2023永磁风力发电机变流器组技术规范

永磁风力发电机-变流器组技术规范II目 次前言 II1范引文件 1语定义 2术求 5型、式基求 5使条件 6产性要求 7验法 14试要求 14功试验 16验查目验则 25检试项目 25机检试内容 25型试验 26现交试和项目 27判规则 27志包、输管 277.1标志 27接标识 28运及管 29随文件 30质保期 31PAGEPAGE1永磁风力发电机-变流器组技术规范范围本文件规定了永磁风力发电机（以下简称“发电机”）—变流器组的相关术语及定义、技术要求、试验方法等。本文件适用于永磁风力发电机—变流器组（以下简称“发变组”）。对特殊要求，可由用户与制造厂协商。（GB/T191包装储运图示标志GB/T755旋转电机定额和性能GB/T1029－2005三相同步电机试验方法GB/T2423.1－2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T2423.2－2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2900.25－2008电工术语旋转电机GB/T2900.33－2004电工术语电力电子技术GB/T2900.53－2001电工术语风力发电机组GB/T3797—2016电气控制设备GB/T3859.1－2013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/T4208－2017外壳防护等级（IP代码）GB/T4942－2021旋转电机整体结构的防护等级（IP代码)分级GB/T10068－2020轴中心高为56mm及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值GB/T10069.1－2006旋转电机噪声测定方法及限值第1部分：第1部分：旋转电机噪声测定方法GB/T10069.3－2008旋转电机噪声测定方法及限值第3部分：噪声限值GB/T12668.2－2002调速电气传动系统第2部分：一般要求低压交流变频电气传动系统额定值的规定GB/T12668.3－2012调速电气传动系统第3部分：产品的电磁兼容性标准及其特定的试验方法GB/T13422－2013半导体电力变流器电气试验方法GB/T14048.1—2012低压开关设备和控制设备第1部分：总则GB/T14549－1993电能质量公用电网谐波GB/T14711—2013中小型旋转电机通用安全要求GB/T18451.1－2012风力发电机组安全要求GB/T19963.1—2021风电场接入电力系统技术规定第1部分：陆上风电GB/T20160－2006旋转电机绝缘电阻测试GB/T20320－2013风力发电机组电能质量测量和评估方法GB/T20626(所有部分)特殊环境条件高原电工电子产品GB/T20641－2014低压成套开关设备和控制设备空壳体的一般要求GB/T25389.2－2018风力发电机组永磁同步发电机第2部分：试验方法\hGB/T26680－2011永磁同步发电机技术条件GB/T36994—2018风力发电机组电网适应性测试规程GB/T36995—2018风力发电机组故障电压穿越能力测试规程JB/T5777.2－2002电力系统二次电路用控制及继电保护屏（柜、台）通用技术条件JB/T7836.1－2005电机用电加热器第1部分：通用技术条件JB/T10500.1—2005电机用埋置式电阻第1部分：一般规定、测量方法和检验规则NB/T31012－2019永磁风力发电机技术规范NB/T31015－2018永磁风力发电机变流器技术规范GB/T2900.25—2008，GB/T2900.33—2004，GB/T2900.53—2001,GB/T3859.1—2013,NB/T31012—2019和NB/T31015—2018界定的以及下列术语及定义适用于本文件。3.1拖动机driver与永磁发电机转子相连接的机械传动部件，一般指风机叶轮、齿轮箱或电动机等。3.2永磁风力发电机组permanentmagnetwindturbinegeneratorsystem采用永磁同步发电机的风力发电机组。3.3永磁风力发电机-变流器组permanentmagnetwindturbinegenerator-converterset；GCS由永磁同步风力发电机和全功率变流器共同组成的风力发电组件。以下简称“发变组”。3.4发变组输出端GCSoutput发变组与并网变压器之间的连接端口。3.5发变组输入端GCSinput发变组与拖动机之间的连接端口。3.6发变组效率GCSefficiency发变组输出端有功功率与输入端有功功率的比值，用百分数表示。发变组效率公式为：式中：——发变组效率；

100% (1)PinPout——发变组输出有功功率；Pin

——发变组输入有功功率。3.7发变组输出端功率因数powerfactorofGCSoutput发变组输出端有功功率与视在功率的比值。功率因数公式为：式中：𝑐𝑜𝑠𝜑——功率因数；𝑃——发变组输出端有功功率；𝑆——发变组输出端视在功率。3.8

𝑐𝑜𝑠𝜑=𝑃×100%(2)𝑆总谐波畸变率totalharmonicdistortion；THD 1Q2Q2Q21THD

(3)式中：Q1——基波有效值；Q——总有效值，可代表电流或电压。影响更复杂。nnQ2hh2Q21THD

(4)式中：h——谐波次数；Qh——h次谐波分量的有效值。注：偶次含量（次数h仅为偶数）称为偶次谐波畸变率，奇次含量（次数h仅为奇数）称为奇次谐波畸变率。3.93.9PAGEPAGE4发电机的电压调整率voltageregulationofagenerator由于负载变化而引起的电压变化，定义为：U=U0UN100%……………… (5)UN式中：U0——热态下，空载时额定转速下的电压；UN——额定负载（额定转速、额定功率因数、额定电流）时的电压。3.10发变组额定运行条件ratedoperationcondition3.11过载能力overloadcapability在规定的时间段内供给而不会超过规定限值的最大基波电流方均根值。3.12发变组电网适应性gridadaptabilityofGCS3.13发变组低电压穿越能力lowvoltageridethroughcapabilityofGCS3.14发变组高电压穿越能力highvoltageridethroughcapabilityofGCS3.15发变组惯量响应inertiaresponseofGCS当电力系统频率快速变化时，发电组响应于系统频率变化率快速调整自身有功功率的功能。注：用于缓解系统频率快速变化。PAGEPAGE103.16发变组一次调频primaryfrequencyregulationofGCS当电力系统频率偏离额定值时，发变组响应于系统频率偏差快速调整自身有功功率的功能。注：用于降低电力系统频率快速变化。3.17公共连接点pointofcommoncoupling；PCC发变组经过变压器接入公用电网的连接处。发电机的型号及其含义应与\hNB/T31012—2019的规定一致。NB/T31015—2018发变组额定功率一般根据风力发电机组额定功率确定，数值参照GB/T26680的规定。一般情况下发变组的电网侧电压等级应符合NB/T31015—2018中4.1.2的规定。以连续工作制（S1）为基准的连续定额（见GB/T755）。发电机定子绕组出线接头数目通常为3N个（N为1、2、3...）；在出线端上，定子绕组时间相序按电机旋转方向依次确定，标记为U、V、W，可以采用三相或多相绕组的输出端子。（GB/T755）热分级发变组中发电机的定子绝缘系统应采用155（F）级及以上耐热等级。变流器电抗器绝缘系统应采用180（H）级及以上耐热等级。发变组可采用空冷、液冷或混合冷却方式。发电机外壳防护等级应满足风力发电机组的要求，并符合GB/T4942.1—2021中的规定；变流器符合GB/T4208－2017中有关的规定：IP21；IP54。注：如用户有特殊要求，由制造商与用户协商确定。GB/T18451.1—2012第10发变组应在规定的冷却环境条件下工作：a）工作环境温度：——常温型发变组：－20℃～＋45℃；——低温型发变组：－40℃～＋45℃。b）空气相对湿度：≤95％（20℃以下时）；c）海拔高度：≤2000m；d）对气候条件和使用场所参见GB/T20626。主要包括使用气候条件，发变组应在如下大气环境下进行试验：a）环境温度：-5℃～40℃；b）相对湿度：≤95%（20℃以下时）；c）大气压力：86kPa～106kPa。a）发电机和变流器的绝缘结构、电压等级和电压调整率相匹配；b）电网频率变化范围：46.5Hz～51.5Hz；10％；2e）5由用户与制造商协商确定。GB/T3797—20167.2、GB/T20641－20143797—2016中6.7、GB/T20641－2014发变组中的变流器应具有防触电措施，参照JB/T5777.2－2002的5.12规定。绝缘NB/T31012－20.2.21000V时，1000V1000Ω。1000V1MΩ。250V1MΩ。11。表1介质度验压级 位：kV额定电压U试验电压U≤0.12510.125＜U≤5＜U≤0.520.5＜U≤1.11＋2U1.1＜U≤3.63U额定电压U试验电压3.6＜U≤384＋1.8U50Hz、历时1minGB/T3859.1－2013的要求进行选择。试验过程中，任一被试电路施加电压时，其余电路等电位互联接地。电气间隙和爬电距离GB/T14048.1－2012中7.1.4GB/T14711-2013中第111.5%。发变组在110％的额定负载下，持续运行时间不应少于1小时，发变组应无损坏并能正常工作。注：本文件仅规定了最低过载能力的限值，如不能满足要求可由制造商与用户协商确定。（THD）GB/T20320－2013中7.45GB/T14549—1993GB/20320—2013中7.4GB/T14549—1993满足GB/T19963.1—2021的有关要求，超过此条件应与制造厂协商。故障穿越能力包括低电压穿越能力、高电压穿越能力和连续穿越能力,应满足GB/T19963.1—2021中第9章的有关要求。发变组应具备快速控制自身有功功率，提供惯量响应功能，应满足GB/T19963.1—2021中5.2的有关要求。发变组应具备快速控制自身有功功率，提供一次调频功能，应满足GB/T19963.1—2021中5.3的有关要求。效率在额定运行条件下，发电机效率不低于94%，变流器效率不低于97%，且发变组综合效率不低于91%。温升4.2GB/T755GB/T表2定子组铁温限值 位：K部 件测量方法155（F）级绝缘允许温升180（H）级绝缘允许温升定子绕组（5000kW及以上）埋置检温计法（ETD）/电阻法110/105130/125定子绕组（5000kW以下）埋置检温计法（ETD）/电阻法115/105135/125定子铁芯温度计（Th）或埋置检温计法（ETD）1051259580在额定运行条件下，待各元件热稳定后，变流器各部位的极限温升见表3。表3变流各位极温升 位：K部件和部位极限温升主电路半导体器件外壳温升和结温由产品技术条件或分类标准规定主电路半导体器件与导体的连接处裸铜：45，有锡镀层：55，有银镀层：70母线（非连接处）铜：35，铝：25按照GB/T19963.1-2021中7.1.2的规定，发变组应具有一定的功率因数调节能力，功率因数在±0.95du/dt（）du/dt（的du/dt1000V/us。额定运行条件时，发变组向电网馈送的直流电流含量不应超过其输出电流额定值的0.5%。发电机的电压调整率应与变流器相匹配，一般发电机电压调整率不应超过20%，但发电机输出电压不应超过变流器输入允许的最大电压。5（）发变组中电机电压实测值与额定电压容差为±10%。发变组中变流器保护功能应符合NB/T31015—2018的4.3.13的要求。发变组中的变流器应能承受GB/T12668.3—2012第5章规定的严酷等级的静电放电抗扰度试验。发变组中的变流器应能承受GB/T12668.3—2012第5章规定的严酷等级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验。GB/T12668.3—2012第6振动发变组中发电机进行刚性安装，振动限值应符合GB/T10068—2020的规定。超速发电机在设计上应能承受120%最高转速的运行，历时2min而不发生有害变形。噪声1mdB（A）GB/T10069.3—2008（meantimebetweenfailure,MTBF）发变组平均无故障运行时间不小于18000h。寿命发变组设计使用寿命不应少于20年。（）发变组在试验温度为45℃下稳定后，产品通电启动运行，持续运行时间为2h。产品通电到启动运行时间一般不超过2h，如用户有特殊要求，由制造商与用户协商确定。－20℃±3℃或－40℃±3℃2h。产品通电到启动运行时间一般不超过2h，如用户有特殊要求，由制造商与用户协商确定。3s2%试验环境条件符合4.2.2的要求。试验时，采用的电气测量仪器、仪表的准确度不应低于0.5级(绝缘电阻表除外)，测量非工频、非正弦电量时宜采用宽频数字测量仪。电流传感器、电阻测量仪的准确度不应低于0.2级，转矩测量仪的准确度不应低于0.5级，转速表的准确度不应低于0.1级，温度计的误差不大于土l℃。2（（33说明：1—被试发变组输出端2－被试发电机和变流器连接点3—被试发变组输入端图2发变组试验平台）。相序指示器通过电压传感器接到被试发电机时，应注意电压传感器一、二次侧极性是否变化。GB/T4942—2021GB/T4208—2017检查壳体、外观、表面应无划伤、无变形，应符合4.3.1的要求。4.3.2检查发变组是否具有防触电措施，应符合4.3.3的要求。行；温度；

GB/T20160—2006外壳）GB/T3859.1—204表4绝缘阻的择 单：VUN绝缘电阻表规格UN﹤10005001000≤UN≤2500500～10002500﹤UN≤50001000～25005000﹤UN≤120002500～5000按GB/T1029—2005GB/T3859.1—2013的（试验电压按照表5的规定进行。表5绝缘阻验压级 ：V额定绝缘电压等级U试验电压U≤6025060≤U≤250500250﹤U≤100010001000﹤U≤1000025001000VJB/T10500.1—2005JB/T7836.1GB/T3859.1－2013中7.2150Hz1min注：当因电磁滤波元件的存在而无法施加交流试验电压时，也可以采用等效的直流试验电压，其值按表1试验电压2的 倍选取。2发电机的试验方法按照GB/T25389.2—2018中5.3、5.4规定进行。GB/T14048.1－2012GB/T14711—2013按NB/T31012—2019的6.2.2规定测量。2NB/T31012—2019中6.2.52NB/T31015—2018中1h注：本文件仅仅规定了最低过载能力的限值，如不能满足要求可由制造商与用户协商确定。（THD）试验参考GB/T13422—2013中5.3.8的规定，并按图2所示，至少应在发电机最低转速、额定转速、最高转速的相应功率下，测定发变组输出端（1）的电流畸变率，符合GB/T20320—2013的7.4规定。试验参考GB20320—2013的测试方法进行。GB/T36994—2018按照GB/T36995—2018测试在额定电压条件下保持发变组正常运行，调节测试装置输出频率从50Hz开始，按照GB/T19963.1—2021中5.2GB/T36994-2018中8.3.2GB/T19963.1—2021中5.2.43测试在额定电压条件下保持发变组正常运行，调节测试装置输出频率从50Hz开始，按照GB/T19963.1—20215.3GB/T19963.1—2021中5.3.5有功功率/kWP1ts0 t0

时间/s说明：P0—有功初始值；P1—有功目标值；t0—频率变化起始时刻；t1ts—响应时间，ts%。

图3响应时间判定曲线试验可结合5.2.3，并参考GB/T13422—2013中5.1.10的规定。试验时，被试电机被陪试变流器-（被试发变组在试验状况下的效率按公式（6）计算:100% (6)P1式中:η——发变组的效率；P2——变流器的输出有功功率，kW；P1——发电机的输入有功功率，kW。被试电机效率按公式（7）计算：式中:'——被试发电机的效率；

'100% (7)P1P1——被试发电机的输入有功功率，kW（对拖法时，被试电机和陪试电机工况相近，假定负载铜耗以外的损耗两机相同，可计算出P1）；P3——被试发电机的输出有功功率，kW。被试变流器效率按公式（8）计算：100% (8)P3式中:''——被试变流器的效率；P2——变流器的输出有功功率，kW；P3——被试发电机的输出有功功率，kW。25(92℃式中:

(25)

100%……(9)η（25）——冷却介质温度25℃时的发电机效率；(5)2(5)（1）P

P3I2R(a25a

……………(10)式中：

1(25) 1 a

kaP1——电机的输入有功功率，kW；Ia——效率测定时的电枢相电流，A；Ra——效率测定时电枢绕组一相的直流电阻值，Ω；Δθa——效率测定时电枢绕组温升值，K；θa——效率测定时电枢绕组温度，℃；k——导体材料在0℃时电阻温度系数的倒数，铜绕组取235。NB/T31012—2019中NB/T31015—2018中5.3.10NB/T31012—20注：当发电机不能通过直接加负荷时，温升试验可通过稳态短路试验完成。GB/T13422－20135.1.93）。GB/T13422－20135.3.112指标。注：当电网侧功率因数的调整能力不能满足要求时，可由制造商与用户协商确定，但用户必须服从制造商的意见。du/dt试验按照NB/T31015—2018中5.3.26规定的方法进行。在额定运行条件下，测量变流器输出交流电流中的直流电流含量，其值应符合4.3.16的规定。利用图2所示试验平台，拖动机拖动被试发电机调节到额定负载（额定功率、额定转速、额定功率因数）测定发电机的负载电压，并根据5.2.3测定的空载电压计算发电机电压调整率。电压调整率应满足4.3.19的规定，发电机的空载电压不应超过变流器输入允许电压最大值。试验按照NB/T31012—2019中6.2.9规定的方法进行。试验按照GB/T25389.2—2018中5.8规定的方法进行。试验按照NB/T31015—2018中5.3.13规定的方法进行。GB/T12668.3—20125.3.22kV5kHz输入1kV5kHzGB/T12668.3—20125.1.1B按照GB/T12668.3—2012中5.3.2（4kV8kVGB/T12668.3—2012中5.1.1B试验按照GB/T12668.3－2012规定的方法进行。振动的测定按GB/T10068—2020规定的方法进行。试验采用单台电动机法或者发电机法。试验时的转速应在型式试验的全转速范围内进行，不超过额定转速。如无其他规定，超速试验允许在冷态下进行。超速试验可根据具体情况选用电动机法(提高电源频率)或原动机拖动法。1202min。1.3UN1m变流器发出的噪声。声级计测量采用A80dB（A声级）。10dB3dB-10dB6表6背景噪声测量结果修正表差值dB34～56～10修正值dB-3-2-1发电机噪声测量按照GB/T10069.1—2006规定进行。）GB/T2423.2－200845℃±222hGB/T2423.1－200820℃±3℃（常温型）或者－40℃±3℃（低温型）下稳定后，产品通电启动运行至额定功率，持续运行时间为2h。试验结束后再恢复至常温2h后，发变组仍能正常工作。A A AK陪试电机被试电机A A AK陪试电机被试电机陪试变流器U.I.P图6短路试验线路图陪试变流器U.I.P15试验前，应测定绕组对机壳及相互间的绝缘电阻。（3m），该部分试验可与用户协商，根据发变组具体情况，制造商和用户共同完成。每套发变组需经检验合格后才能出厂，并应附有检验合格证。312型式试验项目包括检查项目的全部，且增加内容见表7。表7出厂检验和型式检验项目序号项目名称型式试验出厂试验技术要求试验方法1相序检查√—.42防护等级√—.53结构及外观√√.7.14电气连接√√.7.25防触电措施√√.7.36绝缘√√.17定子绕组直流电阻偏差√√.28负载控制功能√√.49发变组过载能力√—.510总谐波畸变率（THD）√—.611分次谐波电流分量√—.712电网适应能力√—.813故障穿越能力√—.914惯量响应试验√—.1015一次调频试验√—.1116效率√—.1217温升√—.1318功率因数√√.1419电压变化率√—.1520直流电流含量√—.