2023直流配电系统用直流变压器技术规范

直流配电系统用直流变压器技术规范II目 次1围 12范引文件 13语定义 14用件 24.1正使环条件 24.2安场所 24.3接系条件 25术求 25.1结型式 25.2基功能 25.3额值 35.4电性能 35.5机性能 45.6冗余 55.7监功能 55.8保功能 55.9安要求 55.10绝耐等级 55.11温限值 55.12冷系统 55.13接口 65.14辅电设备 65.15试要求 66验 66.1试品 76.2试项目 7外和构查 8整绝试验 8功模试验 9整功试验 97件资料 117.1文和料范围 117.2说书 117.3安图纸 117.4试报告 128装贮、输识 128.1包装 128.2运输 12IIII8.3贮存 128.4标识 12附录A（料）直变压的型用景拓扑 14A.1概述 14A.2直变器典用场景 14A.3直变器典扑 16A.4直变器典用案例 20参考献 22IIIIII前 言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由全国电力电子系统和设备标准化技术委员会（SAC/TC60）归口。本文件起草单位：清华大学、本文件起草人：PAGEPAGE1直流配电系统用直流变压器技术规范范围本文件适用于与直流配电系统连接的直流变压器。（GB/T191包装储运图示标志GB/T311.1高压输变电设备的绝缘配合GB/T3859.1—2013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/T1094.3电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙GB/T1094.10电力变压器第10部分：声级测定GB/T4208外壳防护等级(IP代码）GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T13540高压开关设备和控制设备的抗震要求GB/T16927.1高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求GB/T17626.30电磁兼容试验和测量技术电能质量测量方法GB/T33348—2016高压直流输电用电压源换流器阀电气试验GB50260电力设施抗震设计规范下列术语和定义适用于本文件。3.1直流配电系统DCpowerdistributionsystem以直流方式实现与用户电气系统交换电能的配电系统。注：直流配电系统通常包括电压源换流器、直流变压器、直流开关、直流线路和控制保护等设备(或子系统）。3.2直流配电系统用直流变压器DCtransformerforDCdistributionsystem用于直流配电系统实现不同电压等级变换或相同电压等级电气隔离的直流/直流电力电子变换装置。注：直流配电系统用直流变压器包含电力电子变换器本体及其屏柜，不包含安装集装箱或建筑物。3.3功率模块powermodule由开关器件、电容器、缓冲吸收电路等组成的直流变压器的标准组件。注：常见的包括半桥功率模块、全桥功率模块等。3.4功率单元powerunit（如有如有3.5直流端口DCport直流变压器与其相连接的外部系统进行能量传输的端口。（a)温度范围：0℃～45℃；b)最大相对湿度：≤60%（不凝露）。其他特殊条件（如果有）应由制造商与用户协商确定。海拔1000m1000m抗震直流变压器的设计和使用应考虑站址的地震条件,并符合GB/T13540的规定。直流变压器的安装场所应无剧烈机械振动和冲击，无火灾、爆炸危险的介质，无腐蚀、破坏绝缘的气体或导电介质，无有害气体及蒸汽。直流变压器接入的直流配电系统的电压波动应符合GB/T35727-2017的规定。其他特殊条件（如果有）应由制造商与用户协商确定。直流变压器应根据直流配电网应用场景需求，提供通信、测量、控制、对时等接口。直流变压器的常用拓扑结构见附录A.2。直流变压器应具备不同直流端口电压变换和功率传输的能力。额定值直流变压器的额定电压宜为：±375V、±750V、±1500V、±5kV、±6kV、±10kV、±20kV、±35kV、±50kV、±100kV。其他特殊端口电压应由制造商与用户协商确定。电流直流变压器在额定工况下的直流稳态电压或电流控制精度不应低于3%。损耗直流变压器的损耗包括负载运行损耗、空载运行损耗、备用态损耗等。直流变压器在各种工况下的损耗为直流变压器各组成部分的测量或计算损耗的总和：GB/T250920.21m1.590dB1m1.590dB在额定电压和额定容量下，直流变压器通过热测试或电测试的最高运行效率不应小于95%。1.160s1.2直流变压器设计和运行时应考虑以下直流系统故障：直流变压器应能正确检测到故障并保护，不危及设备安全。如果故障点仍存在，或发生继发性故障，直流变压器能再次完成故障检测与保护。a)1.1p.u.b)1.2p.u.，60a)1.1p.u.b)1.2p.u.，60直流变压器可通过下述方式向直流配电系统提供支撑：短路电流，其能承受的最大短路电流不应超过其器件安全运行范围。（GB/T1094.3（冗余根据可靠性要求，基于系统总体失效率估算直流变压器功率部件冗余度。直流变压器功率部件的冗余度不宜小于8%。直流变压器的控制单元应保证一次系统正常或故障条件下正常工作，在任何情况下都不应因为控制功率模块控制单元还应具备如下监控功能：为保护直流变压器，通常配置如下的保护：（）；（保护系统单一元件故障，不应引起系统停运。当需要配置特殊保护时，由制造商与用户协商确定，并与系统级保护配合。如果使用环境中有能引起火灾和爆炸危险的介质，在直流变压器的内部和外侧应采取措施防止引燃危险和火焰蔓延。装置考虑以下设计：UL94-V0GB/T4208IP20；50065选用的绝缘材料的耐热等级应为H级。额定运行工况下，高频隔离变压器绕组平均温升不应超过125K，绝缘材料温度不应超过180℃，薄膜电容器温度不应超过60℃，开关器件结温由用户与制造商协商。冷却系统的控制/保护/测量系统满足如下基本要求：接口直流变压器的接口包括：控制直流变压器的整机绝缘试验应满足以下要求：直流变压器的功率模块试验满足以下要求：直流变压器的整机功能试验应满足以下要求：试验试品本文件给出了直流变压器的一般电气试验方法。试验应在完整的直流变压器或直流变压器组件上进行。主要根据直流变压器的设计和试验场地的容许选择。直流变压器的试验项目包括：外观和结构检查、整机绝缘试验、功率模块试验和整机功能试验，具体的试验项目和要求如表1所示。表1直流变压器试验项目试验项目型式试验例行试验现场交接试验外观和结构检查外观检查●●●结构检查●●●电路检查●●●整机绝缘试验端对地工频耐压●●●端对地直流耐压●●○局部放电试验○○○端对地雷电冲击试验●●○端间直流耐压试验○○○端间雷电冲击试验○○○功率模块试验双脉冲试验●●○可关断能力试验●●○满载运行试验●●○温升试验●●○直流过压保护试验●●○直流过流保护试验●●○通讯断线故障保护试验●●○整机功能试验充电触发试验●●●启动试验●●●运行试验●●●负载投切试验●○●表1直流变压器试验项目（续）试验项目型式试验例行试验现场交接试验整机功能试验停机试验●●●效率测试试验●●●直流侧单极接地试验●○●直流侧极间短路试验○○○电能质量测试●○●声级测试●○●注：●为必做项目，○为选做项目，由用户和制造商协商。端对地工频耐压及局部放电和端对地直流耐压及局部放电根据实验条件二选一。铭牌标识应清晰、正确，外表面应无起泡、裂纹、流痕等缺陷，外观检查按GB/T33348—2016中13.4.1的规定进行。内部空气间隙和爬电距离应符合设计要求，结构件应按设计要求安装到位，螺丝应做好紧固标记。功率模块二次电路板卡应安装到位，主回路接线和连接配线应正确。U1，在10U21minU1，保持10min1minU1U2U3，在10s内升至规定值U4，保持60min，之后降至零，期间记录局部放U3和U4在6.4.1和6.4.2试验期间，进行局部放电试验。3次负极性雷电冲击电压，冲击电压峰值为规定值U5，试验电压波形应符合GB/T16927.1的规定，使用U5试验方法按照GB/T33348-2016的6.4规定进行。50%10s33h试验方法按照GB/T33348-2016的7.3规定进行。应采用符合GB/T16927.1的要求雷电冲击电压波形。在直流变压器上施加3次规定幅值的雷电冲击电压。功率模块试验可采用直接负载法或图1所示的背靠背对拖法。根据不同产品的拓扑结构，可采用单模块或多模块，用于验证功率模块在各种工况下的运行情况和保护功能。

辅助功率模块电源辅助功率模块电源试品功率模块功率模块完成充电，升高输入电压至额定值，然后进行双脉冲试验，其试验结果应符合设计要求。功率模块完成充电，升高输入电压至额定值，然后进行关断电流测试，其试验结果应符合设计要求。6.15.2h6.15.2PAGEPAGE11电源直流变压器电源直流变压器图2直流变压器功率循环回路示意图陪试直流变压器电源被试直流变压器ACDC逆变器交流电源直流变压器陪试直流变压器电源被试直流变压器ACDC逆变器交流电源直流变压器a）b）图3变比不为1:1的直流变压器功率测试回路示意图在功率升降过程中，记录系统运行参数，应符合设计要求。直流变压器的效率测试共包括两种：电气测试：在直流变压器对拖试验中，通过功率分析仪分别接入设备的高压测和低压侧，运10%10正常运行条件下，测试直流端口的直流电压波动和纹波。按照GB/T17626.30的规定进行，连续测试24h以上，各端口电能质量应满足设计要求。正常运行条件下，测试平均A计权声压级。按照GB/T1094.10的规定进行，结果应满足设计要求。作为产品交付的一部分，制造商应向用户提供文件和资料，主要包括：说明书制造商应向用户提供说明书，包括但不限于下列内容：/为便于直流变压器现场安装，应具备以下图纸：制造商应向用户提供的试验报告包括但不限于：包装设备包装前应进行如下检查：设备包装的一般要求如下：——装置包装时宜用塑料制品作为内包装，周围用防震材料垫实放于外包装箱内；——包装箱应符合GB/T13384的规定；——随同装置出厂的合格证和有关技术文件应装入防潮文件袋中，再放入包装箱内；——装置的包装应符合GB/T4798.2规定的运输要求。运输运输过程中不应有剧烈震动、冲击和倒放。特殊情况下，应满足船运要求。贮存85%-25ºC～+55ºC严禁与有腐蚀作用和强磁场作用的物品存放在同一场所。标识直流变压器的适当位置应有铭牌，内容应包含：外包装上具有收发货标志、包装储运标志和警示标志，并按GB/T191的有关规定执行。概述

附录A（资料性）直流变压器的典型应用场景及拓扑DCtransformer，DCT本附录简要介绍现有直流变压器的主要类型，对已知的主要直流变压器技术进行综述。AC-DC-ACkVA.1DC/AC图A.1直流变压器的典型场景1：新能源直流汇集DC/ACA.2图A.2直流变压器的典型场景2：直流输、配、用电系统互联（（A.3图A.3直流变压器的典型场景3：直流配用电系统概述根据直流变压器各个直流端口是否具备电气隔离功能，分为隔离型和非隔离型两种。DC/DC变换器#NDC/DC变换器#2DC/DC变换器#1DC/DC变换器#2DC/DC变换器#1并联端口并联端口串联端口并联端口（ISOP），DC/DC变换器#NDC/DC变换器#2DC/DC变换器#1DC/DC变换器#2DC/DC变换器#1并联端口并联端口串联端口并联端口DC/DC变换器#N DC/DC变换器#NDC/DC变换器#NDC/DC变换器#2DC/DC变换器#1DC/DCDC/DC变换器#NDC/DC变换器#2DC/DC变换器#1DC/DC变换器#NDC/DC变换器#2DC/DC变换器#1并联端口串联端口串联端口串联端口c）IPOS