GBT 32593-2016 軌道交通 地面裝置 變電所用電力電子變流器

IGB/T32593-2016 Ⅲ 1 1 2 23.2臂和聯(lián)結(jié) 2 4 53.5換相特性 53.6額定值 83.7負載能力 9 93.9等效結(jié)溫的有關(guān)定義 3.10冷卻 4半導體電力設(shè)備和閥器件的應用 4.1牽引供電電力變流器和閥器件的分類 4.2基本符號 5工作條件 5.1冷卻方式的標志符號 5.2環(huán)境條件 5.3電氣工作條件 6變流器及系統(tǒng) 6.1電聯(lián)結(jié) 6.2計算因數(shù) 6.3損耗和效率 6.4功率因數(shù) 6.5直流電壓諧波分量 6.7變流器額定值 6.8機械特性 7試驗 25Ⅱ附錄A(資料性附錄)所需信息 29附錄B(資料性附錄)通過等效結(jié)溫計算確定承受電流能力 索引 40Ⅲ本標準使用重新起草法修改采用IEC62590:2010《軌道交通地面裝置變電所用電力電子變本標準與IEC62590:2010存在技術(shù)性差異，這些差異涉及的條款的頁邊空白處用垂直單線(|)進行標示。本標準與IEC62590:2010的技術(shù)性差異為：●用GB/T2900.33代替IEC60050-551:1998;●用GB/T2900.36代替IEC60050-811:1991;●用GB/T3859.3代替IEC60146-1-3;●用GB/T3859.4代替IEC60146●用GB/T17950代替IEC60146-6:19●用GB/T24338軌道交通電磁兼容(所有部分)代替IEC62236(所有部分),兩項標準◆GB/T24338.1—2009軌道交通電磁兼容第1部分：總則(IEC62236-1:2003,◆GB/T24338.2—2011軌道交通電磁兼容第2部分：整個軌道系統(tǒng)對外界的發(fā)射◆GB/T24338.3—2009軌道交通電磁兼容第3-1部分：機車車輛列車和整車◆GB/T24338.4—2009軌道交通電磁兼容第3-2部分：機車車輛設(shè)備(IEC62236-3-2:2003,MO◆GB/T24338.5—2009軌道交通電磁兼容第4部分：信號與通信設(shè)備的發(fā)射與抗◆GB/T24338.6—2009軌道交通電磁兼容第5部分：地面電源裝置與設(shè)備的發(fā)射修改了規(guī)范性引用文件IEC60271,用IEC62498代替，因為IEC62498是軌道交通專用的環(huán) 修改了表4中對變流器電流能力試驗方式，與GB/T3859.1的變流器電流能力試驗方式 刪除了第2章中IEC62236-5:2008,因為已整體引用了GB/T24338所有部分GB/T1402軌道交通牽引供電系統(tǒng)電壓(IEC60850:2007,MOD)GB/T3859.1半導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/T3859.2—2013半導體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-2部分：應用導則GB/T3859.3半導體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-3部分：變壓器和電抗器GB/T17950半導體變流器第6部分：使用熔斷器保護半導體變流器防止過電流的應用導則GB/T18039.4電磁兼容環(huán)境工廠低頻傳導騷擾的兼容水平(GB/T18039.4—2003,GB/T25890.7軌道交通地面裝置直流開關(guān)設(shè)備第7-1部分：直流牽引供電系統(tǒng)專用測量、控制和保護裝置應用指南(IEC61992-7-1:2006,IDT)GB/T32350.1—2015軌道交通絕緣配合第1部分：基本要求電氣和電子設(shè)備的電氣間隙2tiontransformers)[GB/T2900.33—2004,定義55[GB/T2900.33—2004,定義55[GB/T2900.33—2004,定義551-12-[GB/T2900.33—2004,定義551-15-3[GB/T2900.33—2004,定義551-15-(變流器的)單拍聯(lián)結(jié)single-waycon[GB/T2900.33—2004,定義(變流器的)雙拍聯(lián)結(jié)double-wayconnection(ofaconver[GB/T2900.33—2004,定義551-15-4[GB/T2900.33—2004,定義551-12-[GB/T2900.33—2004,定義551-12-[GB/T2900.33—2004,定義551-12-5[GB/T2900.33—2004,定義55借助一個或多個輔助臂的連續(xù)換相，實現(xiàn)由一個主臂到另一個主臂或返回到原臂的一系列換相[GB/T2900.33—2004,定義55[GB/T2900.33—2004,定義55[GB/T2900.33—2004,定義556[GB/T2900.33—2004,定義551-16-03]重疊角angleofoverlapu[GB/T2900.33—2004,定義551-16-06][GB/T2900.33—2004,定義551-16-08]q[GB/T2900.33—2004,定義551-17-03]pα[GB/T2900.33—2004,定義551-16-7βy8fn9受控理想空載直流電壓controlledidealno-loaddirec約定空載直流電壓conventionalno-loaddirectyolta受控約定空載直流電壓controlledconventional理想空載峰值電壓idealcrestno-loadvoltage過渡電流transitioncu直流電壓調(diào)整值directvoltagedrop(regulation)[GB/T2900.33—2004,定λ基波功率因數(shù)(位移因數(shù))powerfactorofthefundamentalwaveordisplacemantfactor熱阻thermalresistance瞬態(tài)熱阻抗transientthermalimpendance為下述a)與b)之商：0從變流器中把熱量從熱源轉(zhuǎn)移到熱交換器的液體(例如水)或氣體(例如空氣),再由冷卻媒質(zhì)將熱2)可控整流器。Ia——直流電流(任意指定值);INe—變頻器牽引側(cè)額定電流；K——耦合因數(shù)；p——脈波數(shù)；Ua———直流電壓(任意指定值);理想空載直流電壓Ua計算基于換相的兩相間電壓U、換相數(shù)q和直流側(cè)串聯(lián)換相組數(shù)s,用下式1)若在整個控制范圍內(nèi)直流電流連續(xù)，則：2)若變流器負載為純阻性，:U5.1冷卻方式的標志符號冷卻媒質(zhì)或熱轉(zhuǎn)移媒質(zhì)礦物油O絕緣液(非礦物質(zhì)油或水)LG水W空氣AP自然循環(huán)(對流)N強迫(但不專門配置驅(qū)動裝置)E強迫(但具有驅(qū)動裝置)F蒸發(fā)冷卻V最大值范圍：-5℃~+40℃。室內(nèi)變流器應耐受污染等級PD3A(見GB/T32350.1—2015中表A.4)。——垂直方向加速度峰值5m/s2,持續(xù)時間30s;僅用空氣作為冷卻媒質(zhì)或熱轉(zhuǎn)移媒質(zhì)時，正常海拔不超出1000m。對于工作海拔超出1000m但果基礎(chǔ)上降低1%使用，強迫冷卻的變流器在電流能力檢驗結(jié)果基礎(chǔ)上降低1.5%使用。牽引供電網(wǎng)絡的工作條件應參考GB/T24338.6、GB/T32350.1—2015和GB/T1402。計算方法指導見GB/T3859.2—1993。短時(0.5周波～30周波)允許偏差：±15%。 UwMUwM應盡可能對電網(wǎng)系統(tǒng)的各瞬態(tài)特征參量作出規(guī)定(見圖3):a)變流器端子處可能出現(xiàn)的瞬態(tài)能量(J);e)峰值50%處的寬度(μs)。頻率范圍見GB/T1402。通常的范圍見GB/T1402。流供電的變壓器。12脈波變流器或雙重6脈波變流器，均需要變壓器有移相30°電角度的兩個次級繞閥聯(lián)結(jié)pq網(wǎng)側(cè)電流因72218639336363注：帶有橋間電抗器的聯(lián)結(jié)方式9通常與低漏磁通、耦合因數(shù)K>0.9的并有兩個次級繞組用(見EN50329)。當耦合因數(shù)K<0.2時，聯(lián)結(jié)方式9可不使用橋間電抗器，如二次壓器，或者四繞組變壓器，或有不同矢量組合的兩套獨立三相組變壓器。這些情況下dB/exp=0.5.6.2計算因數(shù)6.2.1網(wǎng)側(cè)電流因數(shù)假設(shè)直流電流平滑且交流電流為矩形波，網(wǎng)側(cè)電流方均根值I,與直流電流Ia的比值見表3。6.2.2電壓調(diào)整值表3給出比值：dxtB——額定負載時由變壓器換相電抗產(chǎn)生的感性直流電壓調(diào)整值，用對Ua的標幺值表示；ex——短接次級繞組，當變流器組閥側(cè)電流達到額定電流值I時所測得的變壓器阻抗電壓的感性分量，用額定交流電壓的百分數(shù)表示。只有對換相數(shù)q=3的聯(lián)結(jié)形式，才可用三相變壓器的ex計算感性直流電壓調(diào)整值dxiB。如果脈波數(shù)p=12或更多，dx和exB的比值取決于變壓器的初級電抗和次級電抗之比，此時可用圖給出外部特性。如果買方對低于過渡電流的情況下的電壓有要求，標書中應體現(xiàn)。6.3損耗和效率效率可通過計算內(nèi)部損耗的方法來確定，也可在額定負載條件下直接測量交流和直流的功率來確定。如果買方需要對損耗進行測量，則應在訂貨規(guī)范中注明。損耗的允許偏差為保證值的+10%。6.3.2包括的損耗確定效率時應包括下列損耗：a)裝置的內(nèi)部損耗，例如半導體閥器件、熔斷器、均壓器、均流器、阻容阻尼電路和浪涌電壓吸收器等的損耗；b)變壓器與晶閘管或二極管裝置之間的限流和均流電抗器、傳感器及橋間電抗器的損耗；c)除非另有規(guī)定，風機、泵及繼電器等輔助部d)電路中環(huán)流所產(chǎn)生的損耗；e)觸發(fā)裝置(如有)消耗的功率。6.4功率因數(shù)由于電網(wǎng)換相變流器的網(wǎng)側(cè)電流中含有諧波分量，所以其功率因數(shù)有總功率因數(shù)(λ)和基波功率當脈波數(shù)大于6時，總功率因數(shù)和位移因數(shù)的差別不大；但當脈波數(shù)較小時，兩者的差別明顯。一般情況下，多相變流器的功率因數(shù)指額定條件下的基波功率因數(shù)或位移因數(shù)，只有在合同或有關(guān)文件專證值。fh,dc=k×p×f,k=整數(shù)(1或2或…n)牽引供電變流器應符合GB/T24338(所有部分)的抗擾要求和發(fā)射限制要求。如有更多要求，買由買方或第三方完成的，交流和直流電力電纜、輔助控制電纜、濾波裝置等的布線，應符合GB/T24338.6的技術(shù)要求和變流器供應商的要求。變流機組的抗擾發(fā)射測試應和變壓器一起作為整工作制等級變流器電流能力(相關(guān)值以Ipa為基準單位)典型應用注IVVV表4(續(xù))工作制等級典型應用注V累計干線累計干線累計買方應提供變流器的基本直流電流和工作制等級。如果表4中沒有合適的標準工作制等級可供選工作制等級以電流額定值和持續(xù)時間規(guī)定了變流器的電流能力和測試條件。表4提供了一些標準買方另行規(guī)定的工作制等級應取名為等級X?！曰倦娏鱅pa持續(xù)工作；對于并聯(lián)聯(lián)結(jié)(聯(lián)結(jié)方式9)的12脈波變流器，兩個三相橋間的不平衡電流不超過Ia的±5%,應冗余度內(nèi)R沒有立刻發(fā)生不良影響，維持原有工作能力T部分功能受損(電流能力削弱)跳閘F因保護動作而中斷工作D因器件損壞而中斷工作6.9標志采用整體運輸或者分解運輸?shù)淖兞髌?見第1章)都應執(zhí)行下列銘牌標志要求：b)變流器類型(見4.1.1);f)輸入相數(shù)(或用DC標志);g)額定輸入電壓(逆變器則是額定輸入直流電壓);i)輸出相數(shù)(或用DC標志);j)標稱直流電壓；m)短路能力；o)輸出電壓范圍(如果輸出電壓可調(diào));t)防護等級(IP代碼);表6試驗項目出廠檢驗√√√√負載試驗√功率損耗測定√√√√√√√√附加試驗只在協(xié)議中有要求時方進行功率損耗測定試驗，見6.3.1。7.2.1.1.1絕緣試驗用于檢查一個完整組裝單元的絕緣狀況。一般情況下使用交流工頻電壓進行7.2.1.1.6如果因為電磁兼容(EMC)濾表7中給出的試驗電壓、電氣間隙和爬電距離只適用于直接連接牽引電網(wǎng)的變流器。通過變壓器與牽引電網(wǎng)隔離的變流器的絕緣特性可由供需雙方協(xié)商確定。在7.2.1.2中的試驗電壓應按電氣間隙注：對于額定絕緣電壓3kV以下，按GB/T32350.1—2015中定義的過電壓類別OV3確定3kV及以上，按過電壓類別OV4確定。溫升試驗應在7.2.3負載試驗中規(guī)定的試驗條件下進行。若試驗時環(huán)境溫度低于規(guī)定的最高溫試驗電流應增加10%作為修正。應記錄半導體器件可能出現(xiàn)最高溫度的可測點的溫升。根據(jù)測得的短時耐受電流試驗應在7.2.3負載試驗規(guī)定的試驗條件下進行。變流器應先按7.2.5溫升試驗進不應發(fā)生損壞。并按7.2.2規(guī)定進行輕載試驗以檢驗變流器功能正常。若變流器配有并聯(lián)的冗余半導A.2.1采購規(guī)范e)不同于常規(guī)定義的絕緣要求(如有);j)變流器聯(lián)結(jié)(見6.1);k)二極管失效的抗擾度；n)二極管溫度監(jiān)測裝置的要求；不同于常規(guī)定義的環(huán)境及電氣工作條件(見5.2及5.3)。a)外殼防護等級要求(見GB4208—2008);d)接地及連接設(shè)施；e)變流器的外殼或框架的接地方式(見6.8.2);h)安裝細節(jié)。A.2.1.5試驗a)標稱直流電壓；e)二極管的反向峰值電壓；g)效率；h)冷卻方式；j)設(shè)備維護的空間要求；m)符合買方要求的確認(見A.2.1)及任何不符合買方要求的列表；不同于常規(guī)定義的環(huán)境及電氣工作條件(見5.2及5.3)。a)外殼防護等級要求(見GB4208—2e)變流器的外殼或框架的接地方式(見6.8.2);A.3.1.4試驗b)基本直流電流；1)符合買方要求的確認(見A.2.1)及任何不符合買方要求的列表；b)冷卻媒質(zhì)的要求(例如空氣);a)外殼防護等級要求(見GB4208—2008);A.4.2.1設(shè)備識別f)損耗；i)輔助電路及控制電路的額定電j)變流器組裝尺寸；c)冷卻媒質(zhì)的要求(例如空氣);(資料性附錄)通過等效結(jié)溫計算確定承受電流能力B.1概述等效結(jié)溫計算是為確定變流器承受電流能力的依據(jù)。等效結(jié)溫計算方法在B.3～B.6中說明。該方法的實現(xiàn)基于以下假設(shè)條件：a)計算等效結(jié)溫僅依據(jù)所考慮的電力半導體器件的功率損耗；在其他條件，各半導體有其自身冷卻媒質(zhì)的傳熱途徑，與堆或裝置的其他功率損耗單元的傳熱途徑無關(guān)；注1:這種情況不適用例如那些四象限裝置，在該類裝置中，屬于正向和反向分組的電力半導體共用同一散熱體。b)在等效結(jié)溫和參考點之間的熱阻或瞬態(tài)熱阻抗與溫度無關(guān)，溫升和功率損耗之間是線性關(guān)系；注2:這種情況在自然循環(huán)(對流)時通常不能達到。c)半導體的功率損耗主要包括導電損耗、開通、關(guān)斷和與電壓相關(guān)的損耗。特別是在自換相變流器或大電流的電網(wǎng)換相變流器中，有可能需要考慮與電壓相關(guān)的損耗。B.2施加于半導體器件的功率脈沖波形的近似用矩形波脈沖等效功率損耗選擇：a)與實際功率脈沖峰值相同；b)調(diào)整脈沖的持續(xù)時間，給出與實際功率脈沖相同的平均值；這種功率損耗的近似方法適用于：c)電源頻率的一周期，即等于一個變流器電路單元的導電周期；d)變流器負載是循環(huán)的，有數(shù)分鐘的周期。□對于c);對于d)□b)圖B.1功率脈沖波形的近似尸尸本方法是基于使用瞬態(tài)熱阻抗曲線。假設(shè)功率損耗根據(jù)B.2近似的方形脈沖表示。在時間Tn,兩這種情況下，等效結(jié)溫與時間關(guān)系隨交流電源電壓的頻率而功率功率7θ圖B.2連續(xù)負載的等效結(jié)溫計算B.4.1等效結(jié)溫平均值的計算Oj(cavg)=O+Pang×Rh…O;=Oj(avg)+80;(圖B.3)。功率功率7在時間tn的平均值等效結(jié)溫用式(B.6)計算：負載條件負載脈沖列等幅負沖列[1]GB/T32579—-2016軌道交通地面裝置變流機組額定參數(shù)的協(xié)調(diào)及其試驗[3]IEC60050-441:1984InternationalElectrotechnicalVocabulary(IEV)—[5]IEC60050-601:1985InternationalElectrotecheration,transmissionanddistributi[6]IEC60146-2:1999Semiconduct[7]IEC60747(allparts)Semiconduc(閥器件)裝置……………551-14-13…基本變流聯(lián)結(jié)……………551-15-11………………變流器供電側(cè)基本工作電流Igy…………3.6.8基本直流電流(額定電流)Id………………3.6.10升壓和降壓聯(lián)結(jié)……換相組……………換相電壓……………換相………………脈波數(shù)P……………換相電感……………換相缺口…………………511-16-06……3.5.5換相數(shù)q…………………511-17-03……3.5.8可控臂…………………………3.3.1受控約定空載直流電壓Uoa……………551-17-18……3.8.4受控理想空載直流電壓U………………551-17-16……3.8.2自然循環(huán)(對流)………………3.10.5約定空載直流電壓Udo…………………551-17-17……3.8.3變流聯(lián)結(jié)…………………551-15-10……冷卻媒質(zhì)……………………3.10.1畸變因數(shù)v…………………3.8.11直接換相…………………551-16-09……3.4.3直接冷卻………………………(換流器的)雙拍聯(lián)結(jié)……………………551-15-13………………電擾動………………………3.11.1電力電子變流器…………55平衡溫度……………………3.10.8熄斷角γ……………………3.5.13強迫循環(huán)(強迫冷卻)…………………………3.10.6GB/T32593—2016熱轉(zhuǎn)移媒質(zhì)…………