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NBT 31041-2012 海上双馈风力发电机变流器PDF文本

ICs29.120.01K46备案号：37741-2012NB中华人民共和国能源行业标准NB/T31041一2012海上双馈风力发电机变流器Converter of offshore doubly-fed wind turbine generator2012-10-29发布2013-03-01实施国家能源局发布理到素前阀Z.ZC.ET
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NB/T31041一2012目次前言…Ⅱ范围…2规范性引用文件……13术语和定义…24技术要求……25试验方法…76检验…137标志、包装、贮存和运输……14参考文献…17理甄Z.ZC.ET
NB/T31041一2012前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由能源行业风电标准化技术委员会(NEA/TC1)归。本标准起草单位：上海电气集团股份有限公司输配电分公司、机械工业北京电工技术经济研究所、许昌开普电器检测研究院、哈尔滨九洲电气股份有限公司、上海电器设备检测所、中国电器科学研究院有限公司、大连国通电气有限公司、浙江日风电气有限公司、北京鉴衡认证中心有限公司、华锐风电科技（集团）股份有限公司、湘潭牵引电气设备研究所、湘潭电机股份有限公司、深圳市华测检测有限公司。本标准起草人：孙今英、方晓燕、果岩、张红超、孙敬华、李新强、揭敢新、苑国锋、陈晓东、黄志文、黄开云、王俊、刘志、汪锋、朱广浑、李素平、朱平、郭勇。J.NE。理甄Z.ZC.ET
NB/T31041-2012海上双馈风力发电机变流器1范围本标准规定了海上双馈风力发电机变流器（以下简称“变流器”）的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则及其产品的相关信息等。本标准适用于安装在海上风场连接双喷风力发电机转子绕组的电压源型变流器。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB39063.6kV~40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备(GB3906一2006，EC62271-200:2003,MOD)GB/T191包装储运图示标志(GB/T191一2008，IS0780:1997,MOD)GB/T2423.1一2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A:低温(IEC60068-2-1:2007,IDT)GB/T2423.2一2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温(IEC60068-2-2:2007,IDT)GB/T2423.4一2008电工电子产品环境试验规程第2部分：试验方法试验Db交变湿热（12h+12h循环)(TEC60068-2-30:2005,DT)GB/T2423.16一2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验J及导则：长霉(IEC60068-2-10:2005,DT)GB/T2423.18一2012环境试验第2部分：试验方法试验Kb:盐雾，交变（氯化钠溶液）(GB/T2423.18-2000,IEC60068-2-52:1996,IDT)GB/T2900.33一2004电工术语电力电子技术(IEC60050-551:1998,DT)GB/T2900.53-2001电工术语风力发电机组(IEC60050-415:1999,DT)GB/T3783一2008船用低压电器基本要求GB/T3797-2005电气控制设备GB/T3859.1一1993半导体变流器基本要求的规定(IEC60146-1-1:1991,EQV)GB4208外壳防护等级(P代码)(GB4208一2008，IEC60529:2001,DT)GB/T5169.5一2008电工电子产品着火危险试验第5部分：试验火焰针焰试验方法装置、确认试验方法和导则(IEC60695-11-5:2004,IDT)GB/T5169.11一2006电工电子产品着火危险试验第11部分：灼热丝/热丝基本试验方法成品的灼热丝可燃性试验方法(IEC60695-2-11:2000,IDT)GB/T5169.21一2006电工电子产品着火危险试验第21部分：非正常热球压试验(IEC60695-10-2:2003,DT)GBT7094船用电气设备振动（正弦）试验方法GB7251.1一2005低压成套开关设备和控制设备第1部分：型式试验和部分型式试验成套设备(IEC60439-1:1999,DT)GB/T12668.2一2002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(IEC61800-2:1998,DT)GB/T12668.3一2003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1理闐素村网Z.ZC.ET
NB/T31041一2012(IEC61800-3:1996,DT)GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T13422一1992半导体电力变流器电气试验方法GB18802.1一2011低压电涌保护器(SPD)第1部分：低压配电系统的电涌保护器性能要求和试验方法(IEC61643-1:2005,MOD)GB/T19963风电场接入电力系统技术规定GB/T20320一2006风力发电机组电能质量测量和评估方法GB/T21714.1一2008雷电防护第1部分：总则(IEC62305-1:2005,IDT)GB/T21714.4一2008雷电防护第4部分：筑物内电气和电子系统(IEC62305-4:2006,IDT)GB/T23479.1一2009风力发电机组双馈异步发电机第1部分：技术条件NB/T31014双馈风力发电机变流器制造技术规范3术语和定义GB/T3859.1-1993、GB/T2900.33-2004、GB/T2900.53-2001、GB18802.1-2002、GB/T19963-2011及NB/T31014一2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1变流器控制单元converter control unit;CCU控制变流器完成各种功能并与相关外设进行数据交互的重要部件，主要包括核心处理器、协处理器、输入输出接、通信接等。3.2元余熟筑J.NE可重复配置系统的一些部件，当系统发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的故障时间。,4技术要求4.1使用条件4.1.1正常使用环境条件变流器应在规定的环境条件下工作：a)工作环境温度：常温型，-20℃~+45℃；低温型，-30℃~十45℃。b)空气相对湿度：≤95%。c)海拔：≤1000m。d)盐雾影响：有。e)霉菌影响：有。4.1.2正常试验环境条件主要包括使用的气候条件，变流器应在如下大气环境下进行试验：a)环境温度：15℃~35℃。b)相对湿度：30%~90%。c)大气压力：86kPa~106kPa。4.1.3贮存、运输时的环境温度变流器在贮存和运输期间环境空气的极限温度范围为-40℃~+70'℃。4.1.4电网条件a)电网频率变化范围：47.5Hz51.5Hz。b)电网电压允许波动范围：电网电压额定值的士10%。2理甄Z.ZC.ET
NB/T31041-2012c)电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2%，短时不超过4%。4.2产品型式和主要参数4.2.1产品型式变流器宜采用液冷型。4.2.2主要参数a)网侧额定电压。变流器的电网侧额定电压等级优先采用以下系列(kV):0.4、0.69(0.62)、3.3(3.15)、6.3、10.5。b)配套机组额定容量。变流器所配套机组的额定容量等级优先采用以下系列(MW):2、2.5、3、3.6、4、4.5、5、6…注：超出本优选系列，由制造商与用产协商确定。4.3性能要求4.3.1结构及外观要求a)柜体宜采用钢制防腐设计。b)柜体设一处公共接地点，柜体处应保证与公共接地点的电气连接良好，具备电击防范措施，保护接地完整，c)柜体内部宜装设柳热除湿装置。d)柜体内部控制单元的供电盘采用带屏蔽的隔离变压器爾电源供电e)柜体设计应满足塔筒、机舱内的安装维重要求，易于安装、调试和维护f)柜体的按组、开关、显示屏、信号灯与报警装置等的选型及其安装工艺以及柜体进出线方式应与柜体前等级匹配车士手柜休的结年，过能更运环电热机城最和报动的的。Tg))操作器件应装赛操作者易于操作的位置，紧急机按钮应置于柜体的最显眼、最易操作的位置，且按钮本身装看保护罩。)柜体表面整无凹凸现象宜采用涂层处理，且漆层颜色应均匀致，不得有起泡、裂纹和流痕等现象，柜」门应能在不于90的角度内灵活启闭，柜体顶部需加装吊环。j)柜体结构形式力求简单开敬，易于触及，易瘕蚀表面设计应尽可能光滑，任何必要的加强件、接头和管子等应尽河能布置在腐蚀风险低的部位，难以进行维护的空心部件应焊接牢固。其他外露于空气中的金属应采用镀层保护，一般宜使用电镀的方进行。k)若变流器中采用压开关成套设备的，应符合GB3906的规定。4.3.2电气元器件要求a)表1所列元器件应符含GB/T383一2008中7.1.12的要求应满足要求的元器件分类类别包括类型低压配电产品空气断路器、塑壳断路器、微型断路器、漏电开关低压控制及自动化产品接触器、继电器、开关电源、电机启动器、按钮开关、指示灯、端子熔断器产品快熔、慢熔变压器及电抗器自耦变压器、隔离变压器、滤波电抗b)除陶瓷材料外的所有固体绝缘部件都应具有耐热性，即部件经耐热性试验后，压痕横跨最大尺寸不大于2mm。?)除陶瓷材料外的所有固体绝缘部件都应具有耐燃性，即部件经灼热丝试验（或针焰试验）后不3理甄Z.ZC.ET
NB/T31041-2012起燃，或即使发生起燃，燃烧及灼热在移开灼热丝（或针焰）后的30s内能完全熄灭，且指示绢纸不起燃。同时，所有塑料部件还应具有滞燃性，即经过滞撚试验后，这些部件燃烧或损坏部分的长度不大于60mm。)所有元器件应按照制造厂说明书安装，并符合元器件各自相关标准的要求。4.3.3电气连接要求a)应保证各个电气连接的正确性，电容器、快速熔断器、电子元器件等辅助器件应在装配前筛选、测试并确认其具备正常功能。电缆截面积和电缆头的压接应满足变流器最大导通电流能力。布线应按照GB/T3797一2005中4.12.4的规定。b)所有裸露部分导体、连接头、端子排、焊接点及电路板均应作防腐、防潮处理。c)柜内布线工艺和电气连接应考虑外绝缘的腐蚀和凝露对爬电距离的影响，以及高湿度对空气绝缘的影响。)交流系统使用多芯电缆时不应使用磁性材料屏蔽。?)单芯电缆需要并联时，并联电缆的型号、长度、端头处理工艺须相同。f固定电缆宜采用永久性防腐的非磁性线夹和支架。g)屏蔽电缆或处于金属管内的电缆，屏蔽网或金属管应作等电位连接。4.3.4防触电措施a)按照GB/T3797一2005中4.10.1规定的方式采取电击防护措施，防止直接或间接接触带电导体。b)安全接地保护应符合GB/T3797一2005中4.10.6的要求。系统可能触及的金属部分与外壳接地点的电阻应不大于0.12，接地点应有明显的接地标志。c)保护接地端子应设置在容易接近且便于接线处，并且当外壳或任何其他可拆卸的部件移去时其位置仍能保证电器与接地极或保护导体之间的连接。∠○U.N上d)保护接地端子应具有适当的防腐蚀措施，且其标志应能清楚而永久的识别。4.3.5绝缘a)绝缘电阻。在4.12规定的正常试验大气条件下，测量变流器的绝缘电阻，测量值应满足表2的要求。表2绝缘电阻Uml反a最低绝缘电阻值VMO≤6010≥60100U为一对端子之间预期的空载最高蜂值电压，如果任一对端子对地电压高于此值（例如变流器作为串联连接时），应取较高的电压值。b)介电强度。一冲击耐电压：在4.1.2规定的正常试验大气条件下，变流器各回路应能承受波形1.2/50μs的脉冲电压，不得出现击穿、闪络、打火花现象。工频耐电压：在4.1.2规定的正常试验大气条件下，变流器各回路经工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。?)电气间隙和爬电距离。变流器各带电电路之间以及带电部件、导电部件、接地部件之间的电气间隙和爬电距离应符合GB/T7251.1一2005表14和表16的要求。4.3.6负载控制功能在允许的发电机转速范围内和规定的负载等级下，变流器应能正常控制风力发电机的并网操作和相4理甄Z.ZC.ET
NB/T31041一2012应功率的输出。4.3.7功率因数控制功能变流器电网侧和机组输出端，应具有功率因数调节能力。4.3.8过载能力变流器机侧过载能力应与风电机组的过载能力相匹配，变流器网侧在110%的标称电流下持续运行时间应不少于lmin。4.3.9冗余性变流器应具备冗余功能，宜采用冗余的部件有电源、变流器控制单元。变流器应具备较强的容错运行能力，应采用冗余的方式减少单一故障对整个系统产生的影响。4.3.10总谐波畸变率(THD)应满足GB/T20320一2006中8.4关于谐波的规定。4.3.11电网适应能力电网适应能力应符合4.1.4规定，超过此规定应与制造厂协商。当电网跌至对风电机组低电压穿越要求的电压，并在规定的持续时间内时，变流器应在机组及主控制系统的配合下，保证风机不脱网运行。风电机组低电压穿越要求见图1。此外，在电压跌落期间，变流器应控制发电机发出一定量的无功功率以支撑电网电压，并在电压恢复后迅速恢复有功出力。相应技术要求按GB/T19963一2011的规定执行。1.1电网放障引起电压跌落0.9泰0.80.7婴求风电机组05不脱网递续运行0.40.3风电机组可以从电网切出0.20.1000.625123时间(s)图1风电机组低电压穿越要求4.3.12效率在额定运行条件下，变流器效率应不低于96%。4.3.13温升在额定运行条件下，待各元件热稳定后，变流器各部位的极限温升见表3。表3变流器各部位的极限温升部件和部位极限温升K主电路半导体器件外壳温升和结温由产品技术条件或分类标淮规定主电路半导体器件与导体的连接处裸铜：45：有锡镀层：55；有银镀层：70母线（非连接处）铜：35：铝：25浪涌保护器与主电路的电阻元件距外表面30mm处的空气：255理甄Z.ZC.ET
NB/T31041-20124.3.14并网切入电流发电机并网切入电流应不超过双馈发电机定子绕组的额定电流峰值。4.3.15保护功能变流器应至少具有以下保护功能：a)过电流保护。b)缺相保护。c)相序错误保护。d)电网电压不平衡保护。e),接地故障保护。f)冷却系统故障保护。g)过温保护。h)发电机欠/过速保护。i)过欠电压保护。j)通信故障告警。k)浪涌过电压保护。1)防雷保护。变流器防雷应符合GB/T21714.4-2008的要求。雷电防护水平应按GB/T21714.12008中LPLI考虑，否则需要进行雷电防护水平的风险评估。另外，变流器应安装于具有雷电电磁脉冲防护系统(LEMS)的风力发电设备区域内，且其本身应根据雷电防护水平LPLI的要求，满足如下两种情形之一：一推荐使用变流器外部加载浪涌保护器(SPD)的方式，抑制感应雷冲击。加载SPD装置的变流器最小能承受标称放电电流.为15kA(波形8/204s),.N上一变流器自身能够承受最小的标称放电电流，为15kA(波形8/20μs)。此外，保护停机应能在保护条件解除后通过远程或就地自复位解除。4.3.16电磁兼容性能a)静电放电抗扰度。变流器应能承受GB/T12668.3一2003第5章规定的严酷等级的静电放电抗扰度试验。b)电快速瞬变脉冲群抗扰度。变流器应能承受GB/T12668.3一2003.第5章规定的严酷等级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验。4.3.17耐振动性能变流器的耐振动性能应符合GB/T3783一2008中7.1.13.2的要求，试验条件为GB/T3783一2008表13中规定的“一般场所”。4.3.18低温性能变流器应有耐低温性能。变流器在正常试验环境条件下，低温试验结束恢复2后应能正常启动运行，且绝缘电阻满足表4要求，介电性能满足4.3.5中b)的要求。表4试验后绝缘电阻U/2试验后最低绝缘电阻值VM≤60人>60104.3.19高温性能变流器应有耐高温性能。变流器在正常试验环境条件下，高温试验结束恢复2h后应能正常启动运行。6理甄Z.ZC.ET
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