NBT 10643-2021 风电场用静止无功发生器技术要求与试验方法-PDF解密-PDF解密

CCSK42风电场用静止无功发生器技术要求与试验方法2021-04-26发布2021-10-26实施国家能源局发布I Ⅱ 12规范性引用文件 1 2 35使用条件 4 5 9标志、铭牌 10包装、运输与贮存 附录A(资料性)采用电网模拟装置的静止无功发生器电气试验平台 Ⅱ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》的规定本文件参与起草单位：华锐风电科技(集团)股份有限公司、远景能源有限公司、河北建投新能源马明哲、陈晨、吴小丹、董礼、吴磊、蒋贲、田蓓、张爽、黄强、苏丽营、张健、牛瑞根、苑国锋、杜云涛、刘海涛、韩昊、谭建鑫、李青春、张晔、童彤、李华、万天虎、巩家豪、尹浩霖、汪海成、本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二条风电场用静止无功发生器技术要求与试验方法本文件规定了用于风电场的静止无功发生器的使用条件、技术要求、试验方法、检验规则，以及标志、铭牌、包装、运输与贮存等。本文件适用于并联连接于风电场中额定频率50Hz、额定电压10kV及以上交流母线的静止无功发生器。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T311.1绝缘配合第1部分：定义、原则和规则GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温GB2894安全标志及其使用导则GB/T3768声学声压法测定噪声源声功率级和声能量级采用反射面上方包络测量面的简易法GB/T4208外壳防护等级(IP代码)环境条件分类环境参数组分类及其严酷程度分级第1部分：贮存电工电子产品应用环境条件第2部分：运输电工电子产品应用环境条件第3部分，有气候防护场所固定使用电工电子产品应用环境条件第4部分：无气候防护场所固定使用GB4824工业、科学和医疗设备射频骚扰特性限值和测量方法GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB/T9969工业产品使用说明书总则GB/T11032交流无间隙金属氧化物避雷器GB/T12325电能质量供电电压偏差GB/T12326电能质量电压波动和闪变GB/T14549电能质量公用电网谐波GB/T15543电能质量三相电压不平衡GB/T15945电能质量电力系统频率偏差GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T19963风电场接入电力系统技术规定GB/T24337电能质量公用电网间谐波GB500603～110kV高压配电装置设计规范GB/T50065交流电气装置的接地设计规范2IEC60870-5-103远动设备和系统第5-103部分：传输协议保护设备信息接口的配套标准powerutilityautomati3△Q——静止无功发生器输出无功功率的变化量，kvar;Sq——静止无功发生器额定容量，kV·A;U₄——静止无功发生器控制点的电压与调度电压限值区间的偏差，kV;U、——静止无功发生器控制点的额定电压值，kV。阶跃响应时间stepresponsetime当静止无功发生器的控制设定(无功功率或无功电流)从0阶跃变化至目标值时，装置实际输出电气量(无功功率或无功电流)首次达到目标值的90%所用的时间。见图1。图1阶跃响应时间和调节时间定义调节时间settlingtime当静止无功发生器的控制设定(无功功率或无功电流)从0阶跃变化至目标值时，装置实际输出电气量(无功功率或无功电流)落入并稳定在与目标值的差距不大于目标值的5%和额定值的2%中的较大者(目标值小于40%额定值时，偏差范围取额定值的2%;目标值大于40%额定值时，偏差范围取目标值的5%)对应的误差带内所用的时间。见图1。4产品分类4.1按安装场所分类静止无功发生器按安装场所分，可分为户内式和户外式。4.2按连接方式分类静止无功发生器按连接方式分，可分为降压式和直挂式。4.3按冷却方式分类静止无功发生器按冷却方式分，可分为风冷式和液冷式。4相对湿度范围：5%～95%,且静止无功发生器内部无凝露、无结冰。海拔要求：海拔1000m及以下。a)连接点的电网电压偏差应符合GB/T12325的规定。d)连接点的电网电压谐波电压畸变率应符合G5静止无功发生器中壳体外表面一般应喷涂无眩目反光的覆盖层，表面不得有起泡、裂纹或流痕等缺陷；所选用的指示灯、按钮、导线及母线的颜色应符合GB/T5226.1的要求；构件应有良好的抗腐蚀性能；元器件安装布局应经济合理、安全可靠、维修方便；需手动操作的器件应操作灵活，无卡住或操作力过大现象；铭牌参数标志清晰，数据正确。静止无功发生器主电路连接线(包括内部一次电缆和铜排等)的长期允许电流不应小于1.5倍的额定电流；连接线的连接应牢固，不能自由晃动，布线应整齐、美观；连接线的额定电压不得低于相应电路的额定工作电压。等级不应低于IP20。根据GB2894的要求，静止无功发生器及组成器件应采用相关安全标识和符号。静止无功发生器的防护与接地要求如下：b)对直接接触的防护可以依靠静止无功发生器本身的结构措施，也可以依靠静止无功发生器在安装时所采取的附加措施，制造方应在说明书中提供相关信息。c)对间接接触的防护应在静止无功发生器内部采用保护电路。d)静止无功发生器的金属壳体，可能带电的金属件及要求接地的电器元件的金属底座(包括因绝连接，其与主接地点间的电阻值不应大于0.1Ω。e)静止无功发生器内保护电路的所有器件的设计应保证它们足以耐受静止无功发生器在安装场所可能遇到的最大热应力和电应力。f)保护导体的颜色应采用黄绿色，黄绿色除作为保护导体的识别颜色外，不应作其他用途。g)接地端子应有规范、清晰、持久的标识。依据GB/T311.1的要求，正常使用条件下，静止无功发生器内部不同极性或不同相的裸露带电体之间，以及它们与外壳及地之间的电气间隙和爬电距离，应符合表1的要求。6表1静止无功发生器电气间隙与爬电距离内部最小电气间隙36注：用于海拔超过1000m的静止无功发生器，其电气间隙按照GB/T311.1的要求进行修正。6.5静止无功发生器的绝缘水平静止无功发生器带电体之间、带电体与裸露导电部件之间、带电体对地的绝缘电阻值不宜小于工频耐受电压值乘以1000。静止无功发生器主电路和主电路直接连接的辅助电路耐受电压水平应符合表2的规定。表2静止无功发生器耐受电压水平系统标称电压雷电冲击耐受电压短时(1min)工频耐受电压(有效值)36注1:括号内和括号外数据分别对应低电阻接地系统和非低电注2:海拔超过1000m的静止无功发生器，耐受电压水平按照GB/T311.1的规定注3:参照GB/T311.1,相间耐受电压值与相对地耐受6.6保护及告警功能静止无功发生器应具备以下保护功能：a)换流模块级保护：78无功功率或无功电流(可以为零),或者根据控制点的功率因数设定值输出相应的无功功率；当控制点电电压测量的相对误差不大于0.5%,电流测量的相对误差不大于1%。的偏差的绝对值不大于额定值的2.5%;恒电压控制模式下，静止无功发生器控制点实际电压与设定值的偏差的绝对值不大于额定值的1%;恒功率因数控制模式下，静止无功发生器控制点实际功率因数与设定在静止无功发生器的能力范围内，对于其他控制模式，其响应时间可类比理解为从控制设定发生合适的阶跃变化的时刻到对应的无功功率或无功电流增量达到所需目标增量的90%的时刻之间的时间9的响应时间仅供参考。6.8.5调节时间静止无功发生器在恒无功控制模式下的调节时间不大于100ms。在静止无功发生器的能力范围内，对于其他控制模式，其调节时间可类比理解为从控制设定发生合适的阶跃的时刻到对应的无功功率或无功电流增量落入并稳定在所需目标增量的规定误差带的时刻之间的时间间隔。静止无功发生器的调节时间以在恒无功控制模式下测得的调节时间为准，其他模式下测得的调节时间仅供参考。6.8.6过载能力额定电压条件下，静止无功发生器在1.1倍额定电流下可长期运行，在12倍额定电流下运行时间不低于2s。6.8.7电压不平衡适应性当连接点的电压不平衡度不超过GB/T15543的规定时，静止无功发生器应能正常运行。当静止无功发生器具有电网电压不平衡校正功能时，其输出负序无功电流的能力不应小于额定电流6.8.8电压闪变适应性当连接点的电压波动和闪变值符谷GB/T12326的规定时，静止无功发生器应能正常运行。6.8.9电压谐波适应性当连接点的谐波电压畸变率符合GB/T14549的规定时，静止无功发生器应能正常运行。6.8,10电流谐波特性额定工作条件下，静止无功发生器输出电流的总谐波不大于额定电流的3%,且各次电流谐波需满足GB/T14549的要求，引起的连接点电压间谐波需满足GB/T24337的要求。静止无功发生器各部位的极限温升如表3所示。表3静止无功发生器各部位的极限温升K变压器(电抗器)在任何情况下不会使铁芯本身、其他部件或与其相表3(续)K金属符合元件各自标准的规定不包括连接变压器时，静止无功发生器的额定容量运行范围内损耗不应超过表4规定的限值。在额定负载和周围环境噪声不大于40dB的条件下，距离静止无功发生器水平位置1m处，测得的静止无功发生器应具备故障穿越能力，满足GB/T19963的有关规定。静止无功发生器雷电冲击电压满足表2的要求，使用的避雷器应满足GB/T11032的要求。级为3级的静电放电干扰试验，试验期间及试验后的静止无功发生器应能通过GB/T17626.2规定的试验静止无功发生器应能承受GB/T1762功发生器应能通过GB/T17626.3规定的试验结果评定分类a类要求。静止无功发生器的电源输入、采集输入及通信端口应能承受GB/T17626.4规定的严酷等级为3级的按6.1和6.2的要求，用目测和仪器测量的方法进行检查。距离，其测量值应符合6.4的要求。试验时，应使电压从试验电压的30%～50%开始，大约在10s～30s时间内平稳地将电压升高到规电流采样端口施加合适的与连接点电网电压同步且幅度和相位可调节的电流信号，用于模拟负载电流变化，设定目标功率因数值，使静止无功发生器输出相应的无功电流，根据记录的电压、电流的数值和波形，以及施加到负载电流采样端口电流信号对应的负载电流数值和波形，综合计算出控制点的功容量足够调节控制点电压时，控制调节后的控制点稳态电压与目标电压设定值之间的偏差应满足6.8.3根据通信协议，上位机通过与静止无功发生器之间的通信接口向静止无功发生器发送指令，静止无功发生器应按照通信协议要求执行对应的动作并发送相关信息数据给上位机。7.9.1稳态工作电压范围测试静止无功发生器设定为恒无功控制方式，设定输出无功电流分别为额定容性无功电流值和额定感性无功电流值，再调节电网模拟装置的输出电压，将连接点电压调节至其稳态工作电压范围的下限值和上限值，各维持1min以上，静止无功发生器应能稳定运行，期间不应出现闭锁、故障或告警等现象。试验过程采用测试设备记录连接点电压及静止无功发生器输出电流的数值和波形等，试验结果应满足6.8.1的要求。静止无功发生器设定为恒无功控制方式运行，设定输出无功电流分别为额定容性无功电流值和额定感性无功电流值，再调节电网模拟装置的输出频率，将连接点频率调节至其工作频率范围的下限值和上限值。试验过程采用测试设备记录连接点电压及静止无功发生器输出电流的数值、频率和波形等，试验结果应满足6.8.2的要求。静止无功发生器设定为恒无功控制模式，连接点电压取额定电压，先后设定输出无功电流目标值的阶跃变化如下：0→额定感性无功电流，额定感性无功电流→0,0→额定容性无功电流，额定容性无功电绘制输出无功电流的幅值变化曲线，根据3.8计算出阶跃响应时间。测试结果应满足6.8.4的要求。基于7.9.3中静止无功发生器在恒无功控制模式下的无功电流目标值的阶跃变化试验和记录到的连接点电压及静止无功发生器输出电流波形，根据3.9计算出调节时间。测试结果应满足6.8.5的要求。7.9.5过载能力测试静止无功发生器设定为恒无功控制方式，连接点电压取额定电压，设定静止无功发生器输出无功电流为额定无功电流值的1.1倍，让其运行到热平衡状态，静止无功发生器应能正常运行，各部件不应出现故障；设定静止无功发生器输出无功电流为额定无功电流值的1.2倍，静止无功发生器应能正常持续运行不少于2s,系统运行逻辑合理，各部件不应出现故障。该试验通常与7.9.10温升试验结合进行。静止无功发生器设定为恒无功控制方式，调节电网模拟装置的输出电压的不平衡度至2%,静止无功发生器应能持续运行30min以上；调节电网模拟装置的输出电压的不平衡度至4%,静止无功发生器应能持续运行1min。静止无功发生器设定为恒无功控制方式，设置电网模拟装置输出GB/T12326规定的闪变电压，静止静止无功发生器设定为恒无功控制方式，连接点电压取额定电压，设定静止无功发生器的输出无功电流分别为额定容性无功电流值和额定感性无功电流值，再通过电网模拟装置在其输出电压上模拟电流分别为额定容性无功电流值和额定感性无功电流值，按照表3测量静止无功发生器内部部件及连接出电流值条件；测量以上实验条件下静止无功发生器(不包含连接变压器)的功率损耗。取上述条件下按照GB/T2423.1中试验A的方法进行，产品无包装，在试验温度为(-25±2)℃的条件下，样品温度达到稳定后通电运行2h,在室温标准大气压下恢复2h后，静止无功发生器应能正常工作。按照GB/T2423.2中试验B的方法进行，产品无包装，在试验温度为(40±2)℃,在样品温度达到稳定后通电运行2h,在室温标准大气压下恢复2h后，静止无功发生器应能正常工作。按照GB/T2423.3中试验Cb的方法进行。在试验温度为(40±2)℃、相对湿度为(95±3)%的恒定湿热条件下，无包装，不通电，经受48h试验后，取出样品，在室温标准大气压下恢复2h后，静止型式试验应至少每5年进行一次。试验项目出厂试验1√√2√3电气间隙与爬电距离检验√4√√5√√6√7√√8√9√电压无功综合控制试验√√√√√阶跃响应时间测试√√√电压不平衡适应性试验√电压闪变适应性试验√电压谐波适应性试验√电流谐波特性试验√√噪声测试√电网故障穿越试验√√电磁兼容测试√5.1.1和5.1.2√注：静止无功发生器上电试验之前，应由制造方进行上电前测试和整体带电调试，保证静止无功发生9.1.1在静止无功发生器内部应能辨别出换流模块及主要器件。电气元件所用的标志应与随同静止无功发生器一起提供的电路图上的标志保持一致。9.1.2静止无功发生器的端子旁应标明端子