IEC 60143-4:2010

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
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
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 .
...