NB∕T 31014-2018 双馈风力发电机变流器技术规范.pdf
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1、ICS29.120.01K46NB备案号:64662-2018中华人民共和国能源行业标准NB/T310142018代替NB/T310142011双馈风力发电机变流器技术规范Technicalspecificationforconverterofdouble-fedwindturbinegenerator2018-06-06发布2018-10-01实施国 家 能 源 局 发 布NB/T310142018次目前言II1范 围2规 范 性 引 用 文 件3术 语 和 定 义4技 术 要 求5试 验 方 法6检 验 规 则7标志、包装、Jt存和运输5101819NB/T310142018言刖本标准按照
2、GB/T1.12009标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写给出的规则起草。本标准代替NB/T310142011双馈风力发电机变流器制造技术规范,与NB/T310142011相比,除编辑性修改外主要技术变化如下:修改了标准名称,将双馈风力发电机变流器制造技术规范更名为双馈风力发电机变流器技术规范;增加了共模电压、差模电压、dw/出值等术语和定义(见3.27、3.28、3.29);增加了电网侧额定电压优先采用等级0.6kV(见4.1.2);修改了“变流器效率应不低于97%”的要求(见4.3.10);增加了温升试验中的铜铝复合母线极限温升要求(见4.3.11);增加了保护功能中的功率器件硬件保护
3、、过/欠频保护、电网断电保护及电网电流不平衡度保护(见4.3.13);修改了防护等级中对于液冷型的规定,将“防护等级不低于IP42”修改为“不低于IP54”(见4.3.18);增加了功率因数在容性0.95和感性0.95之间可调的要求(见4.3.21);增加了对共模电压、差模电压、dw/d/值、振动的有关规定(见4.3.224.3.25);规定了过、欠电压保护及过、欠频率保护动作值误差的要求(见5.3.13.9、5.3.13.11)。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风电电器设备分技术委员会(NEA/TC1/SC6)归口。本标准起草单位:许昌幵普检测研究院股份有限
4、公司、机械工业北京电工技术经济研宄所、北京天诚同创电气有限公司、新疆金风科技股份有限公司、北方工业大学、明阳智慧能源集团股份公司、上海电气风电集团有限公司、中国电力科学研宄院有限公司、深圳市禾望电气股份有限公司、上海电气输配电集团有限公司、国电联合动力技术有限公司、浙江运达风电股份有限公司、许继集团有限公司、天水二一三电器有限公司、维i帝技术有限公司、天津天传电控设备检测有限公司、国家电控配电设备质量监督检验中心、中国质量认证中心、浙江海得新能源有限公司、北京群菱能源科技有限公司。本标准起草人:李全喜、果岩、任高全、马忠宝、苑国锋、李宁、刘世军、杨才建、陈昆明、李少林、周党生、孙今英、褚景春、
5、王艳华、应有、刘刚、席志刚、白亮、陈健、王鹏、杨天时、郭亮、叶东权、张进滨、侯垚。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:NB/T310142011。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至屮国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二条一号,100761)。IINB/T310142018双馈风力发电机变流器技术规范1范围本标准规定了双馈风力发电机变流器(以下简称“变流器”)的技术要求、试验方法、检验规则及其产品的相关信息等。本标准适用于双馈风力发电机组中的交一直一交电压源型变流器。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f日期的版本适用于本文件。凡是不注日期
6、的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件KGB/T191包装储戸图示志少GB/T2423.12008电1:电子产品环验第2部分:0验方4GB/T2423.22008工电了产品环境试验|V第2试验方法GB/T2423.3环境试验第2部分:试_方法试验Cab:恒定湿热试验GB/T2 4 2 3.4电 工 电 子 产 品 基 第2部 分:试 验 方 法GB/T2900.33电工术语电力电子技术GB/T2900.53电工术语风力发电机组GB/T37972016春气控制设备GB/T3859.12013半导体变流器通用琴濟和电网换相变流器第1-1分:基本要求规范GB/T4 2 0 8外 防
7、一 级GB/T12668.2lo02丨调速电气传动系统第2部分:试验A:低温试验B:高温试验Db:交变湿热(12h+12h循环)般要求低压交流变频电气传动系统额定值的规定调速电气传动系统第3部分;1电磁兼容性要求及其特定的试验方法机电品包装通臟术条件1半导体麵器的试验施低压开关设备和控制设备GB/T155432008电能质量三柙电压不平衡_GB/T18451.12012风力发电机组GB/T203202013风力发电机组电能质量测量和评估iJB/T5777.22002电力系统二次用控制及继电保护屏(柜、台)通用技术条件NB/T31051风电机组低电压穿越能力测试规程NB/T31054风电机组电网
8、适应性测试规程NB/T31111风电机组高电压穿越测试规程GB12668.32012GB/T13384GB/T134222013GB/T14048.1第1部分:总则3术 语 和 定 义GB/T3859.12013GB/T2900.33和GB/T2900.53界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1双馈风力发电机变流器converterofdouble-fedwindturbinegenerator与双馈风力发电机配套,连接于转子绕组与电网之间的交一直一交电压源型静止变流器。NB/T310142018注:用于为发电机转子提供交流励磁,将转子能量送入电W,以及实现发电机定子绕组并M控制等功能。
9、主要由发电机侧变流器、直流环节、电网侧变流器及其控制系统组成,具有能量双向流动的特点。3.2机侧变流器generator-sideconverter与双馈发电机转子绕组相连接的三相全控桥静止型变流器,实现双馈发电机的有功功率与无功功率解耦控制。注:也称作转子侧变流器或发电机侧变流器。包括可能存在的滤波器。3.3直流环节DClink机侧变流器和网侧变流器之间相互连接的直流电路。3.4网侧变流器line-sideconverter与电网相连接的(包括滤波器)三相全控桥静止型变流器,实现变流器直流环节电压控制和电网侧功率因数控制。注:也称作电网侧变流器。包括可能存在的滤波器。3.5风力发电机组win
10、dturbinegeneratorsystem;WTGS将风的动能转换为电能的系统(不包含并网变压器),以下简称“机组”。GB/T18451.12012,定义3.673.6机组输出端outputofWTGS机组与并网变压器之间的连接端口。3.7机组额定运行条件generatorsystemratedoperationcondition在电网额定电压、额定频率条件下,机组在额定转速和额定功率运行时所处的工作状态。3.8变流器额定运行条件converterratedoperationcondition机组额定运行条件下,变流器所处的工作状态。以下简称“额定运行条件”。3.9网侧额定电流line-s
11、ideconverterratedcurrent额定运行条件下,网侧变流器交流端基波电流方均根值。3.10网侧额定电压line-sideconverterratedvoltage网侧变流器交流端线电压方均根值。3.11网侧额定频率line-sideconverterratedfrequency网侧变流器交流端基波电压的频率,即电网频率。3.12网侧额定容量line-sideconverterratedcapacity在网侧额定频率、网侧额定电压和网侧额定电流时,网侧变流器的视在功率。3.13网侧功率因数line-sideconverterpowerfactor网侧变流器交流端有功功率与视在功率
12、的比值。NB/T310142018功率因数公式为尸A=xlOO%(1)S式中:A功率因数;P有功功率;S视在功率。3.14机组功率因数generatorsystempowerfactor机组输出端有功功率与视在功率的比值。注:计算公式同式(1)。3.15总谐波崎变率totalharmonicdistortion;THD谐波含量的方均根值与交流量的基波分量或基准基波分量的方均根值之比。总谐波畸变率定义为e2-a2(2)THD=Q2式中:Si基波有效值;Q总有效值,可代表电流或电压。总谐波中包含有间谐波,当间谐波存在时,波形不再是周期性的,间谐波所产生的影响可能要比谐波产生的影响更复杂。假若间谐波
13、忽略不计,则式(2)也可表达为:QtTHD=(3)1式中:h谐波次数,次数A为偶数时称)为偶次谐波畸变率,A为奇数时称为奇次谐波畸变率;Qhh次谐波分量的有效值。注:改写GTB/T2900.332004,定义551-20-13。3.16机侧额定电流generator-sideconverterratedcurrent额定运行条件下,机侧变流器基波电流方均根值。3.17机侧额定电压generator-sideconverterratedvoltage额定运行条件下,机侧变流器交流端基波线电压方均根值。3.18机侧额定频率generator-sideconverterratedfrequency额
14、定运行条件下,机侧变流器交流端基波电压的频率。3.19机侧频率范围generator-sidefrequencyrange双馈风力发电机在规定的转速范围内所对应的机侧变流器交流端电压基波频率范围。3NB/T3101420183.20机侧额定容量generator-sideconverterratedapparentpower在机侧额定频率、机侧额定电压和机侧额定电流时,机侧变流器的视在功率。3.21变流器效率converterefficiency变流器输出有功功率与输入有功功率的比值,用百分数表示。变流器效率公式为:(4)xl00%V=式中:变流器效率;输出有功功率;Pm输入有功功率。V3.2
15、2变流器并网切入电流网侧变流器交流端并网合闸时,所产生的最大峰值电流。convertercutincurrent3.23发电机并网切入电流generatorcutincurrent在变流器的控制下,双馈发电机定子绕组并网合闸时,所产生的最大峰值电流。3.24标称电流nominalcurrent变流器能够连续供给而不超过允许的最大基波电流方均根值。3.25过载能力overloadcapability在规定的时间段内供给而不超过规定限值的最大基波电流方均根值。3.26机侧滤波器generatorfilter由共模电压抑制环节、差模电压抑制环节和dW/dr抑制环节组成、接在变流器和发电机之间,用于降
16、低发电机端的电压值,并抑制由于长电缆反射波叠加引起的发电机端过电压问题(如共模电压过高,差模电压过高等问题)的滤波器。3.27共模电压common-modevoltage在每一相和规定的地之间出现的相量电压的平均值。注:加在电压表两测量端和规定公共端之间的输入电压的1/3,即(t/a+f/b*K/e)/3。3.28差模电压differentialmodevoltage相间的电位差。3.29d“/d/值du/dtvalue电压随时间的导数。dw/df=AL/A/f=(U9Q0/-U,10%)式中:NB/T310142018du/dt电压随时间的导数;电压变化值;时间变化值;t/90o/o90%电
17、压值;90%电压值对应的时间值。A/90%4技 术 要 求4.1产品型式和主要参数4.1.1产品型式产品的型式分类如下:按环境温度分为型和低温型;按功率模块的冷却方式分为1型、液冷型、混合冷却型4.1.2网侧电压等级变流器的网侧电压等级优先采用以下系列:0.38(0.4)、(1.2)、2.3(2.4)、3(3.15X6(6.1)注:超出以上优先系列的电压等级,(0.62)、0.66(0.69)、1(1.05).1.14确定。4.2使 用 条 件正常使用环境条件变流器应在以规定的空冷或液;a)工作环境温度:常温型120Q45c!低温型:b)空气相对湿度T彡95%(20C以下时)。c)海拔:200
18、0mok4.2.1C45C。4.2.2正常试验环境条件主要包括使用气候条件,变流器应在a)环境温度:-5C-40Cob)相对湿度:彡90%(20C以下)。c)大气压力:86kPa106kPa。4.2.3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-40C70C。4.2.4正常使用的电气条件4.2.4.1电网频率变化范围电网频率变化范围为47.5Hz51.5Hz。5NB/T3101420184.2.4.2电网电压波动范围电网电压在额定值外的土10%之内,变流器应能正常运行。当电网电压超出上述范围时,由用户与制造商协商。4.2.4.3电网电压不平衡度按照GB/T155432
19、008中第4章的规定,电网电压不平衡度应不超过2%,短时不得超过4%。4.3性能要求4.3.1结构及外观要求壳体、外观、表面应无划伤、无变形,满足GBAT37972016中7.2的规定。4.3.2电气连接要求应保证各个电气连接的正确性,电抗器、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、焊接应满足变流器最大导通电流能力,满足GB/T37972016中6.7的规定。4.3.3防触电措施满足JB/T5777.22002中5.12的规定。4.3.4绝缘性能4.3.4.1绝缘电阻在4.2.2规定的正常试验大气条件下,用直流绝缘电阻表测量变
20、流器各独立电路与外露的可导电部分之间,以及与各独立电路之间的绝缘电阻,不应小于1MD。绝缘电阻试验电压等级见表1。表1绝缘电阻试验电压等级额定绝缘电压C7试验电压VU6025060(7250500250(7100010001000(/1000025004.3.4.2介质强度a)在4.2.2规定的正常试验大气条件下,变流器应能承受频率为50Hz、历时Imin的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象;b)工频交流试验电压值按表2规定进行选择,也可以采用直流试验电压,其值应为规定的工频交流试验电压值的力倍;NB/T310142018c)试验过程中,对任一被试电路施加电压时,其余电路等电位互联接地。表
21、2介质强度试验电压等级试验电压额定电压UkVkVU0.060.50.061251.50.125t/0.2520.25U0.50.5i/l.l+2Ul.lC/3.63U3.6L384+1.81/4.3.4.3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/T14048.1的规定。4.3.5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机组的并网操作和相应功率的输出。4.3.6过载能力变流器(包括机侧和网侧)的过载能力,应与双馈发电机过载能力相匹配。变流器在110%的标称电流运行条件下,持续运行时间应不少于lmi
22、no如有特殊要求,可由用户和制造商商定。4.3.7总谐波畸变率(THD)满足GB/T203202013中7.4关于谐波的规定。4.3.8电网适应能力满足NB/T31054的有关要求,若不满足应与制造商协商确定。4.3.9故障穿越能力当变流器发生低/高电压故障时,在规定的电压幅值和持续时间内,变流器应在机组主控制系统的配合下,保证机组不脱网运行,满足NB/T31051、NB/T31111的有关要求。4.3.10效率在额定运行条件下,变流器效率应不低于97%。当用户有特殊要求时,由用户与制造商协商确定。NB/T3101420184.3.11温升在标称电流运行条件下,各元件热稳定后,变流器各部位的极
23、限温升见表3。表3变流器各部位的极限温升极限温升部件和部位V外壳温升和结温由产品技术条件或分类标准规定主电路半导体器件裸铜:45:有锡镀层:55;有银镀层:70主电路半导体器件与导体的连接处铜:35;铝:25;铜铝复合:30母线(非连接处)4.3.12并网切入电流发电机并网切入电流不应超过定子额定电流峰值。4.3.13保护功能产品应具有如下保护功能:过电流保护;缺相保护;相序错误保护;电网电压不平衡保护;接地故障保护;冷却系统故障保护;过温保护;发电机过/欠速保护;过7欠电压保护;通信故障告警;过/欠频保护:电网断电保护;电网电流不平衡保护;功率器件硬件保护;浪涌过电压保护。除上述保护功能外,
24、还应对快速熔断器、快速开关以及GB/T18451.12012规定的有关防雷、接地措施等进行检查。4.3.14电磁兼容性能4.3.14.1静电放电抗扰度变流器应能承受GB12668.32012第5章规定的静电放电抗扰度试验。4.3.14.2电快速瞬变脉冲群抗扰度变流器应能承受GB12668.32012第5章规定的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验。8NB/T3101420184.3.15低温性能在试验温度为稳定的工作温度下限时,产品通电启动运行,持续运行时间为2h。注:产品通电到启动运行时间一般不超过2h,如用户有特殊要求,由制造商与用户协商确定。4.3.16高温性能在试验温度为稳定的工作温度上限时,产
25、品通电启动运行,持续运行时间为2h。注:产品通电到启动运行时间一般不超过2h,如用户有特殊要求,由制造商与用户协商确定。4.3.17耐湿热性能在以下两种方法中选择其中一种:交变湿热。按GB/T2423.4进行试验后,试验电压按照4.3.4.1g规定进行,测量其绝缘电阻不应小于0.5MI2。介质强度&能耐受不低于4.3A2规定的介质强度试验电压值75%的电压。b)恒定湿热。按GB/T2423.30验后,试验电压按照4.3.4.1的规定进行,测量其绝缘电阻不应小于0.5MU。介质强度应能耐受不低于43.4.2规定的介质1度根据试验条件和使用环境,a)电压值75%的电压。4.3.18防护等级满足GB
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