GBT 32579-2016 轨道交通 地面装置 变流机组额定参数的协调及其试验

轨道交通地面装置变流机组额定参数的协调及其试验 I 13.1变流机组的基本连接 1 3 7 8 8 8 85.3短路能力要求 95.4绝缘水平要求 9 96.1概述 9 7.1概述 7.2试验的执行 7.3试验项目 7.4变流机组损耗的测定 7.5功率因数的测量 7.6固有电压降的测量 7.7短路试验 附录A(资料性附录)变流机组电压降和短路电流的确定 附录B(资料性附录)直流输出的变流机组的功率因数示例 附录C(资料性附录)桥间限流电抗器 附录D(资料性附录)变流机组的部件及相关标准 本标准使用重新起草法修改采用IEC62589:2010《轨道交通地面装置变流机组额定参数的协——用GB/T32593—2016代替IEC62590:20GB1094.1电力变压器第1部分：总则(GB1094.1—2013,IEC60076-1:2011,MOD)GB/T1402—2010轨道交通牵引供电系统电压(IEC60850:2007,MOD)GB/T3859.2半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-2部分：应用导则(IEC/TR60146-1-2:2011,MOD)GB/T32593—2016轨道交通地面装置变电所用电力电子变流器(IEC62590:2010,MOD)IEC61000-2-12:2003电磁兼容性(EMC)第2-12部分：环境在公共中压供电系统中低频传12:Environment—Compatibilitylevelspublicmedium-voltagepowersupplysystems—BasicEMCpublication]IEC62498-2轨道交通设备环境条件第2部分：地面电气装置(Railwayapplications—Envi-EN50329:2010轨道交通地面装置牵引变压器(Railwayapplications—Fixedinstallations—按变流机组的主要组成部件区分变流机组类型。图1和图2给出了不同类型的变流机组的原工2交/直变流机组交/交变流机组1:供电侧2:变压器输出3:交/直变流器输出输出5:牵引侧交流输出5:牵引侧直流输出注1:“输入”或“输出”的判断以电流流向为基准。注2:“n.a.”指不适用或不重要。3变流机组convertergroup牵引变压器tractiontransformer牵引变流变压器tranctionconvertertransformer4fn受控理想空载直流电压controlledidealno-loaddirectvoltage[GB/T2900.33—2004,定义555额定直流电压rateddirectvoltage当变流器的直流电流为额定值时，直流端子之间的直流电压应达到的平均值。变流机组处于电压UnL时，变流机组牵引侧正弦空载方均根电压。标称电压nominalvoltage用于标志或识别变流机组电压的合适近似值。牵引变压器绕组的额定功率ratedpowerofawindinginatractiontransformer绕组的表观功率和绕组的额定电压一起决定了绕组的额定电流，绕组的表观功率由电压和电流的基波分量决定。变流机组供电侧额定电流ratedcurrentonthesupply-sideoftheconvertergroup由绕组的额定功率Sm.和额定电压UnL.计算得出的流过变流变压器一次绕组线端子电流基波分量变流机组供电侧基本电流basiccurrentonthesupply-sideoftheconvertergroup在变流机组连续带负载和过载已持续很长时间的条件下，通过牵引变流变压器一次绕组线端子电流基波分量的方均根值。变流机组供电侧额定工作电流ratedservicecurrentonthesupply-sideoftheconvertergroup流过牵引变流变压器一次绕组供电侧电流的方均根值(包含所有谐波成分，其基波分量是额定电流变流机组供电侧基本工作电流basicservicecurrentonthesupply-sideoftheconvertergroup假设变流机组连续带负载和过载已持续很长时间，通过降压牵引变压器一次绕组线端子工作电流6变流机组输出端或中间基本直流电流basicd.c.currentontheoutputorintermediatesideofa计算因数见表2。变流机组牵引侧额定交流电流rateda.c.cW78UNa——额定直流电压。UN——变流器供电侧额定交流电压。Vp——负载侧阻性直流电压降(以Vp——总阻性直流电压降(以Ua的百分数表示牵引变流机组牵引侧的输出电压等级范围应根据GB/T1402—2010规定的接触网电压限值来如果牵引变流变压器的变流器为电联结9,应考虑牵引变流变压器两个次边绕组的均流影响(见9器交流输入侧的谐波为理想模型时的计算因数理论值。整流器的电联结见GB/T32593—2016和EN50329:2010。从表1选用的计算因数适用于交流电压峰值等效为直流电压的逆变器，如采用其他和开关设备。变流器的基本(输出)电流是计算的基础，表2给出了标准工作制等级下变流器的基本电定电压的1/2;对于变流器(与变压器串联),电联结9对应的输入电流是电联结8对应的输入电流的电联结13阀联结48971891-1121或1121注1:电联结号见GB/T3859.2。注2:K₁是牵引变压器的匝比。注3:K₁2是供电侧和牵引侧两个变压器的综合匝比。注4:功率因数比值业见3.3.24。注5:对于供电侧和牵引侧都存在交流电流的组合，执行列8.2和10.1,只适用于交流电峰压的最简单的逆变器。工作制等级IVVV1表3给出了检验变流机组设计的试验项目(补充或研究性试验)。123固有电压降的测量4流电流变化时同时测量直流电流和直流电压。变流机组应采用供电侧额定工作电压Um供电，在直流件下的内部电压降。如果没有对电流小于过渡电流(见GB/T32593—2016)情况设置防止电压升高的不控型牵引变流机组常用的电联结是电联结8、电联结9和电联结12(见表1)。本附录给出了测不控型变流器的特性可用空载电压Uao和短路点间的曲线表示(见图A.1)。此曲线仅给出了电流——约定空载电压值Uao(Ud≈Ud); Ia/Issmax对于6脉波整流机组特性，可同时使用表A.1与图A.2。于6脉波三相桥接线方式的整流机组(电联结8)。对于耦合系数K≈0的12脉波整流机组特性，同时使用表A.1与图A.2。对于二次绕组紧密耦合的12脉波整流机组(耦合系数K≈1)特性，同时使用表A.1与图A.3。表A.1的步骤1～步骤5给出了整流机组输出端故障时，电压特性确定和短路电流稳态值/暂态峰值计算方法。表A.1的步骤6～步骤10给出了在给定负载阻抗情况下，电压特性确定和短路电流稳态的电阻、平波电抗器/电流上升限制电抗器的电感值。表A.1的步骤11描述了短路电流的初始电流上升率di/dt₁=0确定方法。表A.1的步骤12描述了线性电压降范围的测量方法。——整流机组的基本直流电流Igd;——空载直流电压Ua——变压器短路电压的电感分量exB;——耦合系数K(仅指12脉波整流机组，见表A.1的注5和EN50329:2010中1.3.16)。1在表Iba/Issmax画一垂线。dxB=0.5Xexs(见图A.2)dxp=0.26×ep(见图A.3)2在步骤1中绘制的垂线上标注dB。10×dB点3从0点至在步骤2中标注的点绘制一条直线。此直线与La=一曲线间的距离给出了整流机特性；低于此线与横坐标轴的距离给出了电阻压降；La=0曲线和Ua间的距离给出了感性压降。计算IBa下的UNa。4步骤3中绘制的直线与La=0(等同于T。=一)曲线的交点给出了的比值5步骤3中绘制的直线与La=0(等同于T。=0整流机组输出端完全短路的情况下，短路电流暂态值与Issmax的由于直流电流有纹波，此值乘以1.05得到短路电流峰值Iss6引入负载电阻Rd。计算全部相关电阻压降VDt。将此值乘以10并在10×Ipa/Issmax垂线上标注此点7绘制一条直线从0点至在步骤6中标注的点8步骤7中绘制的直线与La=0(等同于Te=)曲线的交点给出了在直流侧有负载电阻Ra时的故障情况下，短路电流持续值Iss与9步骤7中绘制的直线与La=0(等同于T₆=0)曲线的交点给出了在直流侧有负载电阻Ra时的故障情况下，短路电流暂态值与Issmax的比值。由于直流电流有纹波，此值乘以1.05得到短路电流峰值Iss引入负载电路的时间常数T。步骤7中绘制的直线与T。曲线的交点表示了在给定时间常数T。和直流侧有负载电阻Ra时的故障情况下，给暂态值与Iss的比值。由于直流电流有纹波，此值乘以1.05得到短路电流峰值Iss应用变压器电感L,和负载侧电感La,可计算Idinmax=0.45×Issm.(见图A.2)Idinma=0.35×Issma(见图A.3)注1:em可计算为变压器负载损耗与额定功率的比值，e可假设近似等于0.1XexB。注2:馈电网的短路电压可被认为是电网相关短路电压ex与变压器短路电压exB之和。注4:整流机组的电阻值可假设为1mQ,整流机组的电气时间常数可假设为10ms。注5:变压器的二次绕组紧密耦合，其耦合系数值K的范围在0.90和0.93间，如果变流变知，可采用K=0.9计算。注6:图A.2和图A.3中的时间常数T,比例取决于额定频率值：西0图A.2变压器绕组无磁耦合(K=0)的6脉波(三相桥式)整流机组和12脉波整流机组的外特性0图A.3变流变压器二次绕组紧密耦合(K≈1)下12脉波整流机组的外特性与A.3变压器绕组无磁耦合(K≈0)的6脉波(三相桥式)或12脉波整流机组示例实例示范了一种典型电车整流机组的电压降和短路电流确定方法。表A.2中的参考点和线可在———T.=10ms。表A.2变压器绕组无磁耦合(K≈0)的6脉波(三相桥式)或12脉波整流机组，应用表A.1的示例公式1在In/Issmax处画一垂线[线1]。2在10×Isa/Issmx处画一垂线。在此线上标注10×ds点[点2]3从0点至点2画一条直线[线3]。Ua30%=[100%—3×(dn+dm4路的情况下，短路电流持续值Is与Iss5完全短路的情况下，短路电流暂态值与Issmax的6在IBa下，计算负载端的相对电阻压降Vo。计算全部相对电阻压降VDt。在10×Ind直线上标注10×Vot值[点6]7从0点至点6画一条直线[线7]8障情况下，短路电流持续值Iss与Issmax的比值[点8]9的故障情况下，短路电流暂态值与Issmax的比值[点9]。由于直流电流有纹波，此值乘以1.05得到短路电流峰值IsIss=1.05×1.16×Issmx=14065A引入负载电路中时间常数T.。线7与Te=10ms曲线的交点[点1路电流暂态值与Issmax的比值。由于有直流电流纹波，此值乘以1.05得到短路电流峰值IsIss=1.05×1.03×Issmx=12488A电流上升率di/dtt=0La=10×10-³s×10×10-³Q=0.1线性压降范围：在Ia/Issmx至0.45前，电压降是线性的Ua/UUa/U00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.B0375A.4变流变压器二次绕组紧密耦合(K≈1)的12脉波整流机组示例实例给出了一种典型干线整流机组的电压降和短路电流确定方法的示例。表A.3中的参考点和线可在图A.5中查阅。——Ip=1600A;——Ua=3600V;——EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up10(2),1)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up10(%;),2)——-K=0.92。1计算dxn和dB。在Ia/Igsmax处画一条垂线[线1]。2在10×Ipa/Issmax处画一条垂线。在10×Ip线上标注10×dn点[点2]3从0点至点2画一条直线[线3]。特性。UNa=[100%一(dp+dn)]×Ua4完全短路的情况下，短路电流持续值Iss5线3中与La=0曲线的交点给出了短路电的比值。由于直流电流有纹波，此值乘以1.05得到在整流机组输出端完全短路的情况下的短路电流峰值Igs未应用线性压降范围：在Ia/Issmax至0.35前电压降是线性的2Ia/Issmax00.8-3.98一0.403图A.5变压器绕组紧密耦合(K≈1)的12脉波整流机组需注意牵引变压器励磁电流对变流器系统整体功率因数的影响，励磁电流约占额定电流的1%,在满载时会引起约0.05的功率因数变化。在采用晶闸管替代二极管的变流器中，功率因数与控制相关，B.2整流器基波电流和功率因数的变化关系分析 ;B.2.2.1对于电联结8第一工作区是指重叠角u<60°的运行区间，对于电联结9和电联结12第一工作区是指重叠角u<30°的运行区间。B.2.2.3该结论对于表1的电联结8有效，但对于次边绕组不耦合的电联结9和电联结12也可认为有B.2.2.4对于次边绕组紧密耦合的电联结9和电联结12,kd<0.127。B.2.2.6该公式对电联结8和电联结9有效，对于电联结12需乘2,且由于不完全是非线性，会存在很B.2.2.8非线性的影响不超过0.1%。B.2.3第二工作区该工作区仅对次边绕组紧密耦合的电联结9和电联结12有实际意义。请注意当电流为0.2×Inp时，功率因数可达0.低至0.9左右。桥间限流电抗器C.1概要但如果短路阻抗较高，两个次边绕组间感抗很小，应设置桥间电抗器限制环流到合理范围。C.2电压和电流Ia₀Ia桥间限流电抗器的电压和电流标示在图C.1中。直流输出电压为交流输入电压