《抽水蓄能机组静止变频装置技术条件》

ICS27.140

P55

DL

中华人民共和国电力行业标准

DL/TXXXXX—XXXX

抽水蓄能机组静止变频装置技术条件

Specificationofstaticfrequencyconverterdeviceforpumped-storageunit

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

国家能源局发布

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抽水蓄能机组静止变频装置技术条件

1范围

本标准规定了抽水蓄能机组静止变频装置的组成、工作条件、技术要求、主要设备、装置试验和技

术文件等。

本标准适用于抽水蓄能机组晶闸管静止变频装置。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是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/T191包装储运图示标志

GB/T1094.6电力变压器

GB1984高压交流断路器（IEC62271.100：2001，MOD)

GB1985高压交流隔离开关和接地开关（IEC62271.102：2002，MOD)

GB/T3859.2半导体变流器应用导则

GB/T3859.3半导体变流器变压器和电抗器

GB4208外壳防护等级（IP代码）（IEC60529：2001，IDT）

GB/T4798.1电工电子产品应用环境条件第1部分：贮存

GB/T4798.2电工电子产品应用环境条件第2部分：运输

GB/T13384机电产品包装通用技术条件

GB/T14549电能质量公用电网谐波

GB/T15291半导体器件第6部分晶闸管

GB/T17626.8电磁兼容试验和测量技术

GB/T18494变流变压器

GB20840.1互感器第1部分通用技术要求

GB/T31846高压机柜通用技术规范

GB50065交流电气装置的接地设计规范

GB/T50479电力系统继电保护及自动化设备柜(屏)工程技术规范

DL/T478继电保护和安全自动装置通用技术

DL/T667远动设备及系统第５部分传输规约第103篇继电保护设备信息接口配套标准

DL/T860电力自动化通信网络和系统

DL/T866电流互感器和电压互感器选择计算导则

DL/T1302抽水蓄能机组静止变频装置运行规程

IEC61000-4电磁兼容第4部分试验测量技术Electromagneticcompatibility(EMC)Part4：

Testingandmeasurementtechniques

IEC61000-6-5电磁兼容第6-5部分通用部分发电站和变电站Electromagneticcompatibility

(EMC)Part6-5：Genericstandards-Immunityforpowerstationandsubstationenvironments

1

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3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

静止变频器staticfrequencyconverter(SFC)

利用晶闸管换流装置经交直交变换，将工频交流电转换成频率连续可调交流电的静止式频率变换设

备，包括控制保护单元、功率单元和冷却单元等。

3.2

静止变频装置SFCstartingdevice

用于拖动抽水蓄能机组由静止状态平稳升速至额定转速的装置，包括静止变频器、输入（输出）变

压器、输入/输出断路器、电抗器、隔离开关等设备组成。

4工作条件

4.1环境要求

4.1.1环境温度

4.1.1.1环境最高温度为+40℃；

4.1.1.2环境最低温度：晶闸管阀采用水内冷时为+5℃，采用其他冷却方式者为－5℃；

4.1.2相对湿度

5%～90%，无凝露。

4.1.3海拔

4.1.3.1海拔高度不高于1000m。

4.1.3.2当设备在高于1000m的海拔高度地区使用时，按照GB/T3859.2的要求执行。

4.2工作电源

4.2.1交流电源

4.2.1.1电压：三相380V，

4.2.1.2单相：220V，

4.2.1.3允许偏差－20%～＋15%；

4.2.1.4频率：50Hz，允许偏差±5%；

4.2.2直流电源

4.2.2.1电压：110V，220V；

4.2.2.2允许偏差：－20%～＋10%；

4.3其他条件

4.3.1静止变频装置接地要求按照GB50065的要求执行。

4.3.2强迫风冷冷却方式：进风温度应不大于40℃；

4.3.3水冷冷却方式：内循环进水温度应不大于40℃，进、出水温升应不大于15K。

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5技术要求

5.1一般要求

5.1.1系统基本结构

静止变频装置一次回路可采用高-低-高电压分布方式或高-高的电压分布方式；整流桥和逆变桥均

为三相全控晶闸管桥，可采用12脉波或6脉波结构。

5.1.2基本功能

5.1.2.1静止变频装置将工频交流电源经过整流和逆变成为变频交流电源，按照设定的升速曲线，将

抽水蓄能机组从静止拖动至给定转速。

5.1.2.2静止变频装置应具有远方自启动方式、就地手动启动方式、测试方式。

5.1.2.3静止变频装置应具有保护及信号报警功能。

5.1.2.4静止变频装置应具有自诊断及报警功能。

5.1.2.5静止变频装置应具有与其它系统接口功能。

5.1.2.6静止变频装置应具有人机接口功能。

5.1.2.7静止变频装置应具有调节、控制、保护等定值设定功能。

5.1.2.8静止变频装置应具有手动触发录波及故障自动触发录波功能。

5.1.2.9静止变频装置应具有装置运行的事件顺序记录功能。

5.1.2.10静止变频装置应具有时钟同步功能。

5.1.3运行要求

运行要求按照DL/T1302的规定执行。

5.1.4防护等级

5.1.4.1防护等级按GB4208执行。

5.1.4.2静止变频装置中的控制柜、功率柜、冷却柜等柜体防护等级应不低于IP30。

5.1.4.3变压器防护等级应不低于IP20。

5.2性能要求

5.2.1动态性能

5.2.1.1在正常工作条件下，静止变频装置应满足拖动机组转速至不低于1.05倍额定转速的要求。

5.2.1.2应满足机组在起动过程中，加速时间不大于4min，即在4min内将机组从静止状态加速到额

定转速。

5.2.1.3静止变频装置连续自动方式拖动机组并网，连续拖动M台次机组并网的时间宜小于60min(M=

电站总装机台数+2，M小于等于6)。

5.2.1.4静止变频装置对电机频率的控制精度应高于0.05Hz。

5.2.1.5静止变频装置转子位置电气角度计算误差应不大于2°

5.2.2可靠性及启动成功率

在正常工作条件下，静止变频装置启动机组的成功率应不低于99.6%。

5.2.3电磁兼容

静止变频控制保护单元应通过相应等级的电磁兼容试验(见附录A)，并满足GB/T17626、

IEC61000-6-5、IEC61000-4-7的规定。

5.2.4输出电能质量

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5.2.4.1静止变频装置接入启动母线点(输入电抗器和离相封闭母线连接点)的谐波应满足GB/T

14549的要求。

5.2.4.2静止变频装置输出电压可调范围应为0～1.05倍启动母线额定电压；

5.2.4.3静止变频装置输出频率可调范围应为0～52.5Hz。

5.2.5屏柜要求（参照其他相关规程的通用要求：电力系统继电保护屏、柜通用技术条件进行修改，

只提特殊要求）

屏柜应满足GB/T50479、GB/T31846中的要求。

5.2.6噪音

静止变频装置在正常工作时产生的噪声，屏外1米处，用声级计测量应不大于85dB。

5.3功能要求

5.3.1控制功能

5.3.1.1静止变频装置应具有通过计算电机电气矢量测量转子初始位置的功能。

5.3.1.2静止变频装置应具有逆变桥的强迫换相和负载换相控制功能，应能跟踪电机频率变化，实现

逆变桥触发控制。

5.3.1.3静止变频装置在电机初始启动、强迫换相、负载换相、电机并网及变频器退出等各控制阶段

的切换过程中，应能够实现平稳切换。

5.3.1.4静止变频装置应能够控制功率单元晶闸管快速关断。

5.3.1.5静止变频装置应具有远方自启动、就地手动启动、测试等控制方式。

a)远方自启动方式：静止变频装置收到启动令后，自动按照设定的启动流程及升速曲线，将机组

拖动至目标转速。

b)就地手动启动方式：静止变频装置收到启动令后，将机组拖动到设定的初始转速，再通过增/

减速操作，控制电机转速到需要的目标值。

c)测试方式：应具有阀组回路测试，功率回路测试，出口逻辑传动，采样校核等静止变频装置静

态调试功能及接口；具有转子位置检测试验，脉冲换相试验，负载换相试验，电机升速试验等

动态调试功能及接口

5.3.2保护功能

5.3.2.1静止变频装置应具备完善的的保护功能，见表1的规定：

表1静止变频装置保护功能配置

序号保护配置备注

输入变压器差动保护

1

输入变压器高压侧过流保护

2

输入变压器非电量保护采用油变时

3

输出变压器差动保护选配

4

输出变压器高压侧过流保护

5

4

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输出变压器非电量保护采用油变时

6

功率单元差动保护选配

7

整流桥侧过电流保护

8

整流桥侧过电压保护

9

整流桥侧低电压保护

10

整流桥电流变化率保护

11

逆变桥侧过电流保护

12

逆变桥侧过电压保护

13

逆变桥侧低电压保护

14

逆变桥电流变化率保护

15

逆变桥侧零序过电压保护

16

逆变桥侧过励磁保护

17

逆变桥侧低励磁保护

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机组过速保护

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5.3.2.2各保护功能整定值的准确度满足DL/T478要求。

5.3.2.3静止变频装置应设置紧急停机按钮。

5.3.2.4静止变频控制器应设置硬件及软件看门狗。

5.3.2.5静止变频装置应具有设备间的电气逻辑互锁功能。

5.3.3自诊断及报警功能

5.3.3.1静止变频装置应具有对于控制硬件及软件的自诊断功能。

5.3.3.2静止变频装置应具有对启动装置内设备异常状态的报警功能。

5.3.4与其他系统接口功能

5.3.4.1静止变频控制器应具有与电站监控系统、同期装置的开关量硬接线接口。

5.3.4.2静止变频控制器应具有与电站励磁装置的模拟量、开关量硬接线接口。

5.3.4.3静止变频控制器应具有与电站监控系统的串口、光纤及RJ45以太网等通信接口，支持

MODBUS通信规约及DL/T667、DL/T860规定的通信规约。

5.3.5人机接口功能

5.3.5.1静止变频装置应具有就地液晶界面，可修改定值。

5.3.5.2静止变频装置应具有调试接口。

5.3.6时钟同步功能

5.3.6.1静止变频装置应具有时钟同步功能，支持B码对时、秒脉冲对时等方式。

6主要设备

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6.1变频功率单元

6.1.1变频功率单元应设置交流侧过电压吸收和保护器、晶闸管元件换相过电压保护器、冷却部分故

障停运的故障报警、晶闸管元件故障和触发故障报警等部件。

6.1.2晶闸管元件应满足GB/T15291的要求。

6.1.3晶闸管元件反向重复峰值电压的选择，应保证静止变频装置在最大允许的交流电压下能够长期

安全运行。

6.1.4多个晶闸管串联的晶闸管阀，应包括散热器、均压及保护部件、触发及取能部件、控制及监视

部件等。

6.1.5晶闸管阀应根据系统故障和操作引起的最大过电压和过电流应力进行设计。

6.1.6晶闸管阀应考虑阀中晶闸管电压分布不均匀性，而留有适当的电压裕量。

6.1.7晶闸管阀应具备防止或耐受误导通的能力。

6.1.8晶闸管阀的触发回路应具有晶闸管过电压触发功能。

6.1.9晶闸管阀均压系数不低于0.9。

6.1.10晶闸管阀宜采用n+1冗余方式。

6.1.11晶闸管阀采用无冗余设计时，任意一个桥臂有一只晶闸管故障，静止变频装置退出运行。

6.2冷却单元

6.2.1变频功率单元可采用强迫风冷或水冷冷却方式。

6.2.2冷却单元应有足够的表计和指示器显示装置的主要部件处于正常运行或维修状态。

6.2.3冷却单元应能监测自身的运行和冷却介质的情况，并有完善的保护及报警信号。

6.2.4冷却单元应具备信号上传和远程控制功能。

6.2.5冷却单元电源应采用双回路供电方式，工作电源故障时，备用电源应能自动投入，并发出告警

信号。

6.2.6采用强迫风冷方式时，冷风经过滤装置进入，应保持柜内清洁。

6.2.7当采用水冷方式时，可采取水－风或水－水的热交换方式。

6.2.8当采用水冷方式时，密闭循环系统应有去离子回路，去离子水的电导率应小于2μS/cm。

6.2.9当采用水冷方式时，应配置两台循环泵，一台运行，一台备用。当运行泵故障时，备用泵应自

动投运而无需关闭冷却系统，同时发出报警信号。

6.3输入、输出变压器

6.3.1输入变压器、输出变压器应满足GB/T1094、GB/T18494、GB/T3859.3的要求。

6.3.2在容量、耐压允许的情况下，输入变压器、输出变压器宜采用干式变压器。

6.3.3输出变压器工作频率范围应为3Hz～52.5Hz。

6.3.4输入变压器、输出变压器应设置非电量保护及信号报警功能。

6.3.5输入变压器应能耐频繁的额定电压合闸冲击。

6.3.6输入变压器、输出变压器应考虑绕组中谐波电流引起的发热。

6.4断路器

6.4.1输入断路器、输出断路器应满足GB1984中的规定。

6.4.2当静止变频装置输入电源为两路时，两路电源的输入断路器应设置互锁逻辑

6.4.3输入断路器应能断开静止变频装置运行时的最大故障电流。

6.4.4输出断路器应能断开20Hz以上频率的启动电流和工频运行时的最大故障电流。

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6.4.5输出断路器控制应具备与输入断路器、机组出口断路器的联动功能。

6.5平波电抗器

6.5.1平波电抗器应满足GB／T1094.6、GB/T3859.3的要求。

6.5.2平波电抗器应选择干式电抗器。

6.6隔离开关

6.6.1隔离开关应满足GB1985的要求。

6.6.2配置输出变压器的静止变频装置应设置用于输出变压器投退的隔离开关。

6.6.3输出变压器投退隔离开关应有与输入断路器、输出断路器的闭锁逻辑。

6.7互感器

6.7.1静止变频装置配置的互感器应满足GB20840.1、DL/T866的要求。

6.7.2静止变频装置的电压互感器和电流互感器数量应满足控制测量及保护测量要求。

6.7.3电流互感器的配置应满足发变组保护对静止变频装置回路电流测量的要求。

6.7.4静止变频装置输出侧互感器内应有良好的低频特性，精度应满足保护和测量的要求。

6.8监视单元

监视单元应对静止变频装置运行状态进行监视；应记录所有开关量变位及异常信息，监视项目不应

少于表2所列项目。

表2监视单元监视项目

序号监测功能备注

控制器运行监视功能对控制器状态进行监视

1

整流桥、逆变桥触发监视功能对触发实现部分及可控硅导通情况进行监视

2

触发同步回路异常检测功能

3

整流桥、逆变桥控制异常检测功能对整流桥，逆变桥控制情况进行监视

4

转子位置检测异常监视功能

5

功率柜温度监视功能

6

冷却单元监视功能

7

励磁回路监测功能

8

断路器、开关控制及结点监视功能对断路器、开关的控制操作、结点信号状态进行监视

9

电机启动异常检测功能

10

转速控制异常检测功能

11

通讯异常检测功能

12

7

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7试验

参照《抽水蓄能机组静止变频启动装置试验规程》执行。

8标志、包装、运输、贮存

8.1标志

8.1.1设备应有明显的铭牌，铭牌内容应包括设备名称、型号、规格、技术条件编号、出厂编号、制

造年月、制造厂名。

8.1.2应使用相应的警告标识或安全指示。

8.2包装

设备包装按GB/T13384执行，运输包装标识按GB/T191执行，设备有特殊要求的需在包装箱上注

明。

8.3运输

按GB/T4798.2执行，必要时需指明设备适用的运输工具和运输时的要求。

8.4贮存

装置的贮存应符合GB/T4798.1的规定，贮存场所应无酸、碱、盐，无有害气体及尘烟，有防御雨、

雪、风、沙的措施。

9技术文件

产品出厂应提供下列随行文件：

——产品合格证；

——产品说明书；

——产品图样及设计文件；

——装箱清单；

——随机备品备件清单；

——其他有关技术资料。

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A

附录A

（规范性附录）

电磁兼容试验等级及其标准

A.1电磁环境

A.1.1静止变频器设备运行的电磁环境中主要存在以下几种干扰：

A.1.1.1高压电气操作产生的拉弧、浪涌电流或闪络、绝缘击穿所引起的高频暂态电流和电压；

A.1.1.2雷击、故障电流所引起的地电位升高和高频暂态；

A.1.1.3工频、无线射频对电子设备和传输信号的干扰和影响；

A.1.1.4静电放电；

A.1.1.5低压电气的操作所引起的干扰。

A.1.2为了减小电磁干扰的影响，机箱机柜通过可靠接地达到电磁屏蔽和隔离的作用。通过屏蔽和非

屏蔽电缆和电机、电站以及升压站的相关一次和二次设备连接。根据电缆传输的信号的类型不同，选择

接地和屏蔽层接地的相应规则。以及选择设备的摆放位置等措施。

A.2各端口的抗扰度要求

机箱端口抗扰度要求见表A.1，功能接地端口抗扰度要求见表A.2，输入、输出及通信端口抗扰度要

求见表A.3，电源端口抗扰度要求见表A.4

表A.1机箱端口抗扰度要求

序号电磁干扰类型试验规范参照标准试验等级说明

80MHz～3000MHzGB/T17626.3

1射频电磁场三级

10V/mIEC61000-4-3

6kV接触放电GB/T17626.2

2静电放电三级

8kV空气放电IEC61000-4-2

30A/m(持续)GB/T17626.8

3工频磁场四级见注

300A/m（1s～3s）EEC61000-4-8

注：仅适用于含有磁场敏感元件(如霍尔元件、磁场传感器、电流互感器、电压互感器等)的装置。

表A.2功能接地端口抗扰度要求

序号电磁干扰类型试验规范参照标准试验等级说明

0.15MHz-80MHz

射频场感应的传导骚GB/T17626.6

110V(非调制，.m.s.)三级见注

扰IEC61000-4-6

80%AM(1kHz)

Tr/Th：5/50ns重复频率GB/T17626.4

2电快速瞬变脉冲群三级见注

5kHz2kV(峰值)IEC61000-4-4

注：仅适用于按制造功能规范总长度超过3m的电缆连接端口。

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表A.3输入、输出及通信端口抗扰度要求

序号电磁干扰类型试验规范参照标准试验等级说明

0.15MHz-80MHz

射频场感应的传导骚GB/T17626.6

110V(非调制，.m.s.)三级见注

扰IEC61000-4-6

80%AM(1kHz)

Tr/Th：5/50ns重复频率GB/T17626.4

2电快速瞬变脉冲群三级见注

5kHz2kV(峰值)IEC61000-4-4

1MHz,100kHz

GB/T17626.12

3阻尼振荡波差模1kV(峰值)三级见注

IEC61000-4-12

共模2.5kV(峰值)

1kV(线-线)GB/T17626.5

4浪涌三级见注

2kV(线-地)IEC61000-4-5

30V持续

5工频电压IEC61000-4-16四级

300V1s

注：仅适用于按制造功能规范总长度超过3m的电缆连接端口。

表A.4电源端口抗扰度要求

序号电磁干扰类型试验规范参照标准试验等级说明

0.15MHz-80MHz

射频场感应的