半導體變流器 通用要求和電網換相變流器 第1-2部分：應用導則 現行
Semiconductor converters—General requirements and line commutated converters—Part 1-2:Application guide
標準號：GB/T 3859.2-2013
基本信息
標準號：GB/T 3859.2-2013
發布時間：2013-07-19
實施時間：2013-12-02
首發日期：
出版單位：中國標準出版社查看詳情>
起草人：陸劍秋、周觀允、蔚紅旗、蘇先進、李民英、馬永斌、孫丹峰、隋學禮、何寶振、楊艷秋、韓宇
出版機構：中國標準出版社
標準分類： 電力半導體期間、部件
ICS分類：整流器、轉換器、穩壓電源
提出單位：中國電器工業協會
起草單位：西安電力電子技術研究所、廈門科華恒盛股份有限公司、廣東志成冠軍集團有限公司、保定萊特整流器股份有限公司、蘇州電通電力電子有限公司、青島經濟技術開發區創統科技發展有限公司、臥龍電氣集團北京華泰變壓器有限公司、北京金自天正智能控制股份有限公司
歸口單位：全國電力電子學標準化技術委員會
發布部門：中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局 中國國家標準化管理委員會
主管部門：中國電器工業協會
標準簡介
本部分給出GB/T3859.1涵蓋的基本要求規范在不同情況下的應用導則,以使GB/T3859.1中的規定以可控的形態適應于特殊應用。為便于使用GB/T3859.1,在技術關鍵點處給出了背景信息。本部分主要涵蓋電網換相變流器。就現行標準不可能提供必要的資料而言,本部分本身不是規范(除非涉及某些輔助部件)。
標準摘要
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GB/T3859《半導體變流器》分為以下幾個部分: ———第1-1部分:基本要求規范; ———第1-2部分:應用導則; ———第1-3部分:變壓器和電抗器; ———第2部分:包括直接直流變流器的半導體自換相變流器。 本部分為GB/T3859的第1-2部分。 本部分按照GB/T1.1—2009給出的規則起草。 本部分代替GB/T3859.2—1993《半導體變流器 應用導則》。 本部分與GB/T3859.2—1993相比,主要技術變化如下: ———修改了標準名稱; ———調整了文本結構,使之盡量與IEC/TR60146-1-2:2011一致; ———刪除了“主題內容”,修改了“適用范圍”(見第1章,1993年版第1章); ———調整了“引用文件”(見第2章,1993年版第2章); ———調整并修改了“術語和定義”(見第3章,1993年版第3章); ———刪除了1993年版的第4章“變流器的標志”,相關內容在GB/T3859.1—2013中規定; ———修改了“變流器的應用領域”“變流器主要技術參數”“并聯和串聯聯結”和“環境條件與變流器安全運行”(見4.1、4.2、4.5和4.12,1993年版的5.1、5.2、5.4和5.11); ———增加了“變流變壓器和電抗器”和“過電壓保護”(見4.3和4.11); ———修改了“換相缺口”和“直流電壓的諧波含量”(見5.4.1和5.7,1993年版的6.5.1和6.4); ———增加了“故障電流保護”(見9.3); ———增加了“幾種過電壓保護措施”(見附錄A); ———刪除了“觸發裝置的抗擾性能”和變流器理想網側諧波電流的計算公式(1993年版的5.12和6.6.2.1); ———刪除了“環境溫度和冷卻媒質溫度高于規定值時變流器的運行”“變流器在高海拔地區使用時 電流容量的修正”和“變流器無露運行的溫度”(1993年版附錄A、附錄B和附錄C)。 本部分使用重新起草法修改采用IEC/TR60146-1-2:2011《半導體變流器 通用要求和電網換相變流器 第1-2部分:應用導則》。 本部分與IEC/TR60146-1-2:2011相比,在結構上增加了4條(3.4、4.11~4.12)和一個附錄(附錄 A),并將IEC/TR60146-1-2:2011中的4.2.1和4.2.3.1調整為4.2.1,4.2.3.2調整為4.2.2.1, 4.2.3.3調整為4.2.2.2,4.2.3.4調整為4.2.2.3,4.2.3.5調整為4.2.2.4,4.2.4調整為4.2.3, 5.10.1和5.10.2調整為5.10.1,5.10.3調整為5.10.2,7.4調整為4.10。 本部分與IEC/TR60146-1-2:2011的技術性差異及其原因如下: ———根據標準條文中的實際引用情況,增加了部分規范性引用文件(見第2章); ———增加了“有關諧波的術語”(見3.4); ———修改了“應用領域”和“與輸出有關的參數”(見4.1和4.2.2.2); ———增加了非均一聯結和不對稱控制適用的公式(見4.6.4.2); ———增加了“過電壓保護”和“環境條件對變流器運行的影響”(見4.11和4.12); ———表10中,變壓器缺口深度計算值更正為“0.0331”,網側缺口深度計算值更正為“0.0332”。 本部分做了下列編輯性修改:增加了資料性附錄A“幾種過電壓保護措施”。 本部分由中國電器工業協會提出。 本部分由全國電力電子學標準化技術委員會(SAC/TC60)歸口。 本部分起草單位:西安電力電子技術研究所、廈門科華恒盛股份有限公司、廣東志成冠軍集團有限公司、保定萊特整流器股份有限公司、蘇州電通電力電子有限公司、青島經濟技術開發區創統科技發展有限公司、臥龍電氣集團北京華泰變壓器有限公司、北京金自天正智能控制股份有限公司。 本部分主要起草人:陸劍秋、周觀允、蔚紅旗、蘇先進、李民英、馬永斌、孫丹峰、隋學禮、何寶振、楊艷秋、韓宇。 本部分所代替標準的歷次版本發布情況為: ———GB3859—1983、GB/T3859.2—1993。 |
標準目錄
| 前言 Ⅶ 1 范圍 1 2 規范性引用文件 1 3 術語和定義 1 3.1 有關變流器故障的術語 1 3.2 有關變流器產生的瞬態現象的術語 3 3.3 有關溫度的術語 3 3.4 有關諧波的術語 4 4 變流器及其系統的性能 5 4.1 應用領域 5 4.1.1 概述 5 4.1.2 變流系統和設備 5 4.1.3 供電電源調節(有源功率和無源功率) 6 4.2 主要技術參數 6 4.2.1 應給出的主要項目 6 4.2.2 其他信息 6 4.2.3 非正常運行條件 7 4.3 變流變壓器和電抗器 7 4.4 計算因子 7 4.4.1 概述 7 4.4.2 電壓比 12 4.4.3 變流器網側電流因數 12 4.4.4 變流器閥側電流因數 12 4.4.5 電壓調整值 12 4.4.6 磁路 13 4.4.7 功率損耗因數 13 4.5 并聯聯結和串聯聯結 13 4.5.1 閥器件的并聯聯結或串聯聯結 13 4.5.2 組件和設備單元的并聯或串聯 13 4.6 功率因數 14 4.6.1 概述 14 4.6.2 確定基波功率因數使用的文字符號 14 4.6.3 整流運行和逆變運行時,用于基波功率因數cosφ1N和無功功率Q1LN近似的圓圖 15 4.6.4 基波功率因數cosφ1 的計算 16 4.6.5 變流因數 17 4.7 直流電壓調整值 18 4.7.1 概述 18 4.7.2 固有直流電壓調整值 18 4.7.3 交流系統阻抗引起的直流電壓調整值 20 4.7.4 供需雙方應就變流器直流電壓調整值交換的信息 22 4.8 逆變狀態下的可靠運行 22 4.9 交流電壓波形 22 4.10 影響施加在變流器閥器件上的電壓的電路運行條件 23 4.11 過電壓保護 24 4.12 環境條件對變流器運行的影響 25 5 主要參數計算 25 5.1 運行參數的實際計算 25 5.1.1 概述 25 5.1.2 假設條件 25 5.1.3 初步計算 26 5.1.4 運行條件計算 26 5.2 變流器負載引起的供電系統電壓變化 28 5.2.1 基波電壓變化 28 5.2.2 電壓變化要求的最小R1SC值 28 5.2.3 變流變壓器的變比 29 5.2.4 變壓器額定值 30 5.3 變流器無功功率消耗的補償 30 5.3.1 平均無功功率消耗 30 5.3.2 需要補償的平均無功功率 30 5.3.3 固定無功功率補償的電壓波動 31 5.4 供電電壓畸變 31 5.4.1 換相缺口 31 5.4.2 同一供電網中的多個變流器運行 33 5.5 變流器運行在網側產生的諧波 34 5.5.1 網側電流的方均根值 34 5.5.2 網側的諧波(適用6脈波變流器的近似方法) 34 5.5.3 諧波畸變和最小R1SC要求 36 5.5.4 諧波電流相位移的估計 37 5.5.5 諧波電流的疊加 37 5.5.6 峰值和平均值諧波頻譜 37 5.5.7 變壓器的相位移 38 5.5.8 兩個6脈波變流器的順序觸發 38 5.6 功率因數補償和諧波畸變 38 5.6.1 總則 38 5.6.2 諧振頻率 38 5.6.3 直接并聯的電容器補償裝置 39 5.6.4 諧振頻率的估算 39 5.6.5 去諧電抗器 40 5.6.6 紋波控制頻率(載波頻率) 41 5.7 直流電壓的諧波含量 41 5.8 其他考慮 42 5.8.1 隨機控制角 42 5.8.2 次諧波的不穩定性 42 5.8.3 諧波濾波器 42 5.8.4 電纜電容量的估計 42 5.9 直流側短路時的電流計算值 42 5.10 抗擾度等級的選用 43 5.10.1 概述 43 5.10.2 抗擾度等級的選擇 43 6 試驗要求 46 6.1 由短路試驗估算功率損耗 46 6.1.1 單相聯結 46 6.1.2 多相雙拍聯結 46 6.1.3 多相單拍聯結 46 6.2 采用短路法估算功率損耗的步驟 46 6.3 試驗方法 47 6.3.1 方法A1 47 6.3.2 方法B 48 6.3.3 方法C 48 6.3.4 方法D 48 6.3.5 方法E 49 6.3.6 方法A2 49 7 變流器的負載電流和結溫計算 50 7.1 高峰負載額定電流值的說明 50 7.2 與有效結溫有關的文字符號 51 7.3 通過有效結溫計算確定承受高峰負載的能力 51 7.3.1 概述 51 7.3.2 施加在半導體器件上的功率脈沖波形的近似 52 7.3.3 溫度計算的疊加法 53 7.3.4 連續負載有效結溫計算 53 7.3.5 周期性負載有效結溫計算 54 7.3.6 幾種典型應用的有效結溫計算 54 8 變流器運行 55 8.1 穩定性 55 8.2 靜態特性 55 8.3 控制系統的動態特性 56 8.4 單變流器和雙變流器的運行方式 56 8.4.1 單變流器聯結 56 8.4.2 雙變流器聯結和整流和逆變運行時的限制 57 8.5 過渡電流 58 8.6 雙變流器聯結中直流環流的抑制 59 8.6.1 概述 59 8.6.2 限制觸發延遲角 59 8.6.3 控制環流 59 8.6.4 封鎖觸發脈沖 59 8.7 直流電動機控制用可逆變流器的工作原理 59 8.7.1 概述 59 8.7.2 電動機磁場反向 60 8.7.3 使用倒向開關使電動機電樞反向 60 8.7.4 電動機電樞的雙變流器聯結 61 9 變流器故障處理 61 9.1 概述 61 9.2 故障檢測 61 9.3 故障電流保護 61 附錄A (資料性附錄) 幾種過電壓保護措施 62 圖1 變流器故障時的電壓 2 圖2 用于基波功率因數近似的圓圖 16 圖3 p=6時,以dxN為變量的基波功率因數 16 圖4 p=12時,以dxN為變量的基波功率因數 17 圖5 p=6和p=12時,以dxN為自變量的函數dLN 21 圖6 交流電壓波形 23 圖7 影響施加在變流器閥器件上的電壓的電路運行條件 24 圖8 過電壓保護措施示意圖 25 圖9 交流側諧波電流頻譜(p=6) 35 圖10 電容器額定值和交流電動機負載對諧振頻率和放大倍數的影響 39 圖11 直流電壓的諧波含量(p=6) 41 圖12 配電示例 44 圖13 試驗方法A1的簡圖 47 圖14 試驗方法D的簡圖 48 圖15 單個高峰負載 50 圖16 重復高峰負載 50 圖17 功率脈沖波形的近似 52 圖18 連續負載下有效結溫的計算 53 圖19 周期性負載的有效結溫計算 54 圖20 不同延遲角時的直流電壓波形 56 圖21 不同負載和延遲角下的直流電壓 57 圖22 逆變運行時直流電壓的限制 58 圖23 直流電流低于過渡電流值時的直流電壓 59 圖24 變流器供電可逆直流電動機的運行順序 60 圖A.1 高壓型和高能型 MOV的伏安特性 63 圖 A.2 高壓型和高能型 MOV的脈沖降額曲線 63 圖 A.3 MOV等效脈沖降額曲線示意圖(雙對數坐標) 64 圖 A.4 MOV連接位置示例 65 表1 電氣聯結和計算因子 8 表2 確定基波功率因數使用的文字符號 14 表3 計算電壓調整值使用的文字符號 19 表4 整流或逆變運行條件 27 表5 運行點 28 表6 運行條件 29 表7 逐步逼近的結果 29 表8 有功功率消耗和無功功率消耗計算結果示例 30 表9 帶專用變壓器的變流器缺口深度示例 32 表10 由公用變壓器供電的一個變流器運行時產生的缺口深度示例 33 表11 10個變流器同時運行產生的缺口深度示例 33 表12 不同重疊角和延遲角下的I′L(α,μ)/IL 值 34 表13 低壓系統的最小R1SC要求 37 表14 變壓器相位移和諧波次數 38 表15 電纜電容量的近似值(kvar/km) 42 表16 直流側短路時的變流器電流值 43 表17 圖12示例的計算值 45 表18 與有效結溫有關的文字符號 51 表19 幾種典型應用的有效結溫計算 55 |
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