according to
Equation (1) with λ = 2,5 . 15
Figure 5 – Example of TCSC operating range for POD (left) and SSR mitigation (right). 15
Figure 6 – Valve base electronics (VBE) . 18
Figure 7 – Valve electronics (VE) . 19
Figure 8 – Thyristor valve voltage in a TCSC .
...