2023直流配電系統(tǒng)用直流變壓器技術(shù)規(guī)范

直流配電系統(tǒng)用直流變壓器技術(shù)規(guī)范II目 次1圍 12范引文件 13語(yǔ)定義 14用件 24.1正使環(huán)條件 24.2安場(chǎng)所 24.3接系條件 25術(shù)求 25.1結(jié)型式 25.2基功能 25.3額值 35.4電性能 35.5機(jī)性能 45.6冗余 55.7監(jiān)功能 55.8保功能 55.9安要求 55.10絕耐等級(jí) 55.11溫限值 55.12冷系統(tǒng) 55.13接口 65.14輔電設(shè)備 65.15試要求 66驗(yàn) 66.1試品 76.2試項(xiàng)目 7外和構(gòu)查 8整絕試驗(yàn) 8功模試驗(yàn) 9整功試驗(yàn) 97件資料 117.1文和料范圍 117.2說書 117.3安圖紙 117.4試報(bào)告 128裝貯、輸識(shí) 128.1包裝 128.2運(yùn)輸 12IIII8.3貯存 128.4標(biāo)識(shí) 12附錄A（料）直變壓的型用景拓?fù)?14A.1概述 14A.2直變器典用場(chǎng)景 14A.3直變器典撲 16A.4直變器典用案例 20參考獻(xiàn) 22IIIIII前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由全國(guó)電力電子系統(tǒng)和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC60）歸口。本文件起草單位：清華大學(xué)、本文件起草人：PAGEPAGE1直流配電系統(tǒng)用直流變壓器技術(shù)規(guī)范范圍本文件適用于與直流配電系統(tǒng)連接的直流變壓器。（GB/T191包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志GB/T311.1高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合GB/T3859.1—2013半導(dǎo)體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-1部分：基本要求規(guī)范GB/T1094.3電力變壓器第3部分：絕緣水平、絕緣試驗(yàn)和外絕緣空氣間隙GB/T1094.10電力變壓器第10部分：聲級(jí)測(cè)定GB/T4208外殼防護(hù)等級(jí)(IP代碼）GB/T13384機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件GB/T13540高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的抗震要求GB/T16927.1高電壓試驗(yàn)技術(shù)第1部分：一般定義及試驗(yàn)要求GB/T17626.30電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)電能質(zhì)量測(cè)量方法GB/T33348—2016高壓直流輸電用電壓源換流器閥電氣試驗(yàn)GB50260電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1直流配電系統(tǒng)DCpowerdistributionsystem以直流方式實(shí)現(xiàn)與用戶電氣系統(tǒng)交換電能的配電系統(tǒng)。注：直流配電系統(tǒng)通常包括電壓源換流器、直流變壓器、直流開關(guān)、直流線路和控制保護(hù)等設(shè)備(或子系統(tǒng)）。3.2直流配電系統(tǒng)用直流變壓器DCtransformerforDCdistributionsystem用于直流配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同電壓等級(jí)變換或相同電壓等級(jí)電氣隔離的直流/直流電力電子變換裝置。注：直流配電系統(tǒng)用直流變壓器包含電力電子變換器本體及其屏柜，不包含安裝集裝箱或建筑物。3.3功率模塊powermodule由開關(guān)器件、電容器、緩沖吸收電路等組成的直流變壓器的標(biāo)準(zhǔn)組件。注：常見的包括半橋功率模塊、全橋功率模塊等。3.4功率單元powerunit（如有如有3.5直流端口DCport直流變壓器與其相連接的外部系統(tǒng)進(jìn)行能量傳輸?shù)亩丝凇＃╝)溫度范圍：0℃～45℃；b)最大相對(duì)濕度：≤60%（不凝露）。其他特殊條件（如果有）應(yīng)由制造商與用戶協(xié)商確定。海拔1000m1000m抗震直流變壓器的設(shè)計(jì)和使用應(yīng)考慮站址的地震條件,并符合GB/T13540的規(guī)定。直流變壓器的安裝場(chǎng)所應(yīng)無劇烈機(jī)械振動(dòng)和沖擊，無火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)，無腐蝕、破壞絕緣的氣體或?qū)щ娊橘|(zhì)，無有害氣體及蒸汽。直流變壓器接入的直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)應(yīng)符合GB/T35727-2017的規(guī)定。其他特殊條件（如果有）應(yīng)由制造商與用戶協(xié)商確定。直流變壓器應(yīng)根據(jù)直流配電網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景需求，提供通信、測(cè)量、控制、對(duì)時(shí)等接口。直流變壓器的常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見附錄A.2。直流變壓器應(yīng)具備不同直流端口電壓變換和功率傳輸?shù)哪芰Αｎ~定值直流變壓器的額定電壓宜為：±375V、±750V、±1500V、±5kV、±6kV、±10kV、±20kV、±35kV、±50kV、±100kV。其他特殊端口電壓應(yīng)由制造商與用戶協(xié)商確定。電流直流變壓器在額定工況下的直流穩(wěn)態(tài)電壓或電流控制精度不應(yīng)低于3%。損耗直流變壓器的損耗包括負(fù)載運(yùn)行損耗、空載運(yùn)行損耗、備用態(tài)損耗等。直流變壓器在各種工況下的損耗為直流變壓器各組成部分的測(cè)量或計(jì)算損耗的總和：GB/T250920.21m1.590dB1m1.590dB在額定電壓和額定容量下，直流變壓器通過熱測(cè)試或電測(cè)試的最高運(yùn)行效率不應(yīng)小于95%。1.160s1.2直流變壓器設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)應(yīng)考慮以下直流系統(tǒng)故障：直流變壓器應(yīng)能正確檢測(cè)到故障并保護(hù)，不危及設(shè)備安全。如果故障點(diǎn)仍存在，或發(fā)生繼發(fā)性故障，直流變壓器能再次完成故障檢測(cè)與保護(hù)。a)1.1p.u.b)1.2p.u.，60a)1.1p.u.b)1.2p.u.，60直流變壓器可通過下述方式向直流配電系統(tǒng)提供支撐：短路電流，其能承受的最大短路電流不應(yīng)超過其器件安全運(yùn)行范圍。（GB/T1094.3（冗余根據(jù)可靠性要求，基于系統(tǒng)總體失效率估算直流變壓器功率部件冗余度。直流變壓器功率部件的冗余度不宜小于8%。直流變壓器的控制單元應(yīng)保證一次系統(tǒng)正?；蚬收蠗l件下正常工作，在任何情況下都不應(yīng)因?yàn)榭刂乒β誓K控制單元還應(yīng)具備如下監(jiān)控功能：為保護(hù)直流變壓器，通常配置如下的保護(hù)：（）；（保護(hù)系統(tǒng)單一元件故障，不應(yīng)引起系統(tǒng)停運(yùn)。當(dāng)需要配置特殊保護(hù)時(shí)，由制造商與用戶協(xié)商確定，并與系統(tǒng)級(jí)保護(hù)配合。如果使用環(huán)境中有能引起火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)，在直流變壓器的內(nèi)部和外側(cè)應(yīng)采取措施防止引燃危險(xiǎn)和火焰蔓延。裝置考慮以下設(shè)計(jì)：UL94-V0GB/T4208IP20；50065選用的絕緣材料的耐熱等級(jí)應(yīng)為H級(jí)。額定運(yùn)行工況下，高頻隔離變壓器繞組平均溫升不應(yīng)超過125K，絕緣材料溫度不應(yīng)超過180℃，薄膜電容器溫度不應(yīng)超過60℃，開關(guān)器件結(jié)溫由用戶與制造商協(xié)商。冷卻系統(tǒng)的控制/保護(hù)/測(cè)量系統(tǒng)滿足如下基本要求：接口直流變壓器的接口包括：控制直流變壓器的整機(jī)絕緣試驗(yàn)應(yīng)滿足以下要求：直流變壓器的功率模塊試驗(yàn)滿足以下要求：直流變壓器的整機(jī)功能試驗(yàn)應(yīng)滿足以下要求：試驗(yàn)試品本文件給出了直流變壓器的一般電氣試驗(yàn)方法。試驗(yàn)應(yīng)在完整的直流變壓器或直流變壓器組件上進(jìn)行。主要根據(jù)直流變壓器的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)場(chǎng)地的容許選擇。直流變壓器的試驗(yàn)項(xiàng)目包括：外觀和結(jié)構(gòu)檢查、整機(jī)絕緣試驗(yàn)、功率模塊試驗(yàn)和整機(jī)功能試驗(yàn)，具體的試驗(yàn)項(xiàng)目和要求如表1所示。表1直流變壓器試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)項(xiàng)目型式試驗(yàn)例行試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)外觀和結(jié)構(gòu)檢查外觀檢查●●●結(jié)構(gòu)檢查●●●電路檢查●●●整機(jī)絕緣試驗(yàn)端對(duì)地工頻耐壓●●●端對(duì)地直流耐壓●●○局部放電試驗(yàn)○○○端對(duì)地雷電沖擊試驗(yàn)●●○端間直流耐壓試驗(yàn)○○○端間雷電沖擊試驗(yàn)○○○功率模塊試驗(yàn)雙脈沖試驗(yàn)●●○可關(guān)斷能力試驗(yàn)●●○滿載運(yùn)行試驗(yàn)●●○溫升試驗(yàn)●●○直流過壓保護(hù)試驗(yàn)●●○直流過流保護(hù)試驗(yàn)●●○通訊斷線故障保護(hù)試驗(yàn)●●○整機(jī)功能試驗(yàn)充電觸發(fā)試驗(yàn)●●●啟動(dòng)試驗(yàn)●●●運(yùn)行試驗(yàn)●●●負(fù)載投切試驗(yàn)●○●表1直流變壓器試驗(yàn)項(xiàng)目（續(xù)）試驗(yàn)項(xiàng)目型式試驗(yàn)例行試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)整機(jī)功能試驗(yàn)停機(jī)試驗(yàn)●●●效率測(cè)試試驗(yàn)●●●直流側(cè)單極接地試驗(yàn)●○●直流側(cè)極間短路試驗(yàn)○○○電能質(zhì)量測(cè)試●○●聲級(jí)測(cè)試●○●注：●為必做項(xiàng)目，○為選做項(xiàng)目，由用戶和制造商協(xié)商。端對(duì)地工頻耐壓及局部放電和端對(duì)地直流耐壓及局部放電根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件二選一。銘牌標(biāo)識(shí)應(yīng)清晰、正確，外表面應(yīng)無起泡、裂紋、流痕等缺陷，外觀檢查按GB/T33348—2016中13.4.1的規(guī)定進(jìn)行。內(nèi)部空氣間隙和爬電距離應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)件應(yīng)按設(shè)計(jì)要求安裝到位，螺絲應(yīng)做好緊固標(biāo)記。功率模塊二次電路板卡應(yīng)安裝到位，主回路接線和連接配線應(yīng)正確。U1，在10U21minU1，保持10min1minU1U2U3，在10s內(nèi)升至規(guī)定值U4，保持60min，之后降至零，期間記錄局部放U3和U4在6.4.1和6.4.2試驗(yàn)期間，進(jìn)行局部放電試驗(yàn)。3次負(fù)極性雷電沖擊電壓，沖擊電壓峰值為規(guī)定值U5，試驗(yàn)電壓波形應(yīng)符合GB/T16927.1的規(guī)定，使用U5試驗(yàn)方法按照GB/T33348-2016的6.4規(guī)定進(jìn)行。50%10s33h試驗(yàn)方法按照GB/T33348-2016的7.3規(guī)定進(jìn)行。應(yīng)采用符合GB/T16927.1的要求雷電沖擊電壓波形。在直流變壓器上施加3次規(guī)定幅值的雷電沖擊電壓。功率模塊試驗(yàn)可采用直接負(fù)載法或圖1所示的背靠背對(duì)拖法。根據(jù)不同產(chǎn)品的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可采用單模塊或多模塊，用于驗(yàn)證功率模塊在各種工況下的運(yùn)行情況和保護(hù)功能。

輔助功率模塊電源輔助功率模塊電源試品功率模塊功率模塊完成充電，升高輸入電壓至額定值，然后進(jìn)行雙脈沖試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。功率模塊完成充電，升高輸入電壓至額定值，然后進(jìn)行關(guān)斷電流測(cè)試，其試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。6.15.2h6.15.2PAGEPAGE11電源直流變壓器電源直流變壓器圖2直流變壓器功率循環(huán)回路示意圖陪試直流變壓器電源被試直流變壓器ACDC逆變器交流電源直流變壓器陪試直流變壓器電源被試直流變壓器ACDC逆變器交流電源直流變壓器a）b）圖3變比不為1:1的直流變壓器功率測(cè)試回路示意圖在功率升降過程中，記錄系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。直流變壓器的效率測(cè)試共包括兩種：電氣測(cè)試：在直流變壓器對(duì)拖試驗(yàn)中，通過功率分析儀分別接入設(shè)備的高壓測(cè)和低壓側(cè)，運(yùn)10%10正常運(yùn)行條件下，測(cè)試直流端口的直流電壓波動(dòng)和紋波。按照GB/T17626.30的規(guī)定進(jìn)行，連續(xù)測(cè)試24h以上，各端口電能質(zhì)量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。正常運(yùn)行條件下，測(cè)試平均A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)。按照GB/T1094.10的規(guī)定進(jìn)行，結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。作為產(chǎn)品交付的一部分，制造商應(yīng)向用戶提供文件和資料，主要包括：說明書制造商應(yīng)向用戶提供說明書，包括但不限于下列內(nèi)容：/為便于直流變壓器現(xiàn)場(chǎng)安裝，應(yīng)具備以下圖紙：制造商應(yīng)向用戶提供的試驗(yàn)報(bào)告包括但不限于：包裝設(shè)備包裝前應(yīng)進(jìn)行如下檢查：設(shè)備包裝的一般要求如下：——裝置包裝時(shí)宜用塑料制品作為內(nèi)包裝，周圍用防震材料墊實(shí)放于外包裝箱內(nèi)；——包裝箱應(yīng)符合GB/T13384的規(guī)定；——隨同裝置出廠的合格證和有關(guān)技術(shù)文件應(yīng)裝入防潮文件袋中，再放入包裝箱內(nèi)；——裝置的包裝應(yīng)符合GB/T4798.2規(guī)定的運(yùn)輸要求。運(yùn)輸運(yùn)輸過程中不應(yīng)有劇烈震動(dòng)、沖擊和倒放。特殊情況下，應(yīng)滿足船運(yùn)要求。貯存85%-25oC～+55oC嚴(yán)禁與有腐蝕作用和強(qiáng)磁場(chǎng)作用的物品存放在同一場(chǎng)所。標(biāo)識(shí)直流變壓器的適當(dāng)位置應(yīng)有銘牌，內(nèi)容應(yīng)包含：外包裝上具有收發(fā)貨標(biāo)志、包裝儲(chǔ)運(yùn)標(biāo)志和警示標(biāo)志，并按GB/T191的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。概述

附錄A（資料性）直流變壓器的典型應(yīng)用場(chǎng)景及拓?fù)銬Ctransformer，DCT本附錄簡(jiǎn)要介紹現(xiàn)有直流變壓器的主要類型，對(duì)已知的主要直流變壓器技術(shù)進(jìn)行綜述。AC-DC-ACkVA.1DC/AC圖A.1直流變壓器的典型場(chǎng)景1：新能源直流匯集DC/ACA.2圖A.2直流變壓器的典型場(chǎng)景2：直流輸、配、用電系統(tǒng)互聯(lián)（（A.3圖A.3直流變壓器的典型場(chǎng)景3：直流配用電系統(tǒng)概述根據(jù)直流變壓器各個(gè)直流端口是否具備電氣隔離功能，分為隔離型和非隔離型兩種。DC/DC變換器#NDC/DC變換器#2DC/DC變換器#1DC/DC變換器#2DC/DC變換器#1并聯(lián)端口并聯(lián)端口串聯(lián)端口并聯(lián)端口（ISOP），DC/DC變換器#NDC/DC變換器#2DC/DC變換器#1DC/DC變換器#2DC/DC變換器#1并聯(lián)端口并聯(lián)端口串聯(lián)端口并聯(lián)端口DC/DC變換器#N DC/DC變換器#NDC/DC變換器#NDC/DC變換器#2DC/DC變換器#1DC/DCDC/DC變換器#NDC/DC變換器#2DC/DC變換器#1DC/DC變換器#NDC/DC變換器#2DC/DC變換器#1并聯(lián)端口串聯(lián)端口串聯(lián)端口串聯(lián)端口c）IPOS