NB T 10437-2020 风力发电机组变流系统用机侧滤波器技术规范.pdf
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1、ICS 31.160 L18 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 104372020 风力发电机组变流系统用 机侧滤波器技术 规范 Technical specification for converter filter of wind turbine generator 2020 - 10 - 30发布 2021 - 02 - 01实施 国家能源局 发布 NB/T 104372020 目 次 1 范围 . 3 2 规范性引用文件 . 3 3 术语和定义 . 4 4 使用条件 . 5 5 技术要求和参数指标 . 6 6 试验方法 . 9 7 检验规则 . 15 8 标志、包装、贮存和运
2、输 . 16 1 XX/T XXXXXXXXX 前 言 本标准按GB/T 1.1-2009 标准化工作导则 第1 部分 :标准的结构和编写 给定的规则起草。 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风电电器设备分技术委员会 (NEA/TCl/SC6)归口 。 本标准主要起草单位:北京金风科创风电设备有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、新疆 金风科技股份有限公司、上海电气风电集团股份有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、上海电气输配 电集团有限公司、华锐风电科技(集团)股份有限公司、中国电力科学研究院有限公司、国电联合动力 技术有限公司。 本标准参加起草单位:株洲
3、中车奇宏散热技术有限公司、北方工业大学、远景能源(江苏)有限公 司、中国广核新能源控股有限公司、中国华能集团有限公司、华能新能源股份有限公司、许继电气股份 有限公司、浙江海得新能源有限公司、东方电气风电有限公司、维谛技术(西安)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、北京鉴衡认证中心有限公司、上海中认 尚科新能源技术有限公司、天津瑞能电气有限公司、浙江大学、亚之捷智能装备(江苏)有限公司。 本标准主要起草人:李宁、果岩、王艳华、俞庆、陈国栋、罗荣锋、辛理夫、刘志、张利、曾鸣、 陈明达、袁凌、苑国锋、温进、孙健、李国庆、郭正红、敖海、刘世洪、郭亮、白亮、侯垚、
4、李杰、刘 庭、唐超利、杨浩、王建全、李浩然、庄骏、侯立军、艾斯卡尔、谢清明、吴立建。 本标准 为首次制定 。 2 NB/T 104372020 风力发电机组变流系统用 机侧滤波器技术规范 1 范围 本标准规定了风力发电机 组变流系统 用机侧滤波器 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。 本标准适用于连接风力发电机绕组和机侧变流器之间用于滤波功能的组件。 包含独立滤波器(外 置),和附属于变流器的滤波 器(内置)。 典型应用范围如下图 1和图2 所示: 图1 双馈机组机侧滤波器范围 图2 全功 率机组机侧滤波器范围 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引
5、用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的 修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 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 2423.3 电工电子产品环境试验 第2 部分:试验方法 试验 Cab:恒定湿热试验 3 XX/T XXXXXXXXX GB/T 2423.4 电工电子产品
6、基本环境试验规程 第2 部分:试验方法 试验 Db:交变湿热(12h 12h 循环) GB/T 2900.15-1997 电工术语 变压器、互感器、调压器和电抗器 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 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) 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 12668.3 20
7、12 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 电机产品包装通用技术要求 GB/T 14048.1 低压开关设备和控制设备 第1部分:总则 GB/T 25387.1 风力发电机组 全功率变流器 第1 部分:技术条件 GB/T 25388.1 风力发电机组 双馈式变流器 第1 部分:技术条件 GB/T 25389.1-2018 风力发电机组 永磁同步发电机 第1 部分 技术条件 NB/T 31015-2018 永磁风力发电机变流器技术规范 3 术语和定义 GB/T 3859.1 2013、GB/T 2900.33和 GB/T 2900.5
8、3界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 风力发电机组变流系统 wind turbine convertor system 由风力发电机组 机侧滤波器,变流器和其他必要组件 共同组成的风力发电组件。 3.2 机侧滤波器 generator filter 由共模电压抑制环节、差模电压抑制环节和 du/dt抑制环节组成、 接 在变流器和 发 电机之间 ,用于降 低电机端的电压值,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。 3.3 总谐波畸变率 total harmonic distortion;THD 总谐波畸变率与所考虑量的基波分
9、量相关。 总谐波畸变率( THD)定义为: 2 1 2 1 2 Q QQ THD = . (1) 式中: 1 Q :基波有效值; Q:总有效值,可代表电流或电压。 注:上述定义中包含有间谐波,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。 假若间谐波忽略不计,则式(2 )也可表达为: 4 NB/T 104372020 2 1 2 2 Q Q THD n h h = = . (2) 式中: h :谐波次数; h Q : h 次谐波分量的有效值。 注:偶次含量(次数 h仅为偶数)称为偶次谐波畸变率,奇次含量(次数 h仅为奇数)称为奇次谐波畸变率。 3.4
10、 共模电压 common-mode 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: du/dt=Ui/t i=(U90%-U10%)/(t90%-t10%)。 . (3) 式中: du/dt:电压随时间的导数; Ui :电压变化值; t i:时间变化值; U10%
11、: 10%电压值; t10%: 10%电压值对应的时间值 U90%: 90%电压值; t90%: 90%电压值对应的时间值 。 3.7 共模电流 common-mode current 在任意(或全部)载流导线和参考地之间的无用电位差所形成的电流。 3.8 无源滤波器 passive filter 由电阻、电容和 电感等 器件构成的滤波器 。 3.9 有源滤波器 active filter 由电阻、电容和有源器件(通常为运算放大器或 DSP等)构成的滤波器 。 4 使用条件 4.1 工作环境条件 应在规定的空冷或液 冷的环境条件下工作: a)工作环境温度 常温型: 20 45 ; 5 XX/T
12、 XXXXXXXXX 低温型: 40 45 。 b)相对湿度: 95(20 以下); c) 海拔高度:2 000 m。 4.2 试验环境条件 主要包括使用气候条件, 应在如下大气环境下进行试验: a)环境温度: 5 40 ; b)相对湿度: 90 ( 20 以下); c) 大气压力: 86 kPa 106 kPa。 d) 海拔高度:2 000 m。 4.3 贮存、运输时的环境温度 滤波器 在贮存和运输期间环境空气的极限温度范围为: 40 70 。 4.4 电气条件 4.4.1 发电机频率变化范围 发电机频率变化范围: 直驱: 020Hz、双馈: 0 30Hz、半直驱 0150 Hz ; 当频率
13、变化范围超出上述范围,由用户与制造商协商。 4.4.2 机侧滤波器电压波动范围 机侧滤波器 在发电机端口电压工作运行范围 内波动时,应能正常运行 。 当电机端口电压超出上述范围,由用户与制造商协商。 5 技术要求 5.1 结构及外观要求 壳体、外观、表面应无划伤、无变形,按照 GB/T 3797-2016中7.2 的规定。 5.2 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、电阻器,磁性材料应在装配前检验合格;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 足滤波 器最大导通电流能力,按照 GB/T 3797-2016中6
14、.7 的规定。 5.3 绝缘 5.3.1 绝缘电阻 在4.2规定的正常试验大气条件下,滤波 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。试验电压按照表1的规定进行。 表1 绝缘电阻试验电压等级 额定绝缘电压 U V 试验电压 V 6 NB/T 104372020 额定绝缘电压 U V 试验电压 V U 60 250 60 U 250 500 250 U 1000 1000 1000 U 10 000 2500 5.3.2 介质强度 在4.2 规定的正常试验大气条件下, 滤波 器应能承受频率为 50 Hz,历时 1 分钟 的工频
15、耐压试验而无 击穿、 闪络及元件损坏现象; 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 2 倍; 试验过程中,任一被试电路施加电压时,其余电路等电位互联接地。 表2 介质强度试验电压等级 额定电压U kV 试验电压 kV U0.06 0.5 0.06U 0.125 1 0.125 U0.25 1.5 0.25U 0.5 2 0.5 U1.1 12U 1.1 U3.6 3U 3.6 U38 41.8U 5.3.3 电气间隙和爬电距离 滤波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 14048.1规定
16、。 5.4 过载能力 滤波器 的过载能力 ,应与 变流器 过载能力相匹配。 可在变流器 110的 标称 电流下,持续运行时间 应不少于1 min 。 5.5 总谐波畸变系数(THD) 按照GB /T 25389.1-2018中5.15 关于空载线电压波形畸变率的规定。 5.6 温升 在标称电流运行条件下, 待各元件热稳定后, 滤波 器各部位的极限温升见表 3。 表3 滤波器各部位的极限温升 部件和部位 极限温升 K 7 XX/T XXXXXXXXX 主电路 电抗器 外壳温升和结温由产品技术条件或分类标准规定 电容 由产品技术条件或分类标准规定 母线(非连接处) 铜:35 ,铝: 25, 铜铝复
17、合: 30 电阻 由产品技术条件或分类标准规定 5.7 过温保护功能 产品应具有 过温保护功能。 注:其他保护功能,由产品技术条件或由用户与厂家协商制定。 5.8 电磁兼容性 机侧滤波器为有源滤波器时,按照 GB/T 12668.32012 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 中规定的参数进行。 5.9 低温性能 在试验温度为工作温度下限且稳定后,产品通电启动运行,持续运行时间为 2 h。 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。 5.10 高温性能 在试验温度为工作温度上限且稳定后,产品通电启动运行,持续运行时
18、间为 2 h。 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。 5.11 耐湿热性能 根据试验条件和使用环境,在以下5.12 和 5.13两种方法中选择其中一种。 5.12 交变湿热 按 GB/T 2423.4进行试验后,试验电压按照表 1的规定进行,测量其绝缘电阻,应不 小于0.5 M。 介质强度应不 低于 5.3.2规定的介质强度试验电压值的 75。 5.13 恒定湿热 按 GB/T 2423.3进行试验后,试验电压按照表 1的规定进行,测量其绝缘电阻,应不 小于0.5 M。 介质强度应不 低于 5.3.2规定的介质强度试验电压值的 75。 5.14
19、防护等级 a) 空冷 、混合冷却型 :不低于 IP20; b) 液冷:不低于 IP54。 注:如用户有特殊要求,由制造商与用户协商确定。 5.15 噪声 额定运行条件下,滤波 器所发出的噪声声压级应不大于80dB(A) 。 5.16 稳定性运行时间 滤波器满载连续运行时间应不小于 72 h。 8 NB/T 104372020 5.17 共模电压要求 匹配电机端共模电压耐受水平。 5.18 差模电压要求 匹配电机端差模电压耐受水平。 5.19 du/dt值要求 匹配电机端对du/dt 值的耐受水平。 5.20 共模电流值要求 匹配电机端对共模电流值的耐受水平。 具体参数值由产品技术条件或客户与厂
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