直流配电网DCDC变换器试验方法

IIICS点击此处添加ICS号点击此处添加中国标准文献分类号T/CEC中国电力企业联合会标准T/CECXXXXX-2018直流配电网DC/DC变换器试验方法DCdistributionsystemDC/DCconvertertestmethod文稿版次选择2018-XX-XX发布2018-XX-XX实施直流配电网DC/DC变换器试验方法适用范围本标准适用于直流配电网DC/DC变换器试验方法，包括型式试验、出厂试验、现场试验等具体试验流程及说明。规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引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/T191-2008 包装储运图示标志GB/T2423.1-2008 电工电子产品基本环境试验规程试验A：低温试验方法GB/T2423.2-2008 电工电子产品基本环境试验规程试验B：高温试验方法GB/T2423.3-2016 电工电子产品基本环境试验规程试验C：恒定湿热试验方法GB2829-2002 周期检查计数抽样程序及抽样表(适用于生产过程稳定性的检查)GB/T3859.1 半导体变流器基本要求的规定GB/T3859.2 半导体变流器应用导则GB4208-2008 外壳防护等级（IP代码）GB/T15479-1995 工业自动化仪表绝缘电阻、绝缘强度技术要求和测试方法GB/T18216.1-2012 交流1000V和直流1500V以下低压配电系统电气安全防护措施的试验、测量或监控设备第1部分：通用要求GB/T18216.2-2012 交流1000V和直流1500V以下低压配电系统电气安全防护措施的试验、测量或监控设备第2部分：绝缘电阻GB/T18216.5-2012 交流1000V和直流1500V以下低压配电系统电气安全防护措施的试验、测量或监控设备第5部分：对地阻抗术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1DC/DC变换器DC-DCconverterDC/DC（直流-直流）变换器表示在电路中将一个直流电压值变换为另一个直流电压值的装置。3.2效率efficiencyDC/DC变换器的输出功率与其输入功率及附属设备（风扇、控制器等）消耗的功率之和的比值。DC/DC变换器的输入功率用其输入端的电压和电流的测量值的乘积来计算，输入端电压应在其输入接线端子处（或接线电缆头部）量取。DC/DC变换器的输出功率用其输出端的电压和电流的测量值的乘积来计算，输出端电压应在其输出接线端子处（或接线电缆头部）量取。附属设备（风扇、控制器等）消耗的功率另行计算。3.3电压误差voltageerror电压互感器在测量电压时由于实际电压比不等于额定电压比所产生的误差。3.4电流误差currenterror电流互感器在测量电流时由于实际电流比不等于额定电流比所产生的误差。3.5额定功率ratedPower在规定的环境条件、额定电压和连续工作情况下，DC/DC变换器达到稳定温度后可输出的最大功率。3.6绝缘强度dielectricstrength绝缘本身耐受电压的能力。作用在绝缘上的电压超过某临界值时，绝缘将损坏而失去绝缘作用。3.7输入过压保护inputovervoltageprotection指被保护电路输入电压超过预定的最大值时，使电源断开或使受控设备电压降低。3.8输出过压保护outputovervoltageprotection指被保护电路输出电压超过预定的最大值时，使电源断开或使受控设备电压降低。3.9输入过流保护inputovercurrentprotection指被保护电路输入电流超过预定的最大值时，使电源断开或使受控设备电流降低。3.10输出过流保护outputovercurrentprotection指被保护电路输出电流超过预定的最大值时，使电源断开或使受控设备电流降低。3.11输入过载保护inputoverloadprotection指被保护电路输入功率超过预定的最大值时，使电源断开或使受控设备功率降低。3.12老化测试agingtest指模拟产品在现实使用条件中涉及到的各种因素对产品产生老化的情况进行相应条件加强实验的过程；常见的老化主要有光照老化，湿热老化，热风老化。技术要求4.1使用条件除非制造厂商/供货商与购买者之间另有协议，符合本标准的1500V及以下DC/DC变换器应能在4.1.1的使用条件下达到规定的性能要求。a）使用环境温度：户内型为-10℃～+40℃，户外型为-25℃～+60℃（无阳光直射）；相对湿度≤95%，无凝露；气压：86kPa～106kPa；b）海拔高度≤1000m；海拔高度>1000m时，应按GB/T3859.2规定降额使用；c）无剧烈震动冲击,垂直倾斜度≤5º；d）空气中应不含有过量的尘埃，酸、碱、腐蚀性及爆炸性微粒和气体。4.1.2特殊使用条件如果1500V及以下DC/DC变换器在异于4.1.1规定的条件下使用，用户应在订货时提出，并取得协议。4.2机体和结构质量DC/DC变换器的结构和机柜本身的制造质量、主电路连接、二次线及电气元件安装等应符合下列要求：机架组装有关零部件均应符合各自的技术要求；油漆电镀应牢固、平整，无剥落、锈蚀及裂痕等现象；机架面板应平整，文字和符号要求清楚、整齐、规范、正确；标牌、标志、标记应完整清晰；各种开关应便于操作,灵活可靠。4.3性能指标4.3.1DC/DC变换器壳体机械强度在DC/DC变换器壳体各表面任意30cm×30cm的面积上均匀地施加100kg质量的重物，不发生明显的塑性变形。4.3.2防护等级DC/DC变换器的防护等级应符合GB4208-2008外壳防护等级中IP20要求。4.3.3噪声DC/DC变换器的工作噪声应不高于65dB。4.3.4绝缘性能DC/DC变换器中带电电路与地（外壳）之间的绝缘电阻，在环境温度为23±2℃和相对湿度为80~90％时，不小于1000Ω/V。4.3.5耐电压性能接线端子对地（外壳）和彼此无电连接的电路之间的介电强度，应能耐受3500V（DC）（或额定电压+1500V）的试验电压1min。输入和输出引线应满足GB14711－2006中第5.7条的要求。4.3.6接地按照本说明7.5.3所述的方法试验后，电阻应不大于0.02Ω；接地导线须用黄/绿相间的双色线。接地点应有明显的接地标志。4.3.7电气间隙与爬电距离电气间隙和爬电距离应参照GB/T16935.1-2008中的相关内容。4.3.8额定功率在规定的环境条件、额定电压和连续工作情况下，DC/DC变换器达到稳定温度后可输出的最大功率应大于等于铭牌中标出的额定功率值。4.3.9过载持续功率及持续时间DC/DC变换器的过载输出功率不小于其额定功率的1.1倍；过载持续运行时间应不小于按照7.4.16所述的方法测量的时间。4.3.10电磁兼容DC/DC变换器在运行过程中产生的传导干扰和辐射干扰不得超过GB18655-2002中第12条和第14条规定的限值。DC/DC变换器在运行过程中抗干扰应满足GB/T17619-1998第4条的规定。4.3.11动态响应时间DC/DC变换器的动态响应时间，应符合生产商和用户签订的供货文件。4.3.12可靠性在额定负载或按照设定的循环工况运行条件下，DC/DC变换器无故障工作时间应不小于3000h。4.3.13耐久性DC/DC变换器的耐久性要求，应符合生产商和用户签订的供货文件。4.3.14控制精度4.3.14.1电流控制精度对于恒流输入、输出特性的DC/DC变换器在额定输入、输出电流下的相对误差不大于满量程的1%。4.3.14.2电压控制精度对于恒压输入、输出特性的DC/DC变换器在额定输入、输出电压下的相对误差不大于满量程的1%。4.3.14.3功率控制精度对于恒功率输入、输出特性的DC/DC变换器在额定输入、输出功率下的相对误差不大于满量程的1%。测量要求5.1概述测量仪器应在有效期内按国家有关计量检验规程或有关标准计量合格，并应满足制造商规定的测量精度指标。5.2电气测量规范5.2.1仪表量程所用仪表的量程应随被测电流和电压的量值确定，即读数应在量程的后三分之一的范围内。5.2.2电压测量测量电压的仪表应是具有不低于0.5级精度的电压表，其内阻至少为1kΩ/V。5.2.3电流测量测量电流的仪表应是具有不低于0.5级精度的电流表。注：上述电压、电流的测量也可以采用具有同等精度的其它测量仪器。5.2.4电能测量通过国家机构计量的，可实现功率、电流、电压调节的电能测量仪表，其精度应不低于0.5级。5.3温度测量测量温度的温度计应具有适当的量程，其分度值不大于l℃，标定准确度应不低于0.5℃。5.4时间测量测量时间的仪表应按时、分、秒分度，准确度不低于±1s/h。5.5信号测量测量信号变化的仪表应为带宽不低于40MHZ，采样速率不低于1GS/s的示波器。测量设备及用具功率分析仪，示波器，交流源，直流源，RLC负载，分贝仪，红外温度仪，耐压测试仪器，绝缘电阻测试仪，接地电阻测试仪，高低温恒温恒湿试验室，温湿度仪，一字螺丝刀、十字螺丝刀，扳手。检验规程及试验方法7.1检验分类产品检验分出厂检验和型式检验，检验项目见表4-1。表4-1型式检验的项目序号检验项目型式检验1机体和结构质量√2绝缘电阻测试√3绝缘强度测试√4接地电阻测试√5电压误差测试√6电流误差测试√7恒电压变功率效率测试√8恒功率变电压效率测试√9恒流输入工作测试√10恒流输出工作测试√11恒功率输入工作测试√12恒功率输出工作测试√13输入过压保护√14输出过压保护√15输入过流保护√16输出过流保护√17输入过载保护√18噪音测试√19通讯接口测试√20老化测试√21低温工作试验√22高温工作试验√23恒定湿热试验√24沙尘防护√25防水√7.2出厂检验每台设备都应进行出厂检验。一台中有一项性能不符合要求，即为不合格，应返工后复试，复试仍不合格，则为检验不合格。检验合格后，填写检验记录并且发给合格证方能出厂。7.3型式试验7.3.1当有下列情况之一时，应进行型式检验：国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时；新产品鉴定前；正式生产后,结构、材料、工艺有较大改变，足以影响产品性能时；批量生产的产品，每隔3年进行一次型式检验；产品停产2年后恢复生产时。7.3.2抽样方法及判断规则进行型式检验的样品，应在经过出厂检验合格的产品中随机抽取，其数量为2台，按GB/T2829标准规定进行。抽样采用判别水平为Ⅰ的一次抽样方案，产品质量以不合格数表示，不合格质量水平取RQL=120。7.4现场试验DC/DC变换器完成现场安装之后、投入运行之前，应进行现场试验。现场安装试验过程中，若出现软件、硬件或固件改变，应补做型式试验和例行试验后，再重新进行现场试验。7.5检验方法7.5.1绝缘电阻测试用兆欧表或绝缘电阻测试仪以1000V试验电压分别测量设备的输入电路对地、输出电路对地的绝缘电阻值。测试持续时间控制在1min左右，绝缘电阻值应不小于1MΩ。测量绝缘电阻合格后，才能进行绝缘强度试验。7.5.2绝缘强度测试用耐压测试仪分别对设备的输入电路对地、输出电路对地进行试验，电路应承受3500V直流电压，持续1min，不击穿，不飞弧，漏电流应小于20mA。试验电压应从零开始，以每级为规定值的5%的有级调整方式上升至规定值，并持续1min。7.5.3接地电阻测试对于每个保护连接电路：钣金对地、散热器对地、最远端对地。保护导体端子和作为每个保护电路一部分的相关点之间的阻抗，应使用20A的电流进行测量。测量时，电源输出不接地，最大不带载电压为24V。则阻抗不应超过0.02Ω。7.5.4电压误差测试a)输入端电压误差测试：对设备的输入端使用直流源分别接入额定电压的75%、100%和130%，观察设备屏显上显示的输入电压值大小；使用功率分析仪对设备的输入端进行电压值检测。b）输出端电压误差测试：对设备的输出端使用直流源分别接入75%、100%和120%的直流电压，观察设备屏显上显示的输出电压值大小；使用功率分析仪对设备的输出端进行电压值检测。上述所有检测过程中所记录的实测值与显示值的正负偏差应不超过1V。测量电压误差合格后，才能进行电流误差测试。7.5.5电流误差测试a)输入端电流误差测试：对设备的输入端接入直流源并调至额定电压，输出端接入负载，改变负载值，使输入端电流设定在200A、300A、400A。观察设备屏显上显示的输入电流值大小，并记录在检验记录表5上；使用功率分析仪对设备的输入端进行电流值检测。b)输出端电流误差测试：对设备的输出端接入直流源并调至额定电压，输入端接入负载，改变负载值，使输出端电流设定在100A、200A、300A。观察设备屏显上显示的输出电流值大小，并记录在检验记录表5上；使用功率分析仪对设备的输出端进行电流值检测。上述所有检测过程中所记录的实测值与显示值的正负偏差应不超过满量程的1%。电压、电流误差测试合格后才能进行以下的效率测试。7.5.6恒电压变功率效率测试设备的输入端接入直流源并将电压值调至额定电压，输出端接入用电设备。将功率分析仪分别接入设备的输入、输出端，观察并记录输入端的输入功率从额定功率的10%以额定功率的10%为跨度直至额定功率时设备的输入、输出电压值，输入、输出电流值，输入、输出功率值。并计算在恒电压变功率的情况下效率值。效率值η1按照式（1）中计算：………………(1)式中：η1——恒电压变功率时设备工作效率，单位为百分比（%）；Po1——恒电压变功率时设备输出功率，单位为千瓦（KW）；Pi1——恒电压变功率时设备输入功率，单位为千瓦（KW）；7.5.7恒功率变电压效率测试对设备的输入端接入输入功率保持恒定的直流源，输出端接入用电设备。将功率分析仪分别接入设备的输入、输出端。改变输入电压值，观察并记录当输入端的输入电压以额定电压的5%为跨度从额定电压的75%至130%时设备的输入、输出电压值，输入、输出电流值，输入、输出功率值。并计算在恒功率变电压的情况下效率值。效率值η2按照式（2）中计算：…………（2）式中：η2——恒功率变电压时设备工作效率，单位为百分比（%）；Po2——恒功率变电压时设备输出功率，单位为千瓦（KW）；Pi2——恒功率变电压时设备输入功率，单位为千瓦（KW）；7.5.8恒流输入工作测试对设备的输入端、输出端均接入直流源，均通入额定电压值。将功率分析仪接入设备的输入端。改变设备输入电流值，观察并记录当输入端的输入电流从额定电流的10%直至额定电流时功率分析仪上显示的电流值。上述所有检测过程中所记录的实测值与指令值的正负偏差应不超过满量程的1%。恒流输入工作测试合格后才能进行恒流输出工作测试。7.5.9恒流输出工作测试（电流方向相对于恒流输入相反）对设备的输入端、输出端均接入直流源，均通入额定电压值。将功率分析仪接入设备的输出端。改变设备输出电流值，观察并记录当输入端的输出电流从额定电流的10%直至额定电流时功率分析仪上显示的电流值。上述所有检测过程中所记录的实测值与指令值的正负偏差应不超过满量程的1%。恒流输入、输出工作测试合格后才能进行恒功率输入、输出工作测试。7.5.10恒功率输入工作测试对设备的输入端、输出端均接入直流源，均通入额定电压值。将功率分析仪接入设备的输入端。改变设备输入功率值，观察并记录当输入端的输入功率以50KW为跨度从50KW直至额定功率时功率分析仪上显示的功率值。上述所有检测过程中所记录的实测值与指令值的正负偏差应不超过满量程的1%。恒功率输入工作测试合格后才能进行恒功率输出工作测试。7.5.11恒功率输出工作测试（电流方向相对于恒功率输入相反）对设备的输入端、输出端均接入直流源，均通入额定电压值。将功率分析仪接入设备的输出端。改变设备输出功率值，观察并记录当输入端的输入功率以50KW为跨度从50KW直至额定功率时时功率分析仪上显示的功率值。上述所有检测过程中所记录的实测值与指令值的正负偏差应不超过满量程的1%。7.5.12输入过压保护设定输入保护电压为额定电压的130%,对设备的输入端、输出端均接入直流源。将示波器接入输入端，调节输入电压为额定电压的130%，通过观察示波器波形变化测量输入侧在输入电压达到额定电压的130%之后是否在100ms内启动输入过压保护。重复上述步骤三次。7.5.13输出过压保护设定输出保护电压为额定电压的110%,对设备的输入端、输出端均接入直流源。将示波器接入输出端，调节输出电压为额定电压的110%，通过观察示波器波形变化测量输出侧在输出电压达到额定电压的110%之后是否在100ms内启动输出过压保护。重复上述步骤三次。7.5.14输入过流保护设定输入过流保护电流为额定电流的120%，对设备的输入端、输出端均接入直流源，均通入额定电压值。将功率分析仪接入设备的输入端。调节输入电流升至额定电流的120%,通过观察功率分析仪波形变化测量输入侧在输入电流达到额定电流的120%之后是否在100ms内启动输入电流保护。重复上述步骤三次。7.5.15输出过流保护设定输出过流保护电流为额定电流的120%，对设备的输入端、输出端均接入直流源，均通入额定电压值。将功率分析仪接入设备的输出端。调节输出电流升至额定电流的120%,通过观察功率分析仪波形变化测量输出侧在输出电流达到额定电流的120%之后是否在100ms内启动输出电流保护。重复上述步骤三次。7.5.16输入过载保护、按照以下步骤进行DC-DC变换器系统输入过载能力试验：a)设定保护功率为额定功率的110%，对设备的输入端、输出端均接入直流源，以额定功率的110%输入然后测量系统从输入至启动过载保护的时间是否大于100s；b)设定保护功率为额定功率的130%，对设备的输入端、输出端均接入直流源，以额定功率的130%输入然后测量系统从输入至启动过载保护的时间是否小于100ms；记录在检验记录表上。重复步骤b两次。7.5.17噪声试验在输入功率分别为额定功率时，在距离设备1m处，分别上、左、右、前、后，用声级计测量其满载时的噪声不超过65dB。7.5.18通讯接口测试外部通信测试，分别连接好RS485线和CAN线，用电脑检测电压、电流、频率、功率等数据通信是否正常，检测能否远程控制各路接触器闭合、断开。7.5.19老化测试按GB/T2423.1-2008规定产品分别在额定功率输入模式下工作，每隔30min测量一次，直至6时结束。同时测量环境温度、IGBT温度、电抗温度、电容温度和散热器温度是否超过设定安全值。7.5.20低温工作测试按GB/T2423.1-2008规定产品无包装，在试验温度为(-20±3)℃(户内型)或(-25±3)℃(户外型)的条件下，通电加额定负载保持2h，在标准大气条件下恢复2h后，液流电池DC-DC应能正常工作。7.5.21高温工作测试产品无包装，在试验温度为(40±2)℃(户内型)或(60±2)℃(户外型)条件下，通电加额定负载保持2h，在标准大气条件下恢复2h后，液流电池DC-DC应能正常工作。7.5.22恒定湿热试验按GB/T2423.3-2016规定产品在试验温度为(40±2)℃(户内型)或(60±2)℃(户外型)，相对湿度(90±3)%恒定湿热条件下，无包装，不通电，经受48h试验后，取出样品，在正常环境条件下恢复2h后，DC-DC变换器应能正常工作。7.5.23沙尘防护按GB4208-2008规定最低环境条件须满足：IP20,直径为12.5mm的球形试具不得完全进入壳内。7.5.24防水按GB4208-2008规定最低环境条件须满足：IP20,无需浸水实验。标志、包装、运输、贮存8.1标志8.1.1产品标志DC/DC变换器的适当位置应有铭牌。铭牌内容如