城市轨道交通再生制动能量吸收逆变装置
Urban rail transit inverter for regenerative braking energy absorption
1 范围
本标准规定了城市轨道交通列车再生制动能量吸收逆变装置(以下简称逆变装置)的使用条件、分
类、规格及型号、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等。
本标准适用于城市轨道交通直流牵引供电系统中以逆变回馈方式吸收列车再生制动能量的装置。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 1094.11 电力变压器 第11部分:干式变压器
GB/T 1094.101 电力变压器 第10.1部分:声级测定 应用导则
GB/T 15543-2008 电能质量 三相电压不平衡
GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
GB/T 17626.4 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T 17626.5 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验
GB/T 17626.6 电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度
GB/T 17626.7-2017 电磁兼容 试验和测量技术 供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和
测量仪器导则
GB/T 17626.8 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验
GB/T 17626.11 电磁兼容 试验和测量技术 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
周期性间歇工作制
逆变装置运行呈周期性,每个周期内包括一段时间恒定负载运行和一段时间待机状态的工作方式。
3.2
周期性间歇工作峰值功率
在周期性间歇工作制下逆变装置能够输出的最大功率。
3.3
谐波(分量)
对周期性交流量进行傅里叶级数分解,得到频率为基波频率大于1整数倍的分量。
3.4
总畸变率
一个交变量的总畸变含量方均根值与基波分量或基准基波分量的方均根值之比。
注:总畸变率取决于基波分量的选择。如果不能从上下文中清楚地知道所使用的基波分量,则应加以说明。
3.5
功率效率
变流器的输出功率与输入功率之比。
注1:变流因数不考虑直流侧的交流分量的功率,而功率效率则包括其在内。因此,对于交流、直流变流而言,变流因数的值比功率效率的值小。对于单相两脉波(全波)电阻性负载的变流器而言,变流因数的理论最大值为0.81p.u.,而理想最高功率效率为1.0p.u.。
注2:变流因数仅通过测量交流基波功率和直流电压、直流电流正确得到。功率效率既可通过测量交流功率和直流功率正确得到,也可以通过计算或测量固有损耗正确得到。
注3:应考虑交流侧的有功功率(功率的平均值)和直流侧功率的平均值。
3.6
功率因数
周期状态下,有功功率P 的绝对值与视在功率S的比值:
注:正弦状态下,功率因数是有功因数的绝对值。
3.7
响应时间
逆变装置输出功率从零到峰值功率所需要的时间。
4 使用条件
4.1 环境条件
4.1.1 环境温度应为-10℃~+40℃。
4.1.2 海拔不宜超过1000m。
4.1.3 在环境温度20℃时,相对湿度日均值不应大于95%,月均值不应大于90%。
4.2 供电条件
4.2.1 逆变装置的直流电压工作范围应符合下列规定:
a) 在DC750V供电制式下,电压范围宜为500V~1000V;
b) 在DC1500V供电制式下,电压范围宜为1000V~2000V。
4.2.2 逆变装置的三相交流系统标称电压可分为AC0.4kV,AC10kV,AC20kV,AC35kV,相应电压
和频率应符合下列规定:
a) 35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不应超过标称电压的10%;
b) 20kV及以下三相供电电压偏差应为标称电压的±7%;
c) 电力系统正常运行条件下频率偏差限值宜为±0.2Hz。
4.2.3 辅助电源应符合下列规定:
a) DC220V/110V电源,其电压波动范围不应超过额定电压的90%~110%,此电源宜为逆变装
置控制、保护等电路供电;
b) AC220V/380V电源,其电压波动范围不应超过额定电压的85%~110%,此电源宜为散热风
机等供电。
5 分类、规格及型号
5.1 分类和规格
5.1.1 按输入直流电压等级,可将产品分为750系列和1500系列。
5.1.2 按交流电压等级可分为0.4kV、10kV、20kV、35kV等种类。
5.1.3 按周期性间歇工作峰值功率可分为500kW、1000kW、1500kW、2000kW、3000kW、
4000kW等种类。
5.2 常用规格
逆变装置常用规格见表1。
5.3 型号
逆变装置型号表示方法应符合图1的规定。
6 要求
6.1 一般要求
6.1.1 逆变装置宜由直流隔离开关、直流接触器、逆变器、交流开关、变压器等部分组成,见图2。直流隔离开关可选择单极、双极、手动式、电动式;交流开关可选择交流断路器或交流接触器。
6.1.2 逆变装置壳体应焊接平整、牢固,表面涂覆层应均匀、光洁,金属零件不应有锈蚀及其他损伤。
外壳防护等级不应低于IP20。
6.2 性能要求
6.2.1 逆变装置在周期性间歇工作制且输出峰值功率时,逆变装置与交流供配电系统连接处注入交流网络的电流总畸变率不应超过5%。其中,奇次谐波电流含有率不应超过表2规定的限值,偶次谐波电流含有率不应超过表3规定的限值。
6.2.2 逆变装置在周期性间歇工作制且输出峰值功率时,功率效率不应低于95%。
6.2.3 当逆变装置进行能量回馈时,在周期性间歇工作制且输出峰值功率条件下,功率因数不应小于0.98。
6.2.4 当逆变装置输出功率从零到峰值功率时,响应时间不应超过1s,且根据现场情况响应时间可在
0s~1s范围内调整。
6.2.5 当逆变装置在周期性间歇工作制峰值功率下运行时,在距离逆变器底平面及其外壳前、后、左、右水平位置1m处,用声级计测量的逆变器噪声值不应超过80dB。
6.2.6 逆变装置温升应符合下列规定:
a) 逆变装置中变压器的绝缘耐热等级宜采用F级,且达到热平衡后的变压器的绕组温升不应超
过100K。
b) 逆变器各部位的温升限值不应超过表4规定的限值。
6.2.7 当逆变装置正常运行时,在其与交流供配电系统连接处,由逆变装置引起该点负序电压不平衡度不应超过1.3%,若变化持续时间在3s~60s内时不应超过2.6%。
6.2.8 变压器宜采用户内干式变压器,变压器的耐压、声级指标应符合GB/T 1094.11和GB/T 1094.101的规定。
6.3 功能要求
6.3.1 逆变装置的稳定直流电压和恒功率输出功能应符合下列规定:
a) 当逆变装置回馈功率随着再生制动功率的增大而增大时,逆变装置在峰值功率范围内应能将
直流电压控制在上限电压以内;
b) 当直流电压超出上限电压时,逆变装置应能保持峰值功率输出,且回馈功率不再随再生制动
功率的增大而增大。
6.3.2 逆变装置的测控系统应具备与上位机通信的功能,并可远程监控逆变装置的工作状态。通信接口及通信协议宜符合下列规定:
a) 当物理接口为RS485接口时,通信协议宜为 Modbus_RTU;
b) 当物理接口为以太网接口时,通信协议宜为TCP/IP协议。
6.3.3 逆变装置的状态显示应符合下列规定:
a) 逆变装置应具有友好的人机交互界面;
b) 逆变装置应对开关、散热器等主要部件的运行状态进行监控和显示。
6.3.4 逆变装置应具有历史数据记录存储功能,且采集存储的信息宜包括交流侧电压、直流侧电压、逆变回馈总电能等数据。
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