【国家标准(GB)】 半导体变流串级调速装置总技术条件

中华人民共和国国家标准
半导体变流串级调速装置
总技术条件
General specification for cascade speed controlassembly wlth semiconductor converter1 主题内容与适用范围
本标准规定了半导体变流串级调速装置的技术要求和试验方法。GB12669—90
本标准适用于利用半导体电力变流器调节交流绕线转子感应电动机速度的串级调速装置（以下简称装置)。
本标准侧重于低于电动机同步转速的串级调速装置。对超同步串级调速装置尚需附如规定。2引用标准
GB2424.7电工电子产品基本环境试验规程振动（正弦)试验导则GB 2681
GB2682
电工成套装置中的导线颜色
电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色GB 2900.1电工名词术语基本名词术语GB2900.33电工名词术语变流器
GB2900.34电工名词术语电气传动及其自动控制GB 3797
GB 3859
电控设备第二部分装有电子器件的电控设备半导体电力变流器
3外壳防护等级的分类
GB4208
GB 4588.1
无金属化孔单，双面印制板披术条件GB 4588.27
有金属化扎单，双面印制板技术条件ZB K62 001
电控设备无焊绕接连接一般要求及试验方法JB2438通用行线槽
JB 3975
圆铜导线用接线座基本标准
3术语
3. 1半导体变流串级调速装置 cascade speed control assembly with semiconductor converten在绕线转子感应电动机的转子电路中，以改变变流器所产生的反电势的大小来调节转速，并通过变流器将转差功率回馈到交流电网的事级调速装置。3.2低同步串级调速装置low-synchronouscascadespeedcontralassembly受控电动机的转了只能向交流电网输出能量，以而实现低于同步转速运行的串级调速装置。3.3超同步串级调速装置supersynchronous cascade speed control assembly受控电动机的转子可以从交流电网吸收能量，也可以向交流电网输出能录。当转子从交流电网吸收国家技术监督局1990-12-29批准1991-10-01实施
GB1266990
能量时，可实现超同步转速运行的事级调速装置，3.4转子剿变流器rotorterminal converter指接于转子侧和中间直流环节间的变流器。3.5侧变流器netwatkterminalconverter指接于电网侧(或变压器侧)和中间环节间的变流器。3. 6装置的功率因数assemble power factor装置网侧有功功率与表观功率之比。3.7谐波含量harmanic content
从非正弦周期函数中减去基波后所得的函数。3.8相对谐波含量relativeharnoniccontent谐波含量的方均根值对非正弦周期量的方均根值之比。3.9瞬时停电Instantaneous power interruptlon供电系统从电压消失到恢复的电源瞬时故障。3. 10额定直流电压rated direct voltage在电机的调速范围内，转子侧最大转差电压的整流电压（平均值），即转子侧变流器直流端子间的直流电压。
3-11 额定直流电流 tated dircct current转子侧和网侧变流器间的直流环节充许长期通过的最大直流电流(平均值）。3.12装置的效率assernble efficjency装置的输出有功功率与输入有功功率之比。4技术要求
4.1主要技术参数
4.1.1额定直流电压
直流电压额定值应在下列数值中选取：90,(100),(110),125,160,200,(220),250,315,355,400,450,500,630,800,1 000,1 250,(1 400),1 600 V.
4.1.2额定直流电流
自流电流额定值应在下列数俏中选取：(30),(40),50,(63),80,100,(125),(160),200,(250),315,400,500,630,800,(900),1 000,1 250,1 600,(1 800),2 000 A。注：括弧内的数值，为非推荐值。4.2环境条件
4.2.1工作环境温度
装置工作环境温度的上，下限值，应从下列数据中选取：-10,-5,+5,+25,+40℃。
一般推荐选用的工作环境湿度:上限值为+40℃（24 h内平均温度不超过十35℃),下限值为一~5℃。对水冷装置,工作环境温度下限值为+5℃。工作环境温度变化率，应不大于5℃/h。4. 2. 2相对湿度
空气的最大相对湿度不超过90%（20℃）。相对湿度的变化每小时不超过5%，且不得出现凝露。4.2.3气体污染
运行地点应无导电或爆炸尘埃，无腐蚀金属或破坏绝缘的气体或蒸汽。..com4.2.4振动
GB 12669—90
装置安装地点所允许的振动条件：振动频率严酷等级为10～150Hz讨，振动加速度不人于5m/s。当装置受安装地点振动而产生共振时，对装置应采取避开响应频率的措施。4.2.5海拔
安装使用地点的海拔高度不超过1000m。4.2.6安装斜度
对于垂直安装的装置，安装倾斜度不得超过5%。4-2.73
交流电网质量
电压波动，不超过±10%；短暂波动不超过+15%~—10%；b。频率波动,不超过土2%；频率的变化速度，每秒不超过土1%；注：颗率的负波动和电压的正波动，不伟同时发生。c.三相电源的负序分量不超过正序分量的5%d。电压的稳态相对谐波含量的方均根值不超过10%。其中任何奇次谐波均不超过5%，任何偶次请波均不超过2%，短时(持续时间小于30s)出现的任意一次谐波含量不超过10%e。对图1所示出的交流电压缺口的深度WI不应超过工作电压蜂值U/wm的40%，缺口的宽度不应超过30电角度。缺口面积不应超过最大允许缺口宽度与最大允许缺口深度乘积的分之一;T
f非重复和重复瞬态电压与工作电压峰值之比应符合：Uusm2.5
式中：ULwr---工作电压峰值，V;Ursm
非重复瞬态电压峰值，V
重复瞬态电压峰值，V。
（2）
GB 12669—90
非重复峰值电压脉冲（见图2)前沿时间t为1us，宽度（幅度的一半处）为3～300幽之间：对装有独立变压器的装置，瞬态电压的能量：W,≤ 400 St(3)
武中Sw-
变压器的额定容量,MV·A。
对无独立变压器而联结到公共母线上的装置，其过电压抑制装置应与前一级公共变压器相匹配。4.2.8非常工作条件
对下列环境条件之的情况，作为非常工作条件下的技术要求（在用户和制造厂的协议中规定），非常的机械应力（如振动和冲击)b.
环境空气中含有过量的粉尘；
盐雾、滴水或有腐蚀性的气体；暴露在水蒸汽或油雾中；
暴露在有爆炸性危险的尘埃或气体中；暴露在有放射性的辐射中；
高温和高湿的使用环境；
温度波动超过5℃/h，相对湿度的变化每小时超过5%；海拔高于1000m
第4.2条所未包括的其它非常工作条件。4.3基本要求
4.3.1部件和辅件的一般要求
4.3.1.1元、器件
装置上的元器件，电力变流变压器、电抗器、快速熔断器等，应符合相应标准的规定和安装规程。4.3.1.2印制电路板
应符合GB4588.1.GB4588.2的规定。4.3.1.3指示灯和按钮的颜色
应符合GB4025和GB2682的规定。4.3.1.4接线辅件
GB12669-90
应符合JB3975,JB2438和各辅件本身标准的规定。4.3.1.5导线及母线的颜色
应符合GB2681的规定。
4.3.1.6压接、焊接和绕接接线
压接、焊接接线的装配尺寸应符合产品标准的规定。用于控制电路中的绕接接线应符合有关标准的规定。无焊接连接应符合ZBK62001的规定。4.3.1.7装焊后的印制板、插件等，应能承受规定条件的振动与高、低温循环试验。其电气性能应符合要求，元器件不得有虚焊，脱焊或脱落，紧固件不得有松动等缺陷。4.3.1.8装置中控制电路的导线截面，应按规定的载流量选择。考虑到机械强度的需要，一般应采用截面不小于0.75mm的单芯铜绝缘线或不小于0.5mm\的多芯铜绝缘绞合线。对于电流较小的电路［如电子逻辑电路或类似的低电平(信号)电路），导线的最小截面不小于0.2mm导线的额定绝缘电压，应与电路的额定工作电压相对应。4.3.2绝缘电阻与介电强度
带电电路与地（外壳）之间的绝缘电阻，在环境温度为20C和相对湿度为90%时，主电路不小于1M2，绝缘电阻数据仅供介电强度试验的辅助性判别。各带电电路对地（外壳）和彼此无电连接的电路之间的介电强度，应能谢受表1所规定的试验电压，持续时间为1min。
额定绝象电玉
>60~125
>125250
>250~500
4.3.3温升
装置内部各部位的温升，不应超过表2的规定，表2
部件与器件
电力毕导体器件及元.器件
连接于一般低压电器的母线
连接处的母线
连接于电力半导体器件的母线连接处的母线
与半导体器件相接的塑料绝缘导线、橡皮缔缘导线
材料与被覆
紫铜、无被覆层
紫、姆
紫铜、恢银
铝、超声波塘媒
紫钢、无被覆层
制、糖護
紫橱、镀银
铝、超声波措傷
变流变压器的温升应符合GB3859的规定。试验电压
20:+1000
温升，K
不超过相应标准的规定
4.3.4主电路的相序排列
主电路的相序排列按表3规定。
（中性接地线）
GB 12669—90
垂直排列
最下方
法，上表以控制柜（箱)的正规方向为准②对无读区分相序和极性的电略可不作规定，4.3.5电气间隙与爬电距离
水平排列
最右方
前后排列
远方·
最近方
装置中各带电电路之间以及带电零部件与导电零部件或接地零部件之间的电气间隙和爬电距离应符合表4的规定。
额定绝电压，V
>60250
>250~380
>380~500
2500~-660
≥660~750
>750~1 140
>75~300
>300~450
>450~600
600~700
>700800
>800～1200
注，表中所列均为交流方均根值或直流值，额定电流≤63A
电气间隙
爬电距商
额定电流>63A
电气间激
③作为装置组成部件的电器元件及单元,其电气间隙和鹿电矩高应符合相应标准的规定。4.3.6触发单元的技术特性
装置用触发单元的下列指标，应符合产品标准规定：触发脉冲的输出电压或电疏的幅值与宽度；h.
触发脉冲的前沿陡度;
各相脉冲的不对称度;
脉冲的移相范围;
触发单元的输入-输出”特性。
4.3.7调速范围
装置的调速范围应符合产品标准规定。电距离
4.3.8转速变化率
GB12669—90
申级调速系统在额定转速下的转速变化率（转速降），应符合产品标准规定。4.3.9负载等级
应符合GB 3859 中第 4. 4.2茶表3额定电流工作中的分级规定。装置的负载等级一般选I级或V级。直级：在额定电流下充允许长期连续工作，在1.5倍额定电流下允许连续工作2min，在2倍额定电流下允许连续工作 10 s。
IV级：在额定电流下允许长期连续工作,在 1. 25倍额定电流下允许连续工作 2 h,在2倍额定电流下允许连续工作10s。
当有特殊下作制要求时，由用户与制造厂协议供货。4.3.10效率
装置的效率应符合产品标准规定。江：制造可向用户提供装量的总摄耗。.4.3.11功率因数
装置的功率因数，应符合产品标准规定。4.3.12保护
、装置应设置过电流、过电压和欠电压保护；b、装置应设置短路保护；
装暨还可设置瞬时停电保护。
各种保护性能应符合产品标准的规定。4.3.13接地
4.3.13.1接地电阻和标志
装置应可靠的接地。
可能触及的金属部件与接地点处的电阻应不大于0.12。接地导线须用黄/象相间的双色线。接地点应有明显的接地标志。
4.3.13.2防止触电的保护接地
装置应有防止触电的保护措施。金属结构体的架、门和盖等应可靠接地。接地点的导电截面应能满足表5的规定。
给装置馈电的主导线的截面租
≤16及以下
4. 3. 13.3功能接地
装置中可设置保证预定功能（如抗干扰）的接地。4.3.14噪声
主接地点应有的截面积
等于主导线的面积
最小为主导线截面的 50%,但不小于 16在正常T作条件下，装置运行所发出的噪声应不大下80 dB(A声级）。mm
注；对不需要经常操作,些视或维护的产品,经用户和制道厂协议,其噪声可商于上述数值,但不得高于 90 dB(A声缀)。
4.3.15冷却
装置可采用自然冷却，强迫风玲冷却、水冷冷却或其它介质冷却，采用自然冷却时，散热器周围应留有足够的空间间隙。采用水冷冷却时，管路带施加（40土5）kPa的水压，保持30min，应无任何渗漏现象。采用油浸冷却时，施加（35士5）kPa的油压，保持12h，应无任何渗漏和油箱变形现象。4.3.16干扰与抗干扰
GB12669—90
装置应能在4.2.7条规定的电源条件下正常工作，还应能承受一般环境下的电磁干扰。装对电网的干扰，以及对安装地点附近的弱电系统（例如通信系统）可能造成的干扰，其应采取的措施，由制造厂与用户进行协议。4.3.17谐波含量
用户对装置的输出波形提出要求时，应由户和制造厂协议确定谐波含品。4.3.18外壳防护等级
装置柜体（外壳)的防护等级，一般应符合GB4208中的IP2X级的规定。5试验方法
5.1绝缘电阻测定
作绝缘电阻测定的兆欧表，应符合表6所列等级规定。表6
额定绝缘电压斯
>60~250
>250~1000
测定时允许将某些元器件（如半导体器件，电容）短接或断开，兆欧表性压等级
测定应在电路与柜体的接地部件之间及被此无电连接的导电部件之间进行5.2介电强度试验
介电强度试验应在电路与接地部件间和被此无电连接的导电部件间进行，V
试验时，所有电力半导体器件的端子应短接,印制电路板可以拔除。对有些因绝缘损坏会引起高电压引人低压电骼的部件（如脉冲变压骼、互感髓等），应在试验时（或试验前）承受相应的试验电底：对绝缘材料的外亮，应在其相应部位敷以金属膜，试验电压应为工颜正弦波。当因电磁滤波充件的存在而无法施加交流试验电压时，也可用直流电压避行试验。
试验时电压从零升到规定值的时简应不小于10s，保持规是的试验电压时间为」m迅。试验中未发现击穿、闪络现象，即为合格。采用水冷的装置，介电试验应分两步进行，在无冷却水时，所试验电压应符合术标准规定在带冷却水时,所加试验电压应符合产品标准规定。出厂检验时，允许以施加1s试验电压值米代替。5.3轻载试验
对出厂检验，轻载试验可在额定输出电压下进行。对型式检验轻载试验应在最高和最低输出电压下分别进行。轻载试验时，负载电流…-般以能满足检验要求即可。对丁2kV·A及其以下的装置,轻载试验可不进行。
5.4低压电流试验
低压电流试验时，装置的输出端应接模拟负载，主电路的输入端可通过变压器或调压器施加较低的电压，其数值应足以使装置输出100%的额定电流，此装置的控制，操作及辅助电路均应接至电压为额定值的独证电源上。
试验时，冷却介质的流速(或流量)和温度应符合正常工作条件。试验时,应使装置在输出电流为额定值下连续运行的时间不少于 20 min。5.5直流电压(中间直流环节)试验GB12669—90
在规定的电源电压波动范围和轻载情况下，装置直流环节输出电压可以从零调至额定輪出（相当于电机由最高转速调至最低转速）。5.6调速性能试验
将被试装置的转子侧接至··台容量适当的三相交流绕线转子感应电动机的转子绕组。被试装照的网侧接至逆变变压器后与供电电网连接。电动机的定子直接与供电电网连接。电动机输出轴带动一个模拟负载。如有试验条件，也可将被试装置接至一套模拟装置上（传动电动机和负载的各个环节均可通过模拟装置进行模拟）。
对速度控制系统试验时，调节装置的输出，使电动机在规定的调速范围内运行，并在指定的工作转速下，按GB 3797的规定测试转速变化率和调速范围。5.7效率测定
装置的效率测试应在电网频率，负载电流及直流电压为额定条件下进行。效率的测试方法，可采用置接测量法或确损耗测量法。
装置的效率可由(4)式确定：
Per×100%
式中：na——装置效率，%：
P装置输入有功功率，kw；
P-—-装置输出有功功率,kW;
Paj——装置损耗有功功率,kw。Pa
Pe.. + Poj
（4）
装置的总损耗P包括：半导体功率器件及联结器件的损耗逆变变压器、电抗器的损耗，控制电路、操作电路和信号电路等的损耗。5.8功率因数测定
在测定功率数吋，如无其它规定，一律取额定条件下的数据，在GB3859规定的充差下，允许用直接测量或其它方法确定装置的功率因数。5. 9保护性能试验
5. 9. 1过电压试验
本试验的目的是检验电路保护装置在过电压作用下的工作能力。按技术标准规定选择电路测试点。测试时应调节输入电压，输出电压、负载电流至额定值。如果检测点的电压值不超过技术条件规定的允许值，认为装置合格。5. 9.2过电流试验
当负载电流超过产品技术条件规定的过载值时，过电流保护应能可靠动作，同时切断主电路（或切换到全速运行状态），并发出音响和灯光信号。5. 9. 3短路保护试验
在直流侧与电路臂人为短路的情况下，检验快速熔渐断器，快速开关，交流侧保护器件的正确动作。熔断器应能在发生内部短路（如器件击穿、直通)时及时熔断，除故障发生时通过反向电流的元件以外，其它器件不受损坏。
对大容量装的短路试验为选做的试验，5.9.4瞬时停电保护试验
可选用专门的电压跌落发生器或使用一个可以控制停电时间的电子开关进行试验，试验时瞬时停电时间及电压跌落数值按产品标准规定确定。..com5.10温升试验
GB12669—90
温升试验时，装应处在规定的通风和散热条件下，对需要检验的电路或部件通以额定工作电流（包括额定电流和规定的过载电流），这个电流可以由装置本身产生，也可以由外部低压电源来供给。试验应维持足够长的时间，使各种部位的混度达到热平衡的稳定值。温度测量可用热电偶，热电偶的装设应防止空气流动或热射。试验时,周围环境温度应在+10~十40℃之间。5.11抗干扰试验
在进行主电路装置抗电源干扰试验时，应在装置主电路输入端上选加--个第4.2.7条中图2所示参数的非重复瞬态电压脉冲：
脉冲幅值：Um=2.5Uwm号
脉冲宽度:t=3~300 μs:
脉冲上升前沿时间;t=1-u:
瞬态电压能量:W,=400 Sm。
其中：Usm——非重复瞬态电压峰值,V,ULwm——工作电压峰值,V;
W—一瞬态电压能量J
SN—变流变压器的额定容量,MVA。通常，非重复瞬态电压脉冲只施加一次，检测和记录所需波形和数据。在这种干扰条件下，装置的各种动作、功能及程序均应正确无误在进行装置控制电路抗电源干扰试验时，应在控制电源的输人端上选加一个具有下述参数的尖脉神电压：
脉冲幅值:1 000 V
脉冲宽度;0. 1~2 μs
脉冲周期,20 ms。
尖脉冲施加时间不小于30 min,在这种干扰条件下，控制单元的动作、功能及程序均应正确无误。5. 12谐波测定
谐波测量在额定工作制下进行,用直接测定输出电流谐波分量的方均根值或幅值的方法测量使用谐波分析仪测量基波及高次谐波（至19次）的方均根值或幅值。随后将电流降至规定的最小值，再次测量各次谐波。
如果输出电流曲线的谐波分量的方均根值或幅值在技术条件规定值的范阔内，认为变流器合格。5.13噪声试验
噪声试验可采用声级计测量,环境噪声(A声级)应比装置运行噪声至少低4dB。距离装置 3m之内应无声音反射面（除地面外)。
5.14高低温循环试验
按GB3797相应规定进行（只考虑印刷板和插件）。5.15高温存放试验
将装置分别置于一40 C,60 C高、低温恒温箱中,存放 72 h 取出后,在室内环境温度下,测量其电气性能，应满足产品技术条件的要求。5.16振动试验
按 GB 3797 相应规定进行,
5.17跌游冲击试验
跌落冲击高度：35mm（样品离地面最短距离）跌落冲击次数：3次；
试品底面与地面夹角：不大于3°。GB 12669—90
对大容装置可适当降低跌落冲击高度，具体数值由制造厂与用户协商确定。5.18送输试验
按GB3797相应规定进行。www.bzxz.net
6检验规则
6.1 检验分类
装置的检验分出」检验、型式检验（型式试验）。原则上两种检验应在厂内进行，当制造不其备条件时(如对大型设备),由用户与制造协商确定，改在现场进行。出厂检验前，装置内的各种控制单元应是检查试验合格的产品。6.1.1型式检验
型式试验是用以验证被试装置是否符合本标准的规定，型式检验应在一台装置样品上，或在按相同(或类似)设计而制造的多台装暨或部件上进行。检验可以在同一-型式的不同样品上进行。进行型式检验时，若发现任·项不合格，则应进行返修复检。复检仍不合格，则判为该装置的型式检验不合格。
凡具有下列情况之一的装置，应进行型式检验1a.
新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定；正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时；正常生产时，定期或积累一定产量后，应周期性进行一次检验；产品长期停产后，恢复生产时；出厂试验结果与上次型式捡验有较大差异时：e.
国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时。6-7.2出厂检验
每台装置都要进行出厂检验。
出厂检验是用以检验髓件、材料、工艺上的缺陷。在出」检验的过程中,若任意-项不合格,均判为该装置检验不合格。6.2检验项目
装置的出厂检验、型式检验项目及有关检验要求如表7。7
试验项目
一般检验
外壳防护等级检查
绝缘电阻测定
介电强度试验
触发单元特性试验
轻载试验
均压试验
型式检验
出厂检验
应符合有关标准或本标准的章、条规定1. 3. 1 ; 1. 3. 4; 4. 3. 5; 4. 3. 134.8.18
符合产品标准规定
符合G3797或GB3859规定
试瞪项目
低压电流试验
均流试验
连续运行试验
直流电压（中间直流环节）试验调速性能试验
转速变化率试验
负载武验
效率测定
功率因数测定
过电流、过电压和欠电压保护
短路保护试验
瞬时停电试
温升试毂
抗干扰试验
谐波含量测定
噪声测定
冷却性能试验
环境温度试验
高低蛊环试验
高温存放试验
振动试验
跌落冲击试验
运输试验
型式检验
1266990
续表７
出厂检验
注：①带括号的试验项目由用户与制造厂协议确定。应符合有关标准或本标准的章、条规定符合GB3797或GB3859规定
符合GB3797或GB3859规定
符合GB3797规定
符台产品标准规定
4. 3、12
符合 GB3797规定
符合GB2797规定
符合GD3797规定
符合（G13797规定
衍合B3797规定
符合 GB 3797 规定
图对大容量装置可在运行现场进行负截试验。或者山用户与制造厂协议确定。③使用于GB2424.7附表2和附表3环境中的典型产品，必须作带电的整机振动试验。对典型、相同或类似结构,应作机械强度振动试验,可任选一台样品进行。7标志、包装、运输和贮存
7.1标志
装置内部的组件与元、器件，应设有明显的标记。所使用的标记应与接线图.1的标记一致。每台（套）装置应议有一个铬牌。铭牌上的字迹应清晰整齐，并安装于明显的部位。铬牌上应包括：
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