GBT 32579-2016 軌道交通 地面裝置 變流機(jī)組額定參數(shù)的協(xié)調(diào)及其試驗(yàn)

軌道交通地面裝置變流機(jī)組額定參數(shù)的協(xié)調(diào)及其試驗(yàn) I 13.1變流機(jī)組的基本連接 1 3 7 8 8 8 85.3短路能力要求 95.4絕緣水平要求 9 96.1概述 9 7.1概述 7.2試驗(yàn)的執(zhí)行 7.3試驗(yàn)項(xiàng)目 7.4變流機(jī)組損耗的測定 7.5功率因數(shù)的測量 7.6固有電壓降的測量 7.7短路試驗(yàn) 附錄A(資料性附錄)變流機(jī)組電壓降和短路電流的確定 附錄B(資料性附錄)直流輸出的變流機(jī)組的功率因數(shù)示例 附錄C(資料性附錄)橋間限流電抗器 附錄D(資料性附錄)變流機(jī)組的部件及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 本標(biāo)準(zhǔn)使用重新起草法修改采用IEC62589:2010《軌道交通地面裝置變流機(jī)組額定參數(shù)的協(xié)——用GB/T32593—2016代替IEC62590:20GB1094.1電力變壓器第1部分：總則(GB1094.1—2013,IEC60076-1:2011,MOD)GB/T1402—2010軌道交通牽引供電系統(tǒng)電壓(IEC60850:2007,MOD)GB/T3859.2半導(dǎo)體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-2部分：應(yīng)用導(dǎo)則(IEC/TR60146-1-2:2011,MOD)GB/T32593—2016軌道交通地面裝置變電所用電力電子變流器(IEC62590:2010,MOD)IEC61000-2-12:2003電磁兼容性(EMC)第2-12部分：環(huán)境在公共中壓供電系統(tǒng)中低頻傳12:Environment—Compatibilitylevelspublicmedium-voltagepowersupplysystems—BasicEMCpublication]IEC62498-2軌道交通設(shè)備環(huán)境條件第2部分：地面電氣裝置(Railwayapplications—Envi-EN50329:2010軌道交通地面裝置牽引變壓器(Railwayapplications—Fixedinstallations—按變流機(jī)組的主要組成部件區(qū)分變流機(jī)組類型。圖1和圖2給出了不同類型的變流機(jī)組的原工2交/直變流機(jī)組交/交變流機(jī)組1:供電側(cè)2:變壓器輸出3:交/直變流器輸出輸出5:牽引側(cè)交流輸出5:牽引側(cè)直流輸出注1:“輸入”或“輸出”的判斷以電流流向?yàn)榛鶞?zhǔn)。注2:“n.a.”指不適用或不重要。3變流機(jī)組convertergroup牽引變壓器tractiontransformer牽引變流變壓器tranctionconvertertransformer4fn受控理想空載直流電壓controlledidealno-loaddirectvoltage[GB/T2900.33—2004,定義555額定直流電壓rateddirectvoltage當(dāng)變流器的直流電流為額定值時，直流端子之間的直流電壓應(yīng)達(dá)到的平均值。變流機(jī)組處于電壓UnL時，變流機(jī)組牽引側(cè)正弦空載方均根電壓。標(biāo)稱電壓nominalvoltage用于標(biāo)志或識別變流機(jī)組電壓的合適近似值。牽引變壓器繞組的額定功率ratedpowerofawindinginatractiontransformer繞組的表觀功率和繞組的額定電壓一起決定了繞組的額定電流，繞組的表觀功率由電壓和電流的基波分量決定。變流機(jī)組供電側(cè)額定電流ratedcurrentonthesupply-sideoftheconvertergroup由繞組的額定功率Sm.和額定電壓UnL.計(jì)算得出的流過變流變壓器一次繞組線端子電流基波分量變流機(jī)組供電側(cè)基本電流basiccurrentonthesupply-sideoftheconvertergroup在變流機(jī)組連續(xù)帶負(fù)載和過載已持續(xù)很長時間的條件下，通過牽引變流變壓器一次繞組線端子電流基波分量的方均根值。變流機(jī)組供電側(cè)額定工作電流ratedservicecurrentonthesupply-sideoftheconvertergroup流過牽引變流變壓器一次繞組供電側(cè)電流的方均根值(包含所有諧波成分，其基波分量是額定電流變流機(jī)組供電側(cè)基本工作電流basicservicecurrentonthesupply-sideoftheconvertergroup假設(shè)變流機(jī)組連續(xù)帶負(fù)載和過載已持續(xù)很長時間，通過降壓牽引變壓器一次繞組線端子工作電流6變流機(jī)組輸出端或中間基本直流電流basicd.c.currentontheoutputorintermediatesideofa計(jì)算因數(shù)見表2。變流機(jī)組牽引側(cè)額定交流電流rateda.c.cW78UNa——額定直流電壓。UN——變流器供電側(cè)額定交流電壓。Vp——負(fù)載側(cè)阻性直流電壓降(以Vp——總阻性直流電壓降(以Ua的百分?jǐn)?shù)表示牽引變流機(jī)組牽引側(cè)的輸出電壓等級范圍應(yīng)根據(jù)GB/T1402—2010規(guī)定的接觸網(wǎng)電壓限值來如果牽引變流變壓器的變流器為電聯(lián)結(jié)9,應(yīng)考慮牽引變流變壓器兩個次邊繞組的均流影響(見9器交流輸入側(cè)的諧波為理想模型時的計(jì)算因數(shù)理論值。整流器的電聯(lián)結(jié)見GB/T32593—2016和EN50329:2010。從表1選用的計(jì)算因數(shù)適用于交流電壓峰值等效為直流電壓的逆變器，如采用其他和開關(guān)設(shè)備。變流器的基本(輸出)電流是計(jì)算的基礎(chǔ)，表2給出了標(biāo)準(zhǔn)工作制等級下變流器的基本電定電壓的1/2;對于變流器(與變壓器串聯(lián)),電聯(lián)結(jié)9對應(yīng)的輸入電流是電聯(lián)結(jié)8對應(yīng)的輸入電流的電聯(lián)結(jié)13閥聯(lián)結(jié)48971891-1121或1121注1:電聯(lián)結(jié)號見GB/T3859.2。注2:K?是牽引變壓器的匝比。注3:K?2是供電側(cè)和牽引側(cè)兩個變壓器的綜合匝比。注4:功率因數(shù)比值業(yè)見3.3.24。注5:對于供電側(cè)和牽引側(cè)都存在交流電流的組合，執(zhí)行列8.2和10.1,只適用于交流電峰壓的最簡單的逆變器。工作制等級IVVV1表3給出了檢驗(yàn)變流機(jī)組設(shè)計(jì)的試驗(yàn)項(xiàng)目(補(bǔ)充或研究性試驗(yàn))。123固有電壓降的測量4流電流變化時同時測量直流電流和直流電壓。變流機(jī)組應(yīng)采用供電側(cè)額定工作電壓Um供電，在直流件下的內(nèi)部電壓降。如果沒有對電流小于過渡電流(見GB/T32593—2016)情況設(shè)置防止電壓升高的不控型牽引變流機(jī)組常用的電聯(lián)結(jié)是電聯(lián)結(jié)8、電聯(lián)結(jié)9和電聯(lián)結(jié)12(見表1)。本附錄給出了測不控型變流器的特性可用空載電壓Uao和短路點(diǎn)間的曲線表示(見圖A.1)。此曲線僅給出了電流——約定空載電壓值Uao(Ud≈Ud); Ia/Issmax對于6脈波整流機(jī)組特性，可同時使用表A.1與圖A.2。于6脈波三相橋接線方式的整流機(jī)組(電聯(lián)結(jié)8)。對于耦合系數(shù)K≈0的12脈波整流機(jī)組特性，同時使用表A.1與圖A.2。對于二次繞組緊密耦合的12脈波整流機(jī)組(耦合系數(shù)K≈1)特性，同時使用表A.1與圖A.3。表A.1的步驟1～步驟5給出了整流機(jī)組輸出端故障時，電壓特性確定和短路電流穩(wěn)態(tài)值/暫態(tài)峰值計(jì)算方法。表A.1的步驟6～步驟10給出了在給定負(fù)載阻抗情況下，電壓特性確定和短路電流穩(wěn)態(tài)的電阻、平波電抗器/電流上升限制電抗器的電感值。表A.1的步驟11描述了短路電流的初始電流上升率di/dt?=0確定方法。表A.1的步驟12描述了線性電壓降范圍的測量方法?！鳈C(jī)組的基本直流電流Igd;——空載直流電壓Ua——變壓器短路電壓的電感分量exB;——耦合系數(shù)K(僅指12脈波整流機(jī)組，見表A.1的注5和EN50329:2010中1.3.16)。1在表Iba/Issmax畫一垂線。dxB=0.5Xexs(見圖A.2)dxp=0.26×ep(見圖A.3)2在步驟1中繪制的垂線上標(biāo)注dB。10×dB點(diǎn)3從0點(diǎn)至在步驟2中標(biāo)注的點(diǎn)繪制一條直線。此直線與La=一曲線間的距離給出了整流機(jī)特性；低于此線與橫坐標(biāo)軸的距離給出了電阻壓降；La=0曲線和Ua間的距離給出了感性壓降。計(jì)算IBa下的UNa。4步驟3中繪制的直線與La=0(等同于T。=一)曲線的交點(diǎn)給出了的比值5步驟3中繪制的直線與La=0(等同于T。=0整流機(jī)組輸出端完全短路的情況下，短路電流暫態(tài)值與Issmax的由于直流電流有紋波，此值乘以1.05得到短路電流峰值Iss6引入負(fù)載電阻Rd。計(jì)算全部相關(guān)電阻壓降VDt。將此值乘以10并在10×Ipa/Issmax垂線上標(biāo)注此點(diǎn)7繪制一條直線從0點(diǎn)至在步驟6中標(biāo)注的點(diǎn)8步驟7中繪制的直線與La=0(等同于Te=)曲線的交點(diǎn)給出了在直流側(cè)有負(fù)載電阻Ra時的故障情況下，短路電流持續(xù)值Iss與9步驟7中繪制的直線與La=0(等同于T?=0)曲線的交點(diǎn)給出了在直流側(cè)有負(fù)載電阻Ra時的故障情況下，短路電流暫態(tài)值與Issmax的比值。由于直流電流有紋波，此值乘以1.05得到短路電流峰值Iss引入負(fù)載電路的時間常數(shù)T。步驟7中繪制的直線與T。曲線的交點(diǎn)表示了在給定時間常數(shù)T。和直流側(cè)有負(fù)載電阻Ra時的故障情況下，給暫態(tài)值與Iss的比值。由于直流電流有紋波，此值乘以1.05得到短路電流峰值Iss應(yīng)用變壓器電感L,和負(fù)載側(cè)電感La,可計(jì)算Idinmax=0.45×Issm.(見圖A.2)Idinma=0.35×Issma(見圖A.3)注1:em可計(jì)算為變壓器負(fù)載損耗與額定功率的比值，e可假設(shè)近似等于0.1XexB。注2:饋電網(wǎng)的短路電壓可被認(rèn)為是電網(wǎng)相關(guān)短路電壓ex與變壓器短路電壓exB之和。注4:整流機(jī)組的電阻值可假設(shè)為1mQ,整流機(jī)組的電氣時間常數(shù)可假設(shè)為10ms。注5:變壓器的二次繞組緊密耦合，其耦合系數(shù)值K的范圍在0.90和0.93間，如果變流變知，可采用K=0.9計(jì)算。注6:圖A.2和圖A.3中的時間常數(shù)T,比例取決于額定頻率值：西0圖A.2變壓器繞組無磁耦合(K=0)的6脈波(三相橋式)整流機(jī)組和12脈波整流機(jī)組的外特性0圖A.3變流變壓器二次繞組緊密耦合(K≈1)下12脈波整流機(jī)組的外特性與A.3變壓器繞組無磁耦合(K≈0)的6脈波(三相橋式)或12脈波整流機(jī)組示例實(shí)例示范了一種典型電車整流機(jī)組的電壓降和短路電流確定方法。表A.2中的參考點(diǎn)和線可在———T.=10ms。表A.2變壓器繞組無磁耦合(K≈0)的6脈波(三相橋式)或12脈波整流機(jī)組，應(yīng)用表A.1的示例公式1在In/Issmax處畫一垂線[線1]。2在10×Isa/Issmx處畫一垂線。在此線上標(biāo)注10×ds點(diǎn)[點(diǎn)2]3從0點(diǎn)至點(diǎn)2畫一條直線[線3]。Ua30%=[100%—3×(dn+dm4路的情況下，短路電流持續(xù)值Is與Iss5完全短路的情況下，短路電流暫態(tài)值與Issmax的6在IBa下，計(jì)算負(fù)載端的相對電阻壓降Vo。計(jì)算全部相對電阻壓降VDt。在10×Ind直線上標(biāo)注10×Vot值[點(diǎn)6]7從0點(diǎn)至點(diǎn)6畫一條直線[線7]8障情況下，短路電流持續(xù)值Iss與Issmax的比值[點(diǎn)8]9的故障情況下，短路電流暫態(tài)值與Issmax的比值[點(diǎn)9]。由于直流電流有紋波，此值乘以1.05得到短路電流峰值IsIss=1.05×1.16×Issmx=14065A引入負(fù)載電路中時間常數(shù)T.。線7與Te=10ms曲線的交點(diǎn)[點(diǎn)1路電流暫態(tài)值與Issmax的比值。由于有直流電流紋波，此值乘以1.05得到短路電流峰值IsIss=1.05×1.03×Issmx=12488A電流上升率di/dtt=0La=10×10-3s×10×10-3Q=0.1線性壓降范圍：在Ia/Issmx至0.45前，電壓降是線性的Ua/UUa/U00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.B0375A.4變流變壓器二次繞組緊密耦合(K≈1)的12脈波整流機(jī)組示例實(shí)例給出了一種典型干線整流機(jī)組的電壓降和短路電流確定方法的示例。表A.3中的參考點(diǎn)和線可在圖A.5中查閱?！狪p=1600A;——Ua=3600V;——EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up10(2),1)EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up10(%;),2)——-K=0.92。1計(jì)算dxn和dB。在Ia/Igsmax處畫一條垂線[線1]。2在10×Ipa/Issmax處畫一條垂線。在10×Ip線上標(biāo)注10×dn點(diǎn)[點(diǎn)2]3從0點(diǎn)至點(diǎn)2畫一條直線[線3]。特性。UNa=[100%一(dp+dn)]×Ua4完全短路的情況下，短路電流持續(xù)值Iss5線3中與La=0曲線的交點(diǎn)給出了短路電的比值。由于直流電流有紋波，此值乘以1.05得到在整流機(jī)組輸出端完全短路的情況下的短路電流峰值Igs未應(yīng)用線性壓降范圍：在Ia/Issmax至0.35前電壓降是線性的2Ia/Issmax00.8-3.98一0.403圖A.5變壓器繞組緊密耦合(K≈1)的12脈波整流機(jī)組需注意牽引變壓器勵磁電流對變流器系統(tǒng)整體功率因數(shù)的影響，勵磁電流約占額定電流的1%,在滿載時會引起約0.05的功率因數(shù)變化。在采用晶閘管替代二極管的變流器中，功率因數(shù)與控制相關(guān)，B.2整流器基波電流和功率因數(shù)的變化關(guān)系分析 ;B.2.2.1對于電聯(lián)結(jié)8第一工作區(qū)是指重疊角u<60°的運(yùn)行區(qū)間，對于電聯(lián)結(jié)9和電聯(lián)結(jié)12第一工作區(qū)是指重疊角u<30°的運(yùn)行區(qū)間。B.2.2.3該結(jié)論對于表1的電聯(lián)結(jié)8有效，但對于次邊繞組不耦合的電聯(lián)結(jié)9和電聯(lián)結(jié)12也可認(rèn)為有B.2.2.4對于次邊繞組緊密耦合的電聯(lián)結(jié)9和電聯(lián)結(jié)12,kd<0.127。B.2.2.6該公式對電聯(lián)結(jié)8和電聯(lián)結(jié)9有效，對于電聯(lián)結(jié)12需乘2,且由于不完全是非線性，會存在很B.2.2.8非線性的影響不超過0.1%。B.2.3第二工作區(qū)該工作區(qū)僅對次邊繞組緊密耦合的電聯(lián)結(jié)9和電聯(lián)結(jié)12有實(shí)際意義。請注意當(dāng)電流為0.2×Inp時，功率因數(shù)可達(dá)0.低至0.9左右。橋間限流電抗器C.1概要但如果短路阻抗較高，兩個次邊繞組間感抗很小，應(yīng)設(shè)置橋間電抗器限制環(huán)流到合理范圍。C.2電壓和電流Ia?Ia橋間限流電抗器的電壓和電流標(biāo)示在圖C.1中。直流輸出電壓為交流輸入電壓