NB∕T 31042-2019 海上永磁风力发电机变流器技术规范(能源).pdf

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1、NB NB ICS 29.120.01 K 46 备案号：-20 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 31042 2019 代替 DL/T 31042 2012 海上永磁风力发电机变流器技术规范 Technical Specification for converter of offshore permanent magnet wind turbine generator 2019-06-04发布 2019-10-01实施 国家能源局 发 布 NB/T 31042 2019 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.2 4 技术要求.2 5 试验方法.8

2、6 检验规则.15 7 标志、包装、贮存和运输.16 NB/T 31042 2019 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.12009 给出的规则起草。本标准代替 NB/T-31042-2012海上永磁风力发电机变流器。本标准与 NB/T31042-2012 相比，主要变化如下：修改了标准名称，原海上永磁风力发电机变流器更名为海上永磁风力发电机变流器技术规范；增加了第三章“术语和定义”中的电网侧功率因数、差模电压、du/dt 值；增加了第四章技术要求中的共模电压、差模电压及 du/dt 值的有关规定；修改了 4.1.1 常温及低温变流器机型的环境温度下限，常温型-10，低温型-20；修改了

3、4.1.2 实验环境条件温度范围：-5 40；相对湿度条件90(20)；修改了 4.2.1 产品型式进行了细分，按环境温度和功率模块冷却方式分类；修改了 4.2.2 产品参数中电网侧电压等级 KV：0.38（0.4）、0.6（0.62）、0.66（0.69）、1（1.05）、1.14（1.2）、2.3（2.4）、3（3.15）、6（6.3），删除了配套机组额定容量；修改了 4.3.5 绝缘要求相关内容描述，试验电压选取表内容细化；增加了 4.3.7 变流器电网侧功率因数调节指标0.95；修改了 4.3.11 电网适应性，删除低电压穿越相关内容，引用标准改为 GB/T19963；增加 4.3.2

4、2 故障穿越能力要求，涵盖了高/低电压穿越能力，引用标准 NB/T 31051-2014、NB/T 31111-2017；修改了 4.3.12 变流器效率应不低于 97%；增加了 4.3.13 温升试验中铜铝复合母线极限温升要求；增加了 4.3.15 保护功能中的电网断电、电网电流不平衡保护，防雷保护的标称放电电流修改为20KA；增加了 4.3.18 和 4.3.19 高低温性能规定了上下限温度持续运行时间为 2h；增加了 4.3.20 耐交变湿热性能中湿热试验后绝缘电阻应不小于 0.5 MW，介质强度应不低于介质强度试验电压值的 75。增加了 4.3.24 噪声要求中 A 声级的规定；增加了

5、 4.3.25 通信要求中 CDT、Modbus 两种协议；修改了 5.3.7 绝缘要求相关参考标准为 GB/T 3859.12013；增加了 5.3.10 保护功能试验中的电网断电保护、电网电流不平衡保护的试验方法；修改了 5.3.10.15 防雷保护试验次数为 10 次，试验电流为 20KA；修改了 5.2.23 电网适应能力试验方法参考标准为 NB/T 31054-2014；增加了 5.3.15 共模电压、5.3.16 差模电压、5.3.17du/dt 值、5.3.24 故障穿越能力、5.3.33 贮存等试验方法。增加了 7.2.2 产品包装中对防水、防潮、防锈、防霉、防震、防磕碰、防磨

6、的要求。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。本标准主要起草单位：上海电气输配电集团有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、北京金风科技电气设备有限公司、上海电气风电集团有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、中国船级社质量 NB/T 31042 2019 III 认证公司、浙江海得新能源有限公司、天津瑞能电气有限公司、许昌开普检测研究院股份有限公司、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。本标准参加起草单位：中国电力科学研究院有限公司、北方工业大学、浙江运达风电股份有限公司、北京天诚同创

7、电气有限公司、苏州电器科学研究院股份有限公司、中国质量认证中心、深圳市禾望电气股份有限公司、北京鉴衡认证中心有限公司、江苏金风科技有限公司。本标准起草人：孙今英、果岩、李宁、侯坤、杨才建、王瑞明、张利、苑国锋、荆亚楠、郭亮、张新强、林周泉、俞庆、李二海、王建全、王鹏、王艳华、张敏、赵玉、周党生、周新亮。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：NB/T 31042-2012 NB/T 31042 2019 1 海上永磁风力发电机变流器技术规范 1 范围 本标准规定了海上永磁风力发电机变流器（以下简称“变流器”）的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则等。本标准适用于安装在海上风场连接永磁风力发电

8、机定子绕组的电压源型变流器。鼠笼型风力发电机、电励磁风力发电机，中/高速海上永磁风力发电机用变流器可参照本标准执行。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，仅所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。GB/T 191 包装储运图示标志 GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温 GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温 GB/T 2423.4电工电子产品基本环境试验规程第2部分：试验方法试验Db：交变湿热（12h12h循环）GB/T 2

9、423.16电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验J和导则：长霉 GB/T 2423.18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/T 2900.33 电工术语电力电子技术 GB/T 2900.53 电工术语风力发电机组 GB/T 37832008 船用低压电气基本要求 GB/T 37972016 电气控制设备 GB/T 3859.12013 半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部分:基本要求规范 GB/T 4208外壳防护等级（IP代码）：总则 GB/T 4768-2008 防霉包装 GB/T 4879-2016 防锈包装 GB/T 5048-2017 防

10、潮包装 GB/T 5169.52016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 GB/T 5169.112017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 GB/T 5169.212017电工电子产品着火危险试验第21部分：非正常热球压试验 GB/T 70942016船用电气设备振动（正弦）试验方法 GB/T 7350-1999 防水包装 GB/T 8166-2011 缓冲包装设计 GB/T 12668.22002 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 GB/T 12668.32

11、012 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 GB/T 13384-2008机电产品包装通用技术条件 NB/T 31042 2019 2 GB/T 134222013 半导体电力变流器电气试验方法 GB 14048.12012 低压开关设备和控制设备第1部分:总则 GB/T 155432008 三相电压不平衡 GB 18451.1风力发电机组设计要求 GB/T19963风电场接入电力系统技术规定 GB/T 21714.1 雷电防护第1部分：总则 GB/T 21714.4 雷电防护第4部分：建筑物内电气和电子系统 GB/T 203202013 风力发电机组电能质量测量

12、和评估方法 JB/T 5777.22002 电力系统二次电路用控制及继电保护屏（柜、台）通用技术条件 NB/T 310152018永磁风力发电机变流器技术规范 NB/T 31051-2014 风电机组低电压穿越能力测试规程 NB/T 31054-2014风电机组电网适应性测试规程 NB/T31094-2016 风力发电设备海上特殊环境条件与技术要求 NB/T 31111-2017风力发电机组高电压穿越测试规程 3 术语和定义 GB/T 3859.12013、GB/T 2900.33、GB/T 2900.53、GB/T19963及NB/T 310152018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

13、3.1 变流器控制单元converter control unit(CCU)变流器的控制系统，主要包括核心处理器、协处理器、输入输出接口、通讯接口等，是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。3.2 冗余 Redundancy 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。3.3 电网侧功率因数 line-side converter power factor 电网侧变流器交流端有功功率与视在功率的比值。功率因数公式为：%100=SPPF.(1)式中：PF：功率因数；P：有功功率；S：视在功率。3.4 NB/T 31

14、042 2019 3 共模电压 commonmode voltage 在每一导体和所规定的参照点之间（往往是大地或机架）出现的相量电压的平均值。或者说同时加在电压表两测量端和规定公共端之间的那部分输入电压的三分之一，即(Va+Vb+Vc)/3。3.5 差模电压 differential mode voltage 相与相之间的电位差。3.6 du/dt 值 du/dt value du/dt通常定义为电压随时间的导数：90109010ii%du/dtU/t(UU)/(tt)=。式中：du/dt：电压随时间的导数；iU：电压变化值；it：时间变化值；90%U：90%电压值；90%t：90%电压值对

15、应的时间值；10%U：10%电压值；10%t：10%电压值对应的时间值；4 技术要求 4.1 产品型式和主要参数 4.1.1 产品型式 产品的型式分为：a)按环境温度分为低温型和常温型；b)按功率模块的冷却方式分为空冷型、液冷型、混合冷却型等，宜采用液冷型。4.1.2 电网侧电压等级(kV)变流器的电网侧电压等级优先采用以下系列：0.38（0.4）、0.6（0.62）、0.66（0.69）、1（1.05）、1.14（1.2）、2.3（2.4）、3（3.15）、6（6.3）注：超出本优选系列，由制造商与用户协商确定。4.2 使用条件 4.2.1 正常使用环境条件 a）按照NB/T31094-20

16、16中4.2规定，变流器正常使用环境温度分为：常温型：1045；NB/T 31042 2019 4 低温型：2045；b）空气相对湿度：95；c）海拔高度：1000 m；d)盐雾影响：有 e)霉菌影响：有 4.2.2 正常试验环境条件 主要包括使用气候条件，变流器应在如下大气环境下进行试验：a）环境温度：-540；b）相对湿度：90(20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：40 70。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：47.5 Hz51.5 Hz。4.

17、2.4.2 电网电压波动范围 电网电压在额定值的10之内，变流器应能正常运行。当电网电压超出上述范围，由用户与制造商协商。4.2.4.3 电网电压不平衡度 按照GB/T 15543-2008中4的规定，电网电压不对称度应不超过2，短时不得超过4%。4.3 性能要求 4.3.1 结构及外观要求 a)柜体宜采用钢制防腐设计；b)柜体设一处公共接地点，柜体各处应保证与公共接地点的良好电气连接，具备电击防范措施，保护接地完整；c)柜体内部宜装设除湿装置；d)柜体内部控制单元的供电宜采用带屏蔽的隔离变压器的电源供电；e)柜体设计应满足塔筒、机舱内的安装维护要求，易于安装，调试和维护；f)柜体的按钮、开关

18、、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的防护等级匹配；g)柜体的结构牢固，应能承受运行环境下电、热、机械强度和振动对设备的影响；h)操作器件应装在操作者易于操作的位置，紧急停机按钮应置于柜体的最显眼最易操作的位置，且按钮本身装有保护罩；i)柜体表面平整无凹凸现象，宜采用涂层处理，且漆层颜色应均匀一致，不得有起泡、裂纹和流痕等现象，柜门应能在不小于 90 度的角度内灵活启闭；NB/T 31042 2019 5 j)柜体结构形式力求简单开敞，易于触及，易腐蚀表面设计应尽可能光滑，任何必要的加强件、接头和管子等应尽可能布置在腐蚀风险低的部位，难以进行维护的空心部件

19、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法进行；4.3.2 电气元器件要求 a)表 1 所列元器件应符合 GB/T 37832008 中 7.1.1.2 的要求；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；c)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，即经过滞燃试验后，这些部件燃烧或损坏部分的长度不大于 60mm；d)所有元器件应按照制

20、造厂说明书安装，并符合元器件各自相关标准的要求。表1 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、电机起动器、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 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，按照 GB/T 37972016 中 6.7 的规定；b)所有裸露部分导体、连接头、端子排、焊

21、接点及电路板均应作防腐、防潮处理；c)导电部分宜用铜或铜合金制造；d)当非铝质电气附件与铝制件相连接时，应采取适当的防止电解腐蚀的措施；e)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；f)交流系统使用多芯电缆时不应使用磁性材料屏蔽；g)单芯电缆需要并联时，并联电缆的型号、长度、线头工艺须相同；h)固定电缆宜采用永久性防腐的非磁性线夹和支架；i)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 保护接地端子应具有适当的防腐蚀措施，其余按照JB/T 5777.2-2002中5.12的规定。4.3.5 绝缘性能 4.3

22、.5.1 绝缘电阻 NB/T 31042 2019 6 在 4.2.2 规定的正常试验大气条件下，变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，用直流兆欧表，测量其绝缘电阻，应不小于 1 M。4.3.5.2 电介质强度 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 50 Hz，历时 1 min 的工频耐压试验 而无击穿闪络及元件损坏现象。4.3.5.3 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表 2的要求。表 2 电气间隙和爬电距离允许值 额定线电压U kV 电气间隙 mm 爬电距离 mm 0.38

23、（0.4）8 14 0.6（0.62）12 22 0.66（0.69）12 22 1（1.05）16 32 1.14（1.2）18 35 2.3（2.4）28 55 3（3.15）36 75 6（6.3）100 125 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应功率的输出。4.3.7 过载能力 变流器的过载能力，包括电机侧和电网侧，应与永磁发电机过载能力相匹配。在变流器额定运行条件下，在 110的标称电流下，持续运行时间应不少于 1 min。4.3.8 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；

24、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）发电机超速保护；i）过/欠电压保护；j）通信故障告警；NB/T 31042 2019 7 k）浪涌过电压保护；l）电网断电保护；m）电网电流不平衡保护；n）防雷保护。变流器防雷应符合GB/T 21714.4的要求。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，且满足如下 2 种情形之一：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In为20kA（波形8/20s）；变流器自身能够承受最小的标称放电电流In为

25、20kA（波形8/20s）。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。4.3.9 温升 在标称电流运行条件下，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准规定 电网进线、发电机线缆、母线铜排连接处及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，铜铝复合：30 4.3.10 并网切入电流 变流器并网切入电流应不超过变流器电网侧额定电流的峰值。4.3.11 通信要求 变流器应具有相应的通信接口，并能

26、与机组主控制系统进行通信，通信协议可采用CDT、Modbus、CANopen、PROFIBUS等。4.3.12 功率因数 包括变流器的电网侧和机组输出端，变流器应具有一定的功率因数调节能力，变流器电网侧应具有一定的功率因数调节能力，功率因数在0.95之间可调节。4.3.13 共模电压要求 变流器应设计滤波环节或滤波器，匹配电机端共模电压耐受水平。4.3.14 差模电压要求 变流器应设计滤波环节或滤波器，匹配电机端差模电压耐受水平。4.3.15 du/dt 值要求 变流器应设计滤波环节或滤波器，匹配电机端对du/dt值的耐受水平。4.3.16 效率 NB/T 31042 2019 8 在额定运行

27、条件下，变流器效率应不低于97。4.3.17 冗余性 变流器应具备冗余功能。宜采用冗余的部件：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。4.3.18 稳定性运行时间 变流器满载连续运行时间不小于72 h。4.3.19 电磁兼容性能 4.3.19.1 静电放电抗扰度 变流器应能承受GB/T 12668.32012第5章规定的严酷等级的静电放电抗扰度试验。4.3.19.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度 变流器应能承受 GB/T 12668.32012 第 5 章规定的严酷等级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验。4.3.20 总谐波畸变率(THD)应

28、满足GB/T 203202013中7.4关于谐波的规定。4.3.21 电网适应能力 满足GB/T 19963的有关要求，超过此条件应与制造商协商。4.3.22 故障穿越能力 当风电机组并网点发生低/高电压故障时，变流器在规定的电压幅值和持续时间内，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/T 31051-2014、NB/T 31111-2017的有关要求。4.3.23 低温性能 变流器应具有耐低温性能，在试验环境为工作温度下限温度的情况下正常持续运行不少于2h。注：产品通电到启动运行时间一般不超过2h。4.3.24 高温性能 变流器应具有耐高温性能，在试验环境为工作温度上限温度

29、的情况下正常持续运行不少于2h。注：产品通电到启动运行时间一般不超过2h。4.3.25 耐湿热性能 变流器应具有耐交变湿热性能。交变湿热试验后，绝缘电阻应不小于0.5M，介质强度应不低于4.3.5.2电介质强度规定的介质强度试验电压值的75。4.3.26 耐盐雾性能 变流器应具有耐盐雾性能。盐雾试验后，绝缘电阻应不小于0.5M，介质强度应不低于4.3.5.2规定的介质强度试验电压值的75。4.3.27 耐霉性能 NB/T 31042 2019 9 变流器应具有耐霉性能，长霉试验后外露于空气中的绝缘零部件的长霉面积不超过GB/T2423.16中规定的2b等级。4.3.28 防护等级 液冷变流器外

30、壳防护等级应不低于IP54。空冷变流器外壳防护等级应不低于IP20。4.3.29 噪声 在额定运行条件下，变流器所产生的噪声声压级应不大于80 dB(A)。4.3.30 耐振动性能 变流器的耐振动性能应符合GB/T 37832008中7.1.13.2的要求，试验条件为GB/T 37832008表13中规定的“一般场所”。5 试验方法 5.1 试验平台 变流器试验应在与实际工作等效的电气条件下进行，例如，可采用如图1所示的试验平台。试验系统可由并网控制柜（可包含在变流器中）、永磁同步发电机、转矩测量仪（扭矩较大无法安装时除外）、速度传感器（无速度传感器除外）以及能够改变转速的拖动电机及其控制系统

31、和被测变流器、辅助控制上位机等组成。在试验过程中，由拖动电机来模拟风力机械拖动永磁发电机变速运行，在上位机的辅助控制下完成被测变流器的一系列试验。1变流器电网侧 2变流器电机侧 3机组输出端 图 1 变流器试验平台 5.2 仪器设备 NB/T 31042 2019 10 试验中使用的测量仪器、仪表、传感器的准确度等级应不低于0.5级（兆欧表除外），其中电流传感器的准确度不应低于0.2级，转速表的准确度应不低于0.1级，温度计的最大允许误差不应大于1，测量仪器仪表应符合相关标准的规定。5.3 检查和试验 5.3.1 结构外观检查 检查柜体结构外观是否符合4.3.1要求。5.3.2 电气元器件检查

32、 检查变流器所采用的元器件是否符合4.3.2要求。5.3.3 耐热性试验 耐热性试验按照GB/T 5169.212017中的球压试验方法进行。其中，支撑载流零件(如绝缘子、母线夹、母线支架等)的部件试验温度选为125，其他部件试验温度选为75。试验结果应能满足4.3.2中b）的要求。5.3.4 耐燃性试验 a)灼热丝试验 灼热丝试验按照 GB/T 5169.112017 的试验方法进行。其中，支撑载流零件(如绝缘子、母线夹、母线支架等)的部件试验温度选为 960，其他部件试验温度选为 650。试验结果应能满足 4.3.2 中 c）的要求；注：当试验部件无法满足上述灼热丝试验的试样尺寸要求时，则

33、用GB/T 5169.52016中的针焰试验代替，试验时间选为30s。b)滞燃试验 滞燃试验按照如下步骤进行：1)煤气喷灯（普通的本生灯）的火焰在静止空气及垂直位置时，火焰高度调节成约为 125 mm，火焰的蓝色部分长度约为 35 mm；2)试验样品固定在细金属丝上，使其纵轴与水平面倾斜约 45角，而其横轴呈水平；3)试验样品由至少长为 120 mm，宽为 10 mm，厚为 3 mm 的棒材或带材制成。也可以采用其他尺寸的试验样品。长度可以超过 120 mm。在使用其垂直截面稍大于 10 mm 3 mm规格和截面积的矩形的管材或型材的情况下，试验可用长度为 120 mm 的试验样品进行；4)试

34、验应在避风情况下进行。本生灯轴应垂直放置得使火焰蓝色部分的尖端刚好触及试验样品的下端。火焰应施加于试验样品 5 次，每次 15s，每两次之间间隔 15s。在最后一次施加火焰之后，应允许试验样品燃烧至自行熄灭。试验结果应能满足 4.3.2 中 c）的要求。5.3.5 电气连接检查 使用万用表或校线器对各个电路的连接情况进行检查，是否存在不正确的连接，以及信号能够正确送达等静态特性是否能满足要求等，应符合4.3.3要求。5.3.6 防触电措施检查 检查变流器是否具有防触电措施，应符合4.3.4要求。NB/T 31042 2019 11 5.3.7 绝缘性能试验 试验应在4.2.2规定的正常试验大气

35、条件下进行。5.3.7.1 绝缘电阻 试验方法按GB/T 3859.12013中7.2.3.1的规定，在主电路与地（外壳）之间试验时，根据变流器额定电压按表4选取兆欧表的电压等级，测得的绝缘电阻应符合4.3.5.1的要求。表 4 绝缘电阻试验电压等级 额定绝缘电压等级U V 试验电压 V U60 250 60U250 500 250U1 000 1 000 1 000U10 000 2 500 5.3.7.2 电介质强度 试验方法按GB/T 3859.12013中7.2的规定进行，在主电路与地（外壳）之间试验，所用耐压测试仪的试验电压等级根据变流器额定电压按表5选取，试验电压为50 Hz正弦波

36、，持续时间1 min，无击穿闪络及元件损坏现象。注：当因电磁滤波元件的存在而无法施加交流试验电压时，也可以采用等效的直流试验电压，其值按表3试验电压的2倍选取。表 5 工频耐电压试验电压 额定电压U kV 试验电压 kV U0.06 0.5 0.06U0.125 1 0.125U0.25 1.5 0.25U0.5 2 0.5U1.1 12U 1.1U3.6 3U 3.6U38 41.8U 5.3.7.3 电气间隙和爬电距离 测量主电路的各个导电部件之间及主电路与地（外壳）之间的电气间隙和爬电距离(IGBT 器件除外)，应符合 4.3.5.3 的规定。5.3.8 负载控制功能试验 试验是为了检验

37、变流器在发电机不同转速下的负载控制能力。通常情况下，永磁风力发电机的转速与机组输出功率曲线如图2所示。NB/T 31042 2019 12 图 2 永磁风力发电机转速功率曲线 nmin允许发电机定子并网运行的最低转速 nmax允许发电机并网运行的最高转速，nrated发电机的额定转速 Prated机组输出的额定功率 试验时，调节拖动电机的转速，使发电机在最低并网转速nmin与最高转速nmax之间变化。在上述允许转速范围内以及电网额定条件下，变流器应能对发电机进行并网、脱网和输出电能的控制。机组主控制器（可由上位机代替）依据功率曲线向变流器下达指令（通常为转矩或功率），从而控制发电机输出相应的电

38、能。记录风力发电机组输出端（3）的功率，应能达到功率曲线所对应的功率。试验应至少包括最低并网转速nmin、额定转速nrated的试验，且至少进行一次加、减速过程。注：功率曲线的具体数值、转矩和功率的控制精度，以及超过额定转速的试验，由制造商与用户协商确定。5.3.9 过载能力试验 本试验是指过电流能力的试验，试验方法参考GB/T 134222013中5.1.13的规定。试验分别在电机侧和电网侧进行。并施加110的标称电流、历时1 min，时间间隔不大于10 min，试验循环次数为3次，变流器应无损坏并能正常工作。注：本标准仅仅规定了最低过载能力的限值，如不能满足要求可由制造商与用户协商确定。5

39、.3.10 保护功能试验 5.3.10.1 过电流保护 试验时，分别在电机侧和电网侧进行。可以通过施加大电流脉冲的方法来验证，也可以采用降低过电流保护限值的方法来验证，但应保证电流传感器等电路在预期的过电流保护范围内的有效性。注：过电流保护设定值由制造商确定，但其值应大于变流器最大过载电流。5.3.10.2 缺相保护 包括电机侧和电网侧的试验，可在变流器未启动状态下进行，可以采用将变流器交流端或缺相检测电路逐相断开的方法来验证功能的有效性。5.3.10.3 相序错误保护 NB/T 31042 2019 13 包括电机侧和电网侧的试验，可在变流器未启动状态下进行，可以将变流器交流端或相序检测电路

40、逐相对调的方法来验证功能的有效性。当变流器具有相序修改功能时，也可以通过修改相序设置来验证。5.3.10.4 电网电压不平衡度保护 试验可在变流器未启动状态下进行，可以将电网侧交流端或其电压检测电路设置成不平衡电压的方法来验证功能的有效性，设置值应满足4.2.4.3的要求。5.3.10.5 接地故障保护 试验在变流器正常运行条件下进行，可以将变流器的交流端任意一相对地短接或针对接地检测电路设置接地模拟信号的方法来验证功能的有效性。当变流器发生接地故障时，应能可靠保护，以防止接地漏电流超过允许值。5.3.10.6 冷却系统故障保护 试验时，可以通过设置冷却系统与变流器的工作状态开关信号（或通信数

41、据）来模拟冷却系统故障进行检验。5.3.10.7 过温保护 试验时，可以通过模拟过温信号（即：将温度检测元件加热至预期的保护动作点），检验变流器的过温保护功能。注：过温保护设定值由制造商确定，当用户需修改时应征求制造商的意见。5.3.10.8 发电机超速保护 试验时，按图1所示的试验系统，设置拖动电机转速从低到高变化，检验变流器的超速保护功能的有效性。注：超速保护设定值由制造商确定，当用户需修改时应征求制造商的意见。5.3.10.9 过/欠电压保护 在对变流器的电网侧进行过/欠电压试验，以及电机侧交流端、直流环节过电压试验时，可施加一变化的电压，来验证功能的有效性，也可以针对过/欠电压检测电路

42、施加模拟信号进行验证，或采用修改过/欠电压保护限值的方法来验证，但应保证电压传感器等电路在预期的过/欠电压保护范围内的有效性。当进行过/欠电压试验时，宜屏蔽变流器的故障穿越功能。5.3.10.10 过/欠频保护 试验在电网侧实施，可以通过施加频率可变电压模拟信号方法或采用修改过/欠频保护限值的方法来验证，但应保证检测电路在预期的过/欠频保护范围内的有效性。5.3.10.11 通信故障告警 试验在变流器未启动状态下进行，对于变流器与机组主控制系统之间的通信，可以采用模拟的方法产生一通信故障，检验变流器应能可靠告警。5.3.10.12 浪涌过电压保护 检查变流器，具有浪涌过电压保护装置，且这些装置

43、在可用状态。NB/T 31042 2019 14 5.3.10.13 电网断电保护 试验在变流器正常运行条件下进行，试验时，将变流器电网侧与电网断开（断开点要求在变流器外部），要求变流器安全停止运行，并且完成故障数据记录等工作。5.3.10.14 电网电流不平衡保护 试验时，分别在电流检测回路实施。通过施加不平衡的模拟信号方法或采用修改不平衡保护限值的方法来验证，但应保证检测电路在预期的不平衡保护范围内的有效性。5.3.10.15 防雷保护 检查变流器是否采取相关防雷保护措施。并采用4.3.8保护功能 n)中的规定值，进行试验。对于采用外部加载SPD的试样，对加载SPD装置的试样施加标称放电电

44、流In，每次间隔时间应足以使试样冷却到环境温度，试前、试中及试后试样均应能正常工作，且试后SPD性能降低不至影响保护功能的正常发挥。试验参数：逐相施加10次试验电流I=In=20kA（波形8/20s），正负极性各5次。试验允许误差：冲击电流波形要求波前时间10%，半波值时间10%；试验过程中，允许冲击波上有小过冲或震荡，但其幅值不应大于峰值的5%；电流下降到零后的任何极性反向的电流值应不大于峰值的20%；对于二端口器件，反向电流的幅值应小于5%，使它不至于影响限制电压；流过SPD电流的测量精度应为3%。对于自身可以承受放电电流的试样，则直接施加试验电流I=In=20kA（波形8/20s），每次

45、间隔时间应足以使试样冷却到环境温度，试前、试中及试后试样均应能正常工作。5.3.11 温升试验 试验可按照GB/T 3859.12013中7.4.2的规定进行，测温元件可以使用温度计、热电偶、热敏元件、红外测温计或其它有效的方法。在标称电流运行条件下，各元件热稳定后，按表4测量温升，其温升在器件各自规定的范围之内。5.3.12 并网切入电流试验 试验可结合5.3.8进行，在变流器并网过程中，记录变流器电网侧（1）或机组输出端（3）的电流波形和最大值，该值应符合4.3.10要求。5.3.13 通信功能试验 按4.3.11要求，变流器应能与主控制系统正常通讯，验证其通信的可靠性。5.3.14 功率

46、因数试验 试验可结合5.3.8，并按照GB/T 134222013中5.3.11的规定，按图1所示，在额定条件下进行。测定变流器电网侧（1）或机组输出端（3）的功率因数，并确定具有功率因数的调整功能即可，功率因数的调整能力（或调整范围）应符合产品手册中规定的技术指标。试验时，需调整功率因数或无功功率设定值，测得相应的有功功率和视在功率，依功率因数公式（1）计算出功率因数，或通过专门的功率因数表直接读取。注：当电网侧功率因数的调整能力不能满足要求时，可由制造商与用户协商确定，但用户必须服从制造商的意见。5.3.15 共模电压测试 NB/T 31042 2019 15 检查变流器电机侧相线与地之间

47、的共模电压应符合4.3.13的要求。测试方法可参见图3，图3中 a，b，c分别为共模电压测试点，共模电压值取(Va+Vb+Vc)/3。图3共模电压测试方法 5.3.16 差模电压测试 检查变流器电机侧相线之间的差模电压应符合 4.3.14 的要求。测试方法可参见图 4。图 4 中，a，b，c 分别为差模电压测试点，差模电压值取三者差值中最大者。图4差模电压测试方法 5.3.17 du/dt 值测试 测试方法可参见图5，取差模电压测试波形展开，du/dt值定义为电压随时间的导数：90109010ii%du/dtU/t(UU)/(tt)=NB/T 31042 2019 16 图5 du/dt测试

48、5.3.18 效率试验 试验可结合5.3.8，并按照GB/T 134222013中5.1.10的规定，在额定条件下进行，测得变流器的效率应满足4.3.16要求。5.3.19 冗余试验 根据变流器产品使用维护说明书模拟能够容错运行的各类故障源，检查其容错功能是否完善。采用人为干扰的方式对变流器的冗余设计进行检验，其冗余控制功能应能满足4.3.17要求。5.3.20 稳定性运行试验 变流器满载连续运行时间应满足4.3.18要求。5.3.21 电磁兼容性能试验 5.3.21.1 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 按照GB12668.32012中5.3.2的规定，针对控制电路供电电源端口，在保护接地的情况下

49、，采用2 kV脉冲电压，重复频率5 kHz进行试验；针对I/O（输入/输出）信号、数据和控制端口，采用1 kV脉冲电压，重复频率5 kHz进行试验。测试时装置内元器件应不损坏，试验期间及试验后装置的性能符合GB 12668.32012，5.1.1中的验收准则B的要求。5.3.21.2 静电放电抗扰度试验 按照GB 12668.32012中5.3.2的规定，在人体能够靠近或触摸到的机壳端口（如端口、按钮、触摸屏等），采用6 kV接触放电，若不存在接触放电可能时，采用8 kV空气放电。测试时装置内元器件应不损坏，试验期间及试验后装置的性能符合GB12668.32012，5.1.1中的验收准则B的要

50、求。5.3.22 总谐波畸变率(THD)试验 试验可结合5.3.8，并按照GB/T 134222013中5.3.8的规定，并按照图1所示，在各个典型转速点及相应功率下分别测定变流器电网侧（1）和机组输出端（3）的电流畸变系数，符合GB/T 203202013中7.4的规定。NB/T 31042 2019 17 注：机组对电网的电流谐波畸变主要由变流器和并网变压器共同决定。因此，当上述测定位置测得结果不能满足要求时，可考虑在并网变压器的电网侧测定。5.3.23 电网适应能力试验 按NB/T 31054-2014中规定的方法进行试验，该试验应在机组主控制系统的配合下，由变流器制造商与用户共同进行。