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1、ICs 27 180F l l中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准GB/T25387-2010风力发电机组 全功率变流器第1部分:技术条件Fu l l-p o w e r c o n v e r t e r o F w i n d t u r b i n e g e n e r a t o r s y s t e m s-Pa r 1:Te c h n i c a I c o n d i t i o n101卜10发布20l l l l 301实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会发布CB/T253871-2010次目甩 刂 舀 I1 范
2、圉 12 规范性引用文件 13 术语和定义 l4 通用要求 341 便用条件要求 342 机体和结构质量 343 性能指标 3饪4 保护功能 445 绝缘耐压性 446 电磁兼容性 547 通讯 548 安全要未 549 防护性能 55 试验方法 b6 检验规则 561 型式检验 562 出广检骏 663 变流器试验项 目 67 标志、包装、贮存和运输 771 标志 772 包装 773 贮存 774 运输 8附录A(资料性 附录)常用的全功率交直交 电压型变流器拓扑结构 9标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载w w w.b z f x w.c o mGB/T253
3、87】-2010目 刂 姜 GB/T药387凤力发电机组 余功率变流器 分为两个部分;第1部分;技术条件第2郡分;试验方法本部分为GB/T25387的第1部分本部分参考了GB/T381-19“半导体变流器基本要求的规定、GB/T12Gs 82 2o o 纵调速电气传动系统 第2部分:一般要求 低压交流变频电气传动系统额定值的规定等国内柑关标准本部分的附录A是资料性附录,本部分由中国机械工业联合会提出.本部分由全国风力机械标准化技术委员会s a c/TC50)归口,本部分起覃单位;合肥阳光电源有限公司、湘电集团有限公Hl 北京科诺伟业科技有限公司 东方汽轮机有限公司、国网电力科学研究脘、山东长星
4、风电科技有限公司 艾默生网络能源有限公司。本部分主要起草人;曹仁贤、余勇、张兴、屠运武、汪令祥 姚丹、张友杈、龙辛、赵斌 尚小林、朱晓东朱玉因、袁斌.w w w.b z f x w.c o mCB/T 25387 1-2010风力发电机组 全功率变流器第1郜分:技术条件1 范囿本部分规定了风力发电机组全功率交直交电压+J变流器的相关术语和定义、通用要求 试验方法、检验规则等。本部分适用于风力发电机组伞功率交直交电压型变流器(以下简称“变流器”).2 规范性引用文件下列文件屮的条款通过本部分的引用丽成为本部分的条款,凡是洼 日期的引用文件,其随后所右的修改单 不包括勘误的内容)或修订版均不适用于
5、本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议 的各方研究是否可使用这些文件的最新版本.凡是不注 冂期的引用文件,其最新版本适用手本部分.GB/T191 包 装 储 运 图 示 标 志(GB/T191-2o o 8,Is o 780:l Q97,MOD)GB/T2900“电工术 语 风 力 发 电 机 组 GB/TO053-2o o 1,IEC600诲15:1999,IDT)GB/T孙592 半导体变流器 应用导则(GB/13盹92 I3,e q v IEC601462:1991)GB妃。8 外 壳防护 等级(IP代码 GB砭208-2O08,1EC60529:2o o 1,IDT)GB I26683
6、调速 电气传动 系统 第3部分:产品的电磁兼 容性标 准及其特定 的试验 方法(GB12668 3-2o 03,IEC618003:1996,l DT)GB/T184 机电产晶包装通用技术条件0B184511 风力发电机组 安伞要求(GB184511-2o o 1,IEC61401:19,IDT)GB/T2032O 风力发 电机组 电能质量测量和评估方法 GB/T20320-2006,IEC o l 40l l z l:2001,IDT)GB/T253872 风力发电机组 仝功率变流器 第2部分:试验方法3 术语和定义GB/T2900“确立的以及下列术语和定义适用干本部分。3 1电机侧变流器
7、g e n e r a 1r-s i d e c o n v c r e r将风力发电机发出的电压、电流幅值和频率变化的交流电变换成直流电的静止型变流器。32电网恻变流器 n c s i d e c r,v e r t c r将电机侧变流器输出的直流电变换成满足并 网要求的交流电,并馈人电网的静止型变流器.33直流环节 DC n k电机侧变流器和电网侧变流器之何相互迮接的直流电路34全 功率变流器 f n p o w c r c o n v e r t e r由电机侧变流器、电网侧变流器和直梳环节组成,容量按大于风力发电机容量选取的静止型交苴交变流器.(常用的全功率交苴交电压型变流器拓扑结构见
8、附录A)标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载w w w.b z f x w.c o mCB/T253871-201035变流器额 定运行条件 r a t e d o p e l a t i o i l c t n d l Il o i l o f c t n v e r t e r变流器在额定电网条件和额定功率因数输出时,将风力发电机组输 出的额定功率馈送到电网时所处的工作状态.以下简称“额定运行条件”.36电杌侧 额 定 电流 g e n e r a t Os i d e r l l t e d c u r r c n t额定运行条件下,电机侧变流器能够连续供给而
9、 哥幅值不超过规定限值的最大基波电流均方根值,383739电杌侧 工作频率风力发电机组3】0电 网侧 额定 电电机侧额定电压 g e n e r a 10卜d e额定运行条件下,电机侧变电机侧额定频率额定运行条件下,电额定运行条3 11过载 能力额定 运行条电流均方根值.输人 电流均方根值,3 12电网侧功率因电网侧变流器3 13总谐波畸变率总谐波畸变率与所Q总有效值,可代表电流或电度特别要注意的是,上述定义中包含有诣问波.当谐间波存在时,波形不再是月期性的,谐河波所产生的影响可能要比谐波产吒的影响更复杂些 假若谐间波忽略不计,则式】)也可表达为:11n D=V骨i 2)式中;Qi 基波有效值
10、;式 中:h 谐波 次数;Q 汤次谐波分量 的有效值,注1.相比子馈人电网的电琉,电网电压液形的畸变要小得芗 因此电网电压的THl,比电流的THD小停多注2.偶次含量(次数九仅为偶数)称为偶次谱波畸变率,奇次含贵(次数方仅为苛数)称为奇次谐波00变率.输人电压基波的频率.c a p a b i l i yTHD=甲w w w.b z f x w.c o mGB/T253871-20103 14直流 电流含量 DC c u r r e n t c【l i l 1e n t在一个电网电气周期内,变流器馈人电网的电流中直流电流平均值占电流均方根值的百分 比.3 15变流器效 率 e FFIc i e
11、 l l c y o f c o n Ve r t e r额定运行条件下,变流器输出有功功率与输人有功功率的比值,用百分数表示.4 通用要求41 使用条件要求411 正常使用的环境条件变流器应在下列环境条件下工作;a)工作环境温度:根据我国各区域风电场气候特点不同,变流器分为低温型和常温型.低温型变流器工作环境温度为;-3+虾;常温型变流器t 作环境温度为;-20+弱当环境温度超过正常使用环境条件规定的最高值时 但最多不超过15),为使变流器安全运行,按照GB/T38592中5111规定使用,b 空气相对湿度95%;c)海拔高度1000m;当设各在高于l 00Om 的海拔高度地区使用时,应设计
12、成高原型设各,使用标准型设各时应降容使用,见GB/T382屮5112的规定;d 空气中应不含有过量的尘埃,酸、碱 腐蚀性及爆炸性微粒和气体,注.当有牿殊要术,需要与需方就极限I作温度达成协汉412 电气条件4121 电网频率范圊电网频率偏差在-25Hz +15Hz 范围内,变流器应能正常运行.4122 电网电压范圊电网电压偏差在一l O%+l O%范圃内,变流器应能正常运行,电网电压偏差在-20%-1o%范围内,电网电压每降低l%,变流器应提供额定容量2%的见功以支持 电网。注l 短时阃内电压的变化超过规定值可能引起工作中断或刿t 间.若需要连续工作,用户和制谴商应迸行协商4123 电网蓖压不
13、平衡度电网电压不平衡度应不超过2%,l+i 时不超过4%.4124 电网TD电网电压的波形应为正弦波,在稳态条件下谐波畸变率小于5%.42 机体和结构质变流器的结构和机柜本身的s l l 造质量、主 电路连接及电气元件安装等应符合下列要求;a)变流器及机柜组装有关零部件均应符合各 自的技术要求;b)油漆 电镀应牢 固、平整,无剥落、锈蚀及裂痕等现象;c)机柜面板应平整,文字和符 号要求清楚、整齐、规范、正确;d 标牌 标志、标记应完整清晰;e)各种开关应便于操作,灵活可靠.43 性能指标431 效率额定运行条件下,变流器效率应不低手阢5%.3标准分享网 w w w.b z f x w.c o
14、m 免费下载w w w.b z f x w.c o mCB/T253871-2010432 电网侧功率因数变流器应具备电网侧功率因数在容性与感性之问可调节控制功能.注;珈有特殊要求,电网恻功率因数范圊可由用户剃供货商/制造厂商定433 总谐波畸变率 TD)变流器在额定运行条件下,风力发 电机组输 出电流 的总谐波 畸变率 的规定可参见GB/T2002006风力发 电机组 电能质量和评估方法第8钅关于谐波 的规定.434 直流电流含丘额定运行时,变流器向电网馈送的直流电流其输出电流额定值的05%435 过载能力在电机侧工作频率范围内,变量下,变流器持续运行时阃应注.着有特殊熹苯,过蕺的436 电
15、压变化率(d 应根据变流器实际流器 乙/,/f 抑制滤l x在110%的电机侧标称 电流容最大应力,来设计变流保护.437 平均故障间应不小于1800438 稳定惟运在额定运行彳4 保护功能441 过 电流保当工作电流442 缺相保护变流器应4彳3 接地故障变流器应设置444 冷却 系统敖采用冷却系统的445 过热保护变流器应设置过446 过/欠压保护包括发电机过压、直流447 通讯故障保护变流器应设置与风力发电机448 电网断电保护电网断电时,变流器应停机.449 浪涌过电压保护变流器应没置浪涌过电压保护,采用进线过压吸收装箐作为标准配置4410 恢复并网保护由于超限状态 导致变流器停止向电
16、阿供 电后,在电网的电压和频率恢复到正常范围后的20s 到5m i n,变流器不应向电网供电,45 绝缘耐压性459 绝缘电阻变流器的输人电路对地、输出电路对地的绝缘电阻应不小于】M。绝缘电阻贝作为绝缘强度试验参考的过载特牲应具有反时限系统的通讯故障保护.由用户和供货商/制造厂商应不小于72b彐 呆驴和网恻过/欠压保护.动保护,包括电网侧w w w.b z f x w.c o mGB/T253871-201052 绝缘强度变流器的输人电路对地、输出电路对地应承受5。Hz 的正弦交流电压1m i n,试验电压的均方根值见表1,不击穿,不飞弧,漏电流(20m A试验电压应从零开始,以每级为规定值的
17、5%的有级调整方式上升至规定值后,持续1m i n46 电磁 兼容461 抗 电磁电磁干扰跌落和短时屮捅及对电磁场选定,变化,波动,电压瞬变脉冲群 浪按预期使用环境462 电磁电磁发射符合GB1283第6覃的规定47 通汛应规定变流等、通讯的具体48 安全要求与安全有关 的要49 防护性能应符合GB妒。8规定注 如宥特然要球,变流器的防护5 试验方法式(总线或远程1/0部分应不低于1P5t.妮煺的规定b 0 0试验方法应按GB/T253872风力发 电机组 全功率变流器 第z 部分;试验方法进行检验规则1 型式检验11 当有下列情况之一时,应进行型式检验:a)新产 品鉴定时;b)正式生产后,结
18、构、材料、工艺布较大改变,足以影响产 品性能时;c 批量生产的产品,每隔3年进行一次型式检验;表1 绝缘强度试验电压额定电压U灿V)试验 电压V)60、:0o2QOo2 5003 0Oo300U,90【J,注 整机绝缘强低2s%进,应将 上列试 验 电压 降1龇511第1O章中关于接地户和靓选厂协定,但应标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载w w w.b z f x w.c o mCB/T253871-2010d)产品长期停产后恢复生产时;e)国家质量监督机构提出迸行型式检验的要求时612 进行型式检验的样品,应在经过出厂试验合格的一批中抽样,抽样的数量应不少于两台
19、,613 型式检验项 目应符合产晶的技术规定,全部合胳则判定为合格;有-项不合格,则判定该产品不合格.62 出厂检验每台产品都应进行出厂检验。一台中有一项性能不符合要求,即为不合格,允许返修后复试,复试一次仍不合格,则为检验不合格。检验合格后,填写检验记录并且出具合格证方能出厂,63 变流器试验项 目试验项 目按表2进行.表2 变流器的试验项 目试验名称型式斌验出厂 试验绝缘耐压试验功HL试 验V加载试验V电网适应能力试验效率试验电网l|J功率因数t l l 定试验总谐波畸变率测量试验直流电硫含童恻定试 验过载能力斌验平均故障间隔时l:l 斌验V稳定性运行时问试验韫升试验辅Il J器件的检验V
20、保护功能试验V抗 电磁干扰性试 验电磁发射试验遁汛试验低温工作试验V肓温工作试验恒定湿热试验防护性能试验附加试验 彐a 假若为了蛮流器正常运行丽耍术某些器饣|揍地,在绝缘试验期间,这些豁件谊断 开w w w.b z f x w.c o mGB/T253871-20107 标志、包装、贮存和运输71 标志711 产品标志变流器的适当位置应有铭牌 铭髀 内容如下;a)产晶名称,b 产品型 号;c)技术参数;额定容童;效率(%、电机侧额定电流电网侧额定电电网电压范电网频率过载能力防护制造d)出厂e)制造f)制造注:由+铭7I2 包装标变流器的夕72 包装721 随同产有关规定执行a)装箱清b 产品使
21、用c)安装说明d)产品质量合e)电气接线图;f 电气原犟图;g)山厂检验 记录;h)倮修卡;D 用户意 见调查表722 产 品包装产 品包装应符合GB/T13381的规定73 贮存731 气候条件a)b)732a)b)环境温度:-40+7o;相对湿度:%。特定的存放危险水;应避免雨、雪等;海拔;不应存放在高于海平面3000用说明书 中绐 出m 以上的场所;标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载GB/T253871-20l oc)腐蚀性材料;应防止盐雾、危险性气体、腐蚀性液体等的侵蚀,d)时问:上述条件适用于发货和存放总时河不超过6个月的情况。若存放时间较长,则应作专门
22、的考虑;e 啮齿动物和霉菌;当存放的设备可能受到啮齿动物侵蚀时,应对设各外郡材料及冷却孔和连接孔的尺寸加以规定,以防止啮齿动物侵人;当存放的设备可能受到霉菌侵蚀时,应规定出适合于存放和工作环境的材料耐霉度74 运输741 气候条件a 环境温度:-40+7o;注;温度限值指设备周圃的环境温度 如集装箱内b)相对湿度;+40时,95%.742 包装运输条件设各应用供货者的部分包装箱进行运输,运输过程中不应有剧烈震动、冲击和倒放,GB/T253871-2010附 录 A(资料性附录)常用的全功率交直交电压型变流器拓扑结构A1 概述本附录 旨在给出最常用的风力发 电机组全功率交直交 电压型变流器拓扑纤
23、构,这些拓扑结构采用的电力 电f 器件符号不限十特定H,功率器件,可以表示具有萁控制信号丌通关断能力 的功率半导体开关器件,这些简化方框图也不限于功率器件或功率单元相并联 的数量,不限于永磁发电机还是它励式发电机,不限手绕组数量及相数,不限于内檗子还是外转了,更不限于是否存在变速箱 注意:如杲没有二极管符号与功率卉关器件并联,则该功率半导体开关具有反 向阻断能力.A2 常用的拓扑结构A21 背靠背双PWM型这种拓扑结构的变流器如图1所Jx,由电机侧变流器 直流环 和电网侧变流器组成 电机侧和电网侧结构完全相同,均为两电平的交-自或 卣-交的变流器,迪过直 流环节 以背靠背形式组合在 一起,构成
24、双PWM倥制.这种拓扑结构 的特点是可以实现能量的双向流动,图l 背靠背双PWM型变流器拓扑结构A22 不控整流Bo o s T升压+PWM型这种拓扑绀t l 的变流器如图2所示,由电机侧变流器 直流环节(特指B0Os T电路升压后的直梳环节)和电网侧变流器组成,电机侧和电河侧结杓并不相同.电机侧变流器由二极管全桥不l i 整流电路和B00s T升压电路组成,并通过升压后的直流环节与电网侧变流器直流端相连,电网侧变流器为两电平的苜-交型变流器,这种拓扑结构具有控制简单、可靠性高、能将低风速肘的电能馈人电网等优点,缺点是电感和电容尺寸较大 升压管,f h x 受高压,且不能实现能鞋的双向流动.:
25、卜J:J1h匚 L L彐3J丨:卜J 冫33圄A2 不控整流Bo o s T升压型变流器拓扑结构标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载GB/T 253871-2010A23 不控鼙流+PWM型这种拓扑结构的变流器如图A3所示,由电机侧变流器、直流环节和电网侧变流器组成 电机侧和电网侧结构并不相同,电机侧变流器为二极管全桥不控整流电路:并通过直流环节与电网恻变流器直流端相连,电网侧变流器为两电平的直-交型变流器.这种拓扑结构具有控制简单 可靠性高等优点,缺点是往往需要与励磁电流可调的风力发电机配合使用才能够保证在不同转速条件下的最大功率输出,且不能实现能量的双向流动宀性肝图3 不控整流+PWM型变流器拓扑结构A24 半控整流+PWM型这种拓扑结构的变流器如图 所示,由电机侧变流器、直流环节和电网侧变流器组成.电机侧和电网侧结构并不相同 电机侧变流器为晶问管全桥半控整流,并通过直流环节 与电网侧变流器直流端相连,电网侧变流器为两电平的直-交型变流器这种拓扑结构具有可控整流、有效倮护直流侧过载等优点,缺点是往往需要与励磁电流可调的风力发电机配合使用才能够保证在不同转速条件下的最大功率输出,且不能实现能量的双向流动,传 动 机 拘图A4 半控整流+PWM型变流器拓扑结构