GBT 32593-2016 轨道交通 地面装置 变电所用电力电子变流器

IGB/T32593-2016 Ⅲ 1 1 2 23.2臂和联结 2 4 53.5换相特性 53.6额定值 83.7负载能力 9 93.9等效结温的有关定义 3.10冷却 4半导体电力设备和阀器件的应用 4.1牵引供电电力变流器和阀器件的分类 4.2基本符号 5工作条件 5.1冷却方式的标志符号 5.2环境条件 5.3电气工作条件 6变流器及系统 6.1电联结 6.2计算因数 6.3损耗和效率 6.4功率因数 6.5直流电压谐波分量 6.7变流器额定值 6.8机械特性 7试验 25Ⅱ附录A(资料性附录)所需信息 29附录B(资料性附录)通过等效结温计算确定承受电流能力 索引 40Ⅲ本标准使用重新起草法修改采用IEC62590:2010《轨道交通地面装置变电所用电力电子变本标准与IEC62590:2010存在技术性差异，这些差异涉及的条款的页边空白处用垂直单线(|)进行标示。本标准与IEC62590:2010的技术性差异为：●用GB/T2900.33代替IEC60050-551:1998;●用GB/T2900.36代替IEC60050-811:1991;●用GB/T3859.3代替IEC60146-1-3;●用GB/T3859.4代替IEC60146●用GB/T17950代替IEC60146-6:19●用GB/T24338轨道交通电磁兼容(所有部分)代替IEC62236(所有部分),两项标准◆GB/T24338.1—2009轨道交通电磁兼容第1部分：总则(IEC62236-1:2003,◆GB/T24338.2—2011轨道交通电磁兼容第2部分：整个轨道系统对外界的发射◆GB/T24338.3—2009轨道交通电磁兼容第3-1部分：机车车辆列车和整车◆GB/T24338.4—2009轨道交通电磁兼容第3-2部分：机车车辆设备(IEC62236-3-2:2003,MO◆GB/T24338.5—2009轨道交通电磁兼容第4部分：信号与通信设备的发射与抗◆GB/T24338.6—2009轨道交通电磁兼容第5部分：地面电源装置与设备的发射修改了规范性引用文件IEC60271,用IEC62498代替，因为IEC62498是轨道交通专用的环 修改了表4中对变流器电流能力试验方式，与GB/T3859.1的变流器电流能力试验方式 删除了第2章中IEC62236-5:2008,因为已整体引用了GB/T24338所有部分GB/T1402轨道交通牵引供电系统电压(IEC60850:2007,MOD)GB/T3859.1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/T3859.2—2013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GB/T3859.3半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-3部分：变压器和电抗器GB/T17950半导体变流器第6部分：使用熔断器保护半导体变流器防止过电流的应用导则GB/T18039.4电磁兼容环境工厂低频传导骚扰的兼容水平(GB/T18039.4—2003,GB/T25890.7轨道交通地面装置直流开关设备第7-1部分：直流牵引供电系统专用测量、控制和保护装置应用指南(IEC61992-7-1:2006,IDT)GB/T32350.1—2015轨道交通绝缘配合第1部分：基本要求电气和电子设备的电气间隙2tiontransformers)[GB/T2900.33—2004,定义55[GB/T2900.33—2004,定义55[GB/T2900.33—2004,定义551-12-[GB/T2900.33—2004,定义551-15-3[GB/T2900.33—2004,定义551-15-(变流器的)单拍联结single-waycon[GB/T2900.33—2004,定义(变流器的)双拍联结double-wayconnection(ofaconver[GB/T2900.33—2004,定义551-15-4[GB/T2900.33—2004,定义551-12-[GB/T2900.33—2004,定义551-12-[GB/T2900.33—2004,定义551-12-5[GB/T2900.33—2004,定义55借助一个或多个辅助臂的连续换相，实现由一个主臂到另一个主臂或返回到原臂的一系列换相[GB/T2900.33—2004,定义55[GB/T2900.33—2004,定义55[GB/T2900.33—2004,定义556[GB/T2900.33—2004,定义551-16-03]重叠角angleofoverlapu[GB/T2900.33—2004,定义551-16-06][GB/T2900.33—2004,定义551-16-08]q[GB/T2900.33—2004,定义551-17-03]pα[GB/T2900.33—2004,定义551-16-7βy8fn9受控理想空载直流电压controlledidealno-loaddirec约定空载直流电压conventionalno-loaddirectyolta受控约定空载直流电压controlledconventional理想空载峰值电压idealcrestno-loadvoltage过渡电流transitioncu直流电压调整值directvoltagedrop(regulation)[GB/T2900.33—2004,定λ基波功率因数(位移因数)powerfactorofthefundamentalwaveordisplacemantfactor热阻thermalresistance瞬态热阻抗transientthermalimpendance为下述a)与b)之商：0从变流器中把热量从热源转移到热交换器的液体(例如水)或气体(例如空气),再由冷却媒质将热2)可控整流器。Ia——直流电流(任意指定值);INe—变频器牵引侧额定电流；K——耦合因数；p——脉波数；Ua———直流电压(任意指定值);理想空载直流电压Ua计算基于换相的两相间电压U、换相数q和直流侧串联换相组数s,用下式1)若在整个控制范围内直流电流连续，则：2)若变流器负载为纯阻性，:U5.1冷却方式的标志符号冷却媒质或热转移媒质矿物油O绝缘液(非矿物质油或水)LG水W空气AP自然循环(对流)N强迫(但不专门配置驱动装置)E强迫(但具有驱动装置)F蒸发冷却V最大值范围：-5℃~+40℃。室内变流器应耐受污染等级PD3A(见GB/T32350.1—2015中表A.4)。——垂直方向加速度峰值5m/s²,持续时间30s;仅用空气作为冷却媒质或热转移媒质时，正常海拔不超出1000m。对于工作海拔超出1000m但果基础上降低1%使用，强迫冷却的变流器在电流能力检验结果基础上降低1.5%使用。牵引供电网络的工作条件应参考GB/T24338.6、GB/T32350.1—2015和GB/T1402。计算方法指导见GB/T3859.2—1993。短时(0.5周波～30周波)允许偏差：±15%。 UwMUwM应尽可能对电网系统的各瞬态特征参量作出规定(见图3):a)变流器端子处可能出现的瞬态能量(J);e)峰值50%处的宽度(μs)。频率范围见GB/T1402。通常的范围见GB/T1402。流供电的变压器。12脉波变流器或双重6脉波变流器，均需要变压器有移相30°电角度的两个次级绕阀联结pq网侧电流因72218639336363注：带有桥间电抗器的联结方式9通常与低漏磁通、耦合因数K>0.9的并有两个次级绕组用(见EN50329)。当耦合因数K<0.2时，联结方式9可不使用桥间电抗器，如二次压器，或者四绕组变压器，或有不同矢量组合的两套独立三相组变压器。这些情况下dB/exp=0.5.6.2计算因数6.2.1网侧电流因数假设直流电流平滑且交流电流为矩形波，网侧电流方均根值I,与直流电流Ia的比值见表3。6.2.2电压调整值表3给出比值：dxtB——额定负载时由变压器换相电抗产生的感性直流电压调整值，用对Ua的标幺值表示；ex——短接次级绕组，当变流器组阀侧电流达到额定电流值I时所测得的变压器阻抗电压的感性分量，用额定交流电压的百分数表示。只有对换相数q=3的联结形式，才可用三相变压器的ex计算感性直流电压调整值dxiB。如果脉波数p=12或更多，dx和exB的比值取决于变压器的初级电抗和次级电抗之比，此时可用图给出外部特性。如果买方对低于过渡电流的情况下的电压有要求，标书中应体现。6.3损耗和效率效率可通过计算内部损耗的方法来确定，也可在额定负载条件下直接测量交流和直流的功率来确定。如果买方需要对损耗进行测量，则应在订货规范中注明。损耗的允许偏差为保证值的+10%。6.3.2包括的损耗确定效率时应包括下列损耗：a)装置的内部损耗，例如半导体阀器件、熔断器、均压器、均流器、阻容阻尼电路和浪涌电压吸收器等的损耗；b)变压器与晶闸管或二极管装置之间的限流和均流电抗器、传感器及桥间电抗器的损耗；c)除非另有规定，风机、泵及继电器等辅助部d)电路中环流所产生的损耗；e)触发装置(如有)消耗的功率。6.4功率因数由于电网换相变流器的网侧电流中含有谐波分量，所以其功率因数有总功率因数(λ)和基波功率当脉波数大于6时，总功率因数和位移因数的差别不大；但当脉波数较小时，两者的差别明显。一般情况下，多相变流器的功率因数指额定条件下的基波功率因数或位移因数，只有在合同或有关文件专证值。fh,dc=k×p×f,k=整数(1或2或…n)牵引供电变流器应符合GB/T24338(所有部分)的抗扰要求和发射限制要求。如有更多要求，买由买方或第三方完成的，交流和直流电力电缆、辅助控制电缆、滤波装置等的布线，应符合GB/T24338.6的技术要求和变流器供应商的要求。变流机组的抗扰发射测试应和变压器一起作为整工作制等级变流器电流能力(相关值以Ipa为基准单位)典型应用注IVVV表4(续)工作制等级典型应用注V累计干线累计干线累计买方应提供变流器的基本直流电流和工作制等级。如果表4中没有合适的标准工作制等级可供选工作制等级以电流额定值和持续时间规定了变流器的电流能力和测试条件。表4提供了一些标准买方另行规定的工作制等级应取名为等级X。——以基本电流Ipa持续工作；对于并联联结(联结方式9)的12脉波变流器，两个三相桥间的不平衡电流不超过Ia的±5%,应冗余度内R没有立刻发生不良影响，维持原有工作能力T部分功能受损(电流能力削弱)跳闸F因保护动作而中断工作D因器件损坏而中断工作6.9标志采用整体运输或者分解运输的变流器(见第1章)都应执行下列铭牌标志要求：b)变流器类型(见4.1.1);f)输入相数(或用DC标志);g)额定输入电压(逆变器则是额定输入直流电压);i)输出相数(或用DC标志);j)标称直流电压；m)短路能力；o)输出电压范围(如果输出电压可调);t)防护等级(IP代码);表6试验项目出厂检验√√√√负载试验√功率损耗测定√√√√√√√√附加试验只在协议中有要求时方进行功率损耗测定试验，见6.3.1。7.2.1.1.1绝缘试验用于检查一个完整组装单元的绝缘状况。一般情况下使用交流工频电压进行7.2.1.1.6如果因为电磁兼容(EMC)滤表7中给出的试验电压、电气间隙和爬电距离只适用于直接连接牵引电网的变流器。通过变压器与牵引电网隔离的变流器的绝缘特性可由供需双方协商确定。在7.2.1.2中的试验电压应按电气间隙注：对于额定绝缘电压3kV以下，按GB/T32350.1—2015中定义的过电压类别OV3确定3kV及以上，按过电压类别OV4确定。温升试验应在7.2.3负载试验中规定的试验条件下进行。若试验时环境温度低于规定的最高温试验电流应增加10%作为修正。应记录半导体器件可能出现最高温度的可测点的温升。根据测得的短时耐受电流试验应在7.2.3负载试验规定的试验条件下进行。变流器应先按7.2.5温升试验进不应发生损坏。并按7.2.2规定进行轻载试验以检验变流器功能正常。若变流器配有并联的冗余半导A.2.1采购规范e)不同于常规定义的绝缘要求(如有);j)变流器联结(见6.1);k)二极管失效的抗扰度；n)二极管温度监测装置的要求；不同于常规定义的环境及电气工作条件(见5.2及5.3)。a)外壳防护等级要求(见GB4208—2008);d)接地及连接设施；e)变流器的外壳或框架的接地方式(见6.8.2);h)安装细节。A.2.1.5试验a)标称直流电压；e)二极管的反向峰值电压；g)效率；h)冷却方式；j)设备维护的空间要求；m)符合买方要求的确认(见A.2.1)及任何不符合买方要求的列表；不同于常规定义的环境及电气工作条件(见5.2及5.3)。a)外壳防护等级要求(见GB4208—2e)变流器的外壳或框架的接地方式(见6.8.2);A.3.1.4试验b)基本直流电流；1)符合买方要求的确认(见A.2.1)及任何不符合买方要求的列表；b)冷却媒质的要求(例如空气);a)外壳防护等级要求(见GB4208—2008);A.4.2.1设备识别f)损耗；i)辅助电路及控制电路的额定电j)变流器组装尺寸；c)冷却媒质的要求(例如空气);(资料性附录)通过等效结温计算确定承受电流能力B.1概述等效结温计算是为确定变流器承受电流能力的依据。等效结温计算方法在B.3～B.6中说明。该方法的实现基于以下假设条件：a)计算等效结温仅依据所考虑的电力半导体器件的功率损耗；在其他条件，各半导体有其自身冷却媒质的传热途径，与堆或装置的其他功率损耗单元的传热途径无关；注1:这种情况不适用例如那些四象限装置，在该类装置中，属于正向和反向分组的电力半导体共用同一散热体。b)在等效结温和参考点之间的热阻或瞬态热阻抗与温度无关，温升和功率损耗之间是线性关系；注2:这种情况在自然循环(对流)时通常不能达到。c)半导体的功率损耗主要包括导电损耗、开通、关断和与电压相关的损耗。特别是在自换相变流器或大电流的电网换相变流器中，有可能需要考虑与电压相关的损耗。B.2施加于半导体器件的功率脉冲波形的近似用矩形波脉冲等效功率损耗选择：a)与实际功率脉冲峰值相同；b)调整脉冲的持续时间，给出与实际功率脉冲相同的平均值；这种功率损耗的近似方法适用于：c)电源频率的一周期，即等于一个变流器电路单元的导电周期；d)变流器负载是循环的，有数分钟的周期。□对于c);对于d)□b)图B.1功率脉冲波形的近似尸尸本方法是基于使用瞬态热阻抗曲线。假设功率损耗根据B.2近似的方形脉冲表示。在时间Tn,两这种情况下，等效结温与时间关系随交流电源电压的频率而功率功率7θ图B.2连续负载的等效结温计算B.4.1等效结温平均值的计算Oj(cavg)=O+Pang×Rh…O;=Oj(avg)+80;(图B.3)。功率功率7在时间tn的平均值等效结温用式(B.6)计算：负载条件负载脉冲列等幅负冲列[1]GB/T32579—-2016轨道交通地面装置变流机组额定参数的协调及其试验[3]IEC60050-441:1984InternationalElectrotechnicalVocabulary(IEV)—[5]IEC60050-601:1985InternationalElectrotecheration,transmissionanddistributi[6]IEC60146-2:1999Semiconduct[7]IEC60747(allparts)Semiconduc(阀器件)装置……………551-14-13…基本变流联结……………551-15-11………………变流器供电侧基本工作电流Igy…………3.6.8基本直流电流(额定电流)Id………………3.6.10升压和降压联结……换相组……………换相电压……………换相………………脉波数P……………换相电感……………换相缺口…………………511-16-06……3.5.5换相数q…………………511-17-03……3.5.8可控臂…………………………3.3.1受控约定空载直流电压Uoa……………551-17-18……3.8.4受控理想空载直流电压U………………551-17-16……3.8.2自然循环(对流)………………3.10.5约定空载直流电压Udo…………………551-17-17……3.8.3变流联结…………………551-15-10……冷却媒质……………………3.10.1畸变因数v…………………3.8.11直接换相…………………551-16-09……3.4.3直接冷却………………………(换流器的)双拍联结……………………551-15-13………………电扰动………………………3.11.1电力电子变流器…………55平衡温度……………………3.10.8熄断角γ……………………3.5.13强迫循环(强迫冷却)…………………………3.10.6GB/T32593—2016热转移媒质…………