《大功率聚變變流系統(tǒng)集成測(cè)試規(guī)范 T-CPSS 1006-2018》

ICS號(hào)29.200

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號(hào)K46

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CPSS1006－2018

大功率聚變變流系統(tǒng)集成測(cè)試規(guī)范

Integratedtestspecificationforhighpowerconversion

systeminfusiondevice

2018-06-06發(fā)布2018-06-06實(shí)施

中國(guó)電源學(xué)會(huì)發(fā)布

T/CPSS1006－2018

大功率聚變變流系統(tǒng)集成測(cè)試規(guī)范

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了額定容量超過(guò)20MVA的使用晶閘管的大功率聚變變流系統(tǒng)集成測(cè)試的試驗(yàn)條件、試

驗(yàn)方法、測(cè)試流程以及檢驗(yàn)規(guī)范。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于核聚變電源等領(lǐng)域的大功率變流器系統(tǒng)的集成性能測(cè)試。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，本文件發(fā)布止的最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T2900.33－2004電工術(shù)語(yǔ)電力電子技術(shù)

GB/T3859.1－2013半導(dǎo)體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-1部分：基本要求規(guī)范

GB/T3859.2－2013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

GB/T3859.3－2013半導(dǎo)體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-3部分：變壓器和電抗器

GB/T16927.4－2014高電壓和大電流試驗(yàn)技術(shù)第4部分：試驗(yàn)電流和測(cè)量系統(tǒng)的定義和要求

GB/T13422半導(dǎo)體電力變流器電氣試驗(yàn)方法

GB/T12326電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變

GB/T14549電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T2900.33－2004界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復(fù)列出了

GB/T2900.33－2004中的一些術(shù)語(yǔ)和定義。

3.1

交流/直流變流器a.c./d.c.converter

用于整流或逆變，或既可以整流也可以逆變的電力電子變流器。

[GB/T2900.33－2004，定義551-12-02]

3.2

[電力][電子]逆變(power)(electronics)inversion

直流到交流的變流。

3.3

半導(dǎo)體變流器semiconductorconverter

使用半導(dǎo)體閥器件的電力電子變流器。

[GB/T2900.33－2004，定義551-12-42]

1

T/CPSS1006－2018

3.4

集成測(cè)試integratedtest

對(duì)由半導(dǎo)體變流器、整流變壓器、環(huán)流電抗器、直流開關(guān)和控制器等部件組成的一個(gè)完整的變流系

統(tǒng)進(jìn)行的性能測(cè)試。

3.5

電流閉環(huán)控制currentclosed-loopcontrol

使用半導(dǎo)體閥器件的電力電子變流器。以變流器的實(shí)際輸出電流為反饋信號(hào)和參考電流相比較，放

大差值，使用其結(jié)果放大電流差值信號(hào)來(lái)控制變流器的觸發(fā)角，以使輸出電流跟蹤參考電流的控制方式。

3.6

電壓階躍voltagestep

電壓值從一個(gè)值跳變到另一個(gè)值。

3.7

可控閥器件controllablevalvedevice

在導(dǎo)電方向，其電流通路為雙穩(wěn)態(tài)可控的一種器件。

[GB/T2900.33－2004，定義551-14-03]

3.8

不可控閥器件non-controllablevalvedevice

整流二極管rectifierdiode

在導(dǎo)電方向，無(wú)需施加任何控制信號(hào)，電流通路即可在其導(dǎo)電方向?qū)ǖ囊环N反向阻斷閥器件。

[GB/T2900.33－2004，定義551-14-04]

3.9

（閥）臂(valve)arm

電力電子變流器或開關(guān)的一部分電路，以任意兩個(gè)交流或直流端子為界，包括一個(gè)或多個(gè)連接在一

起的同時(shí)導(dǎo)電的電子閥器件及其他組件（如有）。

[GB/T2900.33－2004，定義551-15-01]

3.10

橋臂bridgearm

在由橋式聯(lián)結(jié)變流器的一側(cè)向另一側(cè)傳送電力的閥臂，閥臂的一端連接交流電路的相端子，另一端

連接直流端子。

3.11

觸發(fā)triggering

使擎住閥器件或由其構(gòu)成的臂實(shí)現(xiàn)開通的控制動(dòng)作。

[GB/T2900.33－2004，定義551-16-61]

3.12

相[位]控[制]phasecontrol

改變電子閥器件或閥臂在周期內(nèi)導(dǎo)電開始時(shí)刻的過(guò)程。

[GB/T2900.33－2004，定義551-16-23]

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T/CPSS1006－2018

3.13

觸發(fā)延遲角triggerdelayangle

相控時(shí)，觸發(fā)脈沖滯后于基準(zhǔn)點(diǎn)的時(shí)間間隔，以電角度表示。

[GB/T2900.33－2004，定義551-16-33]

3.14

換相commutation

在電力電子變流器中，電流由一個(gè)導(dǎo)通臂向下一個(gè)導(dǎo)通臂順序轉(zhuǎn)移而不中斷的過(guò)程。

[GB/T2900.33－2004，定義551-16-01]

3.15

換相失敗commutationfailure

換相時(shí)，電流未能由導(dǎo)電臂轉(zhuǎn)移到后繼導(dǎo)電臂的現(xiàn)象。

[GB/T2900.33－2004，定義551-16-59]

3.16

脈波數(shù)pulsenumber

在一個(gè)基本周期內(nèi)，橋臂之間對(duì)稱而不是同時(shí)發(fā)生的直接或非直接的換相次數(shù)。

[GB/T2900.33－2004，定義551-17-01]

3.17

半導(dǎo)體開關(guān)semiconductorswitch

使用半導(dǎo)體閥器件的電力電子開關(guān)。

[GB/T2900.33－2004，定義551-13-05]

3.18

外旁通externalbypass

在變流器的外部，可以為負(fù)載電流提供續(xù)流路徑的一種半導(dǎo)體開關(guān)。

3.19

額定直流電流rateddirectcurrent

對(duì)于規(guī)定的負(fù)載條件和運(yùn)行條件，制造商規(guī)定的直流電流平均值。

3.20

理想空載直流電壓idealno-loaddirectvoltage

假設(shè)相位控制不減弱，電子閥器件無(wú)門檻電壓且輕載時(shí)電壓不上升，交流/直流變流器的理論空載

直流電壓。

[GB/T2900.33－2004，定義551-17-15]

3.21

（直流側(cè)的）運(yùn)行象限quadrantofoperation(onthed.c.side)

由直流電壓極性和電流方向定義的電壓-電流平面的象限。

[GB/T3859.1－2013，定義3.3.3]

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T/CPSS1006－2018

3.22

單向變流器singleconverter

一種電流型可逆交流/直流變流器，其直流電流在一個(gè)方向流通。

3.23

四象限變流器four-quadrantconverter

一種交流/直流變流器或直流變流器，與電流的兩個(gè)方向和電壓的兩個(gè)方向關(guān)聯(lián)的直流功率的流通

有兩個(gè)可能的方向。

[GB/T2900.33－2004，定義551-12-36]

3.24

環(huán)流運(yùn)行circulatingcurrentoperation

在四象限運(yùn)行的變流器單元中，一個(gè)正橋和一個(gè)反橋同時(shí)運(yùn)行，在維持負(fù)載電流的同時(shí)，在變流器

單元內(nèi)部形成回路，以利于負(fù)載電流在零點(diǎn)附近能夠平滑過(guò)渡。

3.25

單橋運(yùn)行singlebridgeoperation

僅一個(gè)變流器投入運(yùn)行，其余變流器被脈沖封鎖。

3.26

并聯(lián)運(yùn)行paralleloperation

兩個(gè)或兩個(gè)以上變流器并聯(lián)運(yùn)行，各變流器等額分擔(dān)負(fù)載電流。

3.27

四象限運(yùn)行能力four-quadrantcapability

進(jìn)行環(huán)流、單橋以及并聯(lián)運(yùn)行的變流器系統(tǒng)在額定輸入電壓下輸出額定電流的能力。

3.28

容許偏差tolerance

測(cè)量值與規(guī)定值之間的允許差值與規(guī)定值之比。

3.29

電流均衡度Currentimbalancefactor

各并聯(lián)半導(dǎo)體器件承載的平均電流之和的平均值與所有并聯(lián)半導(dǎo)體器件中承擔(dān)電流最大的器件承

載的平均電流之比。

4集成測(cè)試的要求

4.1總則

12脈波、四象限運(yùn)行變流器系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。

試驗(yàn)應(yīng)在與實(shí)際運(yùn)行條件等效的電氣條件下進(jìn)行。如果試驗(yàn)條件不具備，對(duì)應(yīng)的組件和設(shè)備應(yīng)在證

實(shí)滿足規(guī)定性能的條件下進(jìn)行。

除非另有協(xié)議規(guī)定，試驗(yàn)電壓應(yīng)為額定工頻電壓。但絕緣試驗(yàn)電壓可是直流或由制造商和用戶協(xié)商

在15Hz~100Hz頻率之間的交流電壓。

4

T/CPSS1006－2018

變流器系統(tǒng)的組成部件應(yīng)在組裝前通過(guò)符合性試驗(yàn)。如果這些元器件和裝置已有按其標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)出廠

試驗(yàn)的合格證明，只進(jìn)行與變流器系統(tǒng)集成有關(guān)的試驗(yàn)。

試驗(yàn)電壓和試驗(yàn)電流的容許偏差不超過(guò)表1的規(guī)定值。

A1A4

LrA2AdApLr

整流變

DS

V3V4

變壓器CBASV1V2

CU1CU2CU3CU4

旁通

電網(wǎng)

Vd負(fù)載

LrA3Lr

控制器

說(shuō)明：

CB——斷路器；

AS——交流隔離開關(guān)；

CU——六脈波變流器；

Lr——環(huán)流電抗器；

DS——直流隔離阿開關(guān)；

A——電流表或電流傳感器；

V——電壓表或電壓傳感器。

圖112脈波、四象限變流器系統(tǒng)的原理圖

表1容許偏差

參數(shù)最大容許偏差

試驗(yàn)電流±5%

直流電壓±3%

觸發(fā)角±1°

4.2試驗(yàn)條件

4.2.1環(huán)境條件

試驗(yàn)推薦在以下條件下進(jìn)行：

a)溫度：5℃~35℃；

b)相對(duì)濕度：45%~75%（或最高以不出現(xiàn)凝露為準(zhǔn)）；

c)氣壓：86kPa~106kPa。

4.2.2供電電網(wǎng)

對(duì)于大功率聚變變流系統(tǒng)，用于其集成測(cè)試的供電電網(wǎng)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

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T/CPSS1006－2018

a)系統(tǒng)容量需能夠提供被測(cè)大功率聚變變流系統(tǒng)輸出的額定電流和額定帶載電壓。

b)電網(wǎng)系統(tǒng)的總漏抗應(yīng)能測(cè)試被測(cè)大功率聚變變流系統(tǒng)在各種運(yùn)行模式下的輸出電壓和觸發(fā)角

范圍。

c)供電電網(wǎng)的電壓和電壓波動(dòng)應(yīng)滿足被測(cè)大功率聚變變流系統(tǒng)交流輸入電壓范圍的要求。除非另

有規(guī)定，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)不超過(guò)GB/T12326中的規(guī)定值。

d)除非另有規(guī)定，供電電網(wǎng)的電壓應(yīng)為額定工頻電壓。

e)除非另有規(guī)定，電網(wǎng)的總諧波畸變率不超過(guò)GB/T14549中的規(guī)定值。

4.2.3測(cè)試負(fù)載

用于核聚變電源領(lǐng)域的大功率變流器系統(tǒng)的負(fù)載通常是超導(dǎo)磁體線圈。

基于大功率聚變變流系統(tǒng)負(fù)載的特殊性，用于集成測(cè)試的負(fù)載應(yīng)是能夠模擬被測(cè)變流器系統(tǒng)集成測(cè)

試的電感。

4.3試驗(yàn)項(xiàng)目

表2規(guī)定了大功率聚變變流系統(tǒng)集成測(cè)試包含的所有試驗(yàn)項(xiàng)目。

表2試驗(yàn)項(xiàng)目一覽表

序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目四象限變流器單變流器章條號(hào)

1外觀檢查5.1

2絕緣電阻測(cè)量5.2

3控制器測(cè)試5.3

4空載試驗(yàn)5.4

5輕載試驗(yàn)5.5

6六脈波橋全電流試驗(yàn)5.6

7電壓響應(yīng)試驗(yàn)()()5.7

8環(huán)流運(yùn)行試驗(yàn)-5.8

9并聯(lián)運(yùn)行試驗(yàn)5.9

10四象限運(yùn)行能力試驗(yàn)-5.10

11額定電流試驗(yàn)5.11

12觸發(fā)旁通保護(hù)試驗(yàn)()()5.12

13溫升試驗(yàn)()()5.13

注：除非另有說(shuō)明，標(biāo)示“”的項(xiàng)目是必選的測(cè)試項(xiàng)目；標(biāo)示“()”的項(xiàng)目只在合同要求時(shí)進(jìn)行；標(biāo)示“”的項(xiàng)目?jī)H

存在并聯(lián)結(jié)構(gòu)的變流系統(tǒng)要求進(jìn)行；標(biāo)示“-”的項(xiàng)目是不要求的測(cè)試項(xiàng)目。

4.4運(yùn)行模式分析

根據(jù)用戶提供的參數(shù)，分析變流器系統(tǒng)在各種運(yùn)行模式下的觸發(fā)角范圍、輸出電壓能力以及電流紋

波。

基于分析結(jié)果提出各種運(yùn)行模式的測(cè)試要求，規(guī)定試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)值。

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T/CPSS1006－2018

5大功率聚變變流系統(tǒng)集成測(cè)試方法及流程

5.1外觀檢查

5.1.1檢查方法及流程

目測(cè)法依次檢查變流器系統(tǒng)各組成部件的外觀。

依照接線圖檢查變流器系統(tǒng)的回路連接。

5.1.2合格判定準(zhǔn)則

如果檢查結(jié)果滿足以下條件，則外觀檢查合格：

a)變流器單元各組成部件表面均清潔無(wú)臟物、且沒有裂痕和變形；

b)各組成部件之間連接正確。

5.2絕緣電阻測(cè)量

用至少500V的兆歐表測(cè)量變流器單元主回路與地之間的絕緣電阻。試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)斷開接地電阻器（如

有）。

電壓UM不超過(guò)時(shí)，絕緣電阻不得小于?；電壓UM超過(guò)時(shí)，絕緣電阻應(yīng)大

21000V1M21000V

于1000?/V。

如果使用水作為熱轉(zhuǎn)移媒質(zhì)，可在無(wú)水和有水兩種情況下測(cè)量絕緣電阻。無(wú)水時(shí)的絕緣電阻應(yīng)滿足

上述規(guī)定值要求，有水時(shí)的絕緣電阻應(yīng)另行規(guī)定。

5.3控制器測(cè)試

5.3.1同步信號(hào)測(cè)試

同步信號(hào)測(cè)試的方法及流程：

a)確認(rèn)各變流器的觸發(fā)盒指示燈是否正常；

b)確認(rèn)觸發(fā)脈沖指示燈是否正常；

c)在不同觸發(fā)角（如15°、30°、60°、90°和135°）下，同時(shí)檢測(cè)變流器的同步信號(hào)和控制器的輸

出脈沖信號(hào)。

觸發(fā)信號(hào)與同步信號(hào)之間應(yīng)滿足式（1）關(guān)系：

α

?=t×1000··························（1）

360f

式中：

α——變流器的觸發(fā)角，單位：°；

f——變流器交流輸入電壓的頻率，除非另有說(shuō)明，頻率取50Hz；

t——橋臂的觸發(fā)信號(hào)與其相對(duì)應(yīng)同步點(diǎn)之間的時(shí)間差，單位：ms。

5.3.2△脈沖封鎖測(cè)試

變流器系統(tǒng)在各種可能的工作模式（單橋、并聯(lián)、環(huán)流）下運(yùn)行，檢測(cè)各變流器的觸發(fā)脈沖信號(hào)。

該被脈沖封鎖的變流器不應(yīng)發(fā)觸發(fā)脈沖。

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T/CPSS1006－2018

5.3.3設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)測(cè)試

針對(duì)控制器監(jiān)測(cè)的變流器系統(tǒng)各設(shè)備狀態(tài)，依次改變各設(shè)備狀態(tài)，確認(rèn)控制器監(jiān)控界面的狀態(tài)顯示

與各設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)一致。

控制器監(jiān)控界面的狀態(tài)顯示應(yīng)隨著設(shè)備實(shí)際狀態(tài)的改變而改變。控制器監(jiān)控界面顯示綠燈，表示對(duì)

應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)正常；控制器監(jiān)控界面顯示紅燈，表示對(duì)應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)異常。

5.3.4模擬故障測(cè)試

分別在變流器系統(tǒng)各種故障信號(hào)的輸入端，模擬輸入故障信號(hào)，輸入故障信號(hào)需涵蓋所有可能的故

障類型，變流器系統(tǒng)應(yīng)對(duì)各種故障做出正確響應(yīng)，響應(yīng)方式由制造方與用戶協(xié)商。

典型的故障包括：水系統(tǒng)故障（水溫異常、水壓異常、水流量異常）、整流變壓器重瓦斯故障、整

流變壓器壓力釋放故障、變流器快熔故障、外旁通故障、通訊故障、過(guò)電壓測(cè)試、過(guò)電流測(cè)試、失超保

護(hù)故障、快速放電故障、安全聯(lián)鎖故障等。

5.3.5通信測(cè)試

當(dāng)變流器系統(tǒng)的控制器與其他系統(tǒng)之間有通訊，應(yīng)對(duì)變流器系統(tǒng)的控制器進(jìn)行通信測(cè)試。

在建立通訊關(guān)系的兩個(gè)系統(tǒng)之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)接收方應(yīng)準(zhǔn)確無(wú)誤地接收到據(jù)發(fā)送方發(fā)送的

數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)丟包率和接收延遲時(shí)間均應(yīng)在規(guī)定的限值范圍內(nèi)。

5.4空載試驗(yàn)

5.4.1空載試驗(yàn)測(cè)試流程

空載試驗(yàn)按如下流程進(jìn)行測(cè)試：

a)被測(cè)變流系統(tǒng)接入額定輸入電壓；

b)變流系統(tǒng)中的各變流器觸發(fā)角分別設(shè)為15°、30°、60°和90°；

c)紀(jì)錄變流器的輸出電壓波形。

5.4.2合格判定準(zhǔn)則

對(duì)于六脈波變流器，輸出電壓應(yīng)為六脈波，輸出電壓與觸發(fā)角之間應(yīng)滿足式（2）關(guān)系：

UUd2=1.35cosα··························（2）

式中：

Ud——六脈波變流器輸出的平均電壓；

U2——變流器交流輸入電壓的線電壓有效值；

α——變流器的觸發(fā)角。

5.5輕載試驗(yàn)

5.5.1試驗(yàn)方法及測(cè)試流程

輕載試驗(yàn)應(yīng)在確認(rèn)空載試驗(yàn)合格之后進(jìn)行，其測(cè)試方法及流程如下：

a)變流器以固定的觸發(fā)角開環(huán)運(yùn)行，對(duì)變流器進(jìn)行輕載測(cè)試，試驗(yàn)電流不超過(guò)變流器額定電流的

10%；

運(yùn)行結(jié)束查看變流器的輸出電壓和電流波形，確認(rèn)測(cè)量設(shè)備和采集系統(tǒng)工作正常，驗(yàn)證變流器

在開環(huán)控制下運(yùn)行是否正常。

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T/CPSS1006－2018

b)采用閉環(huán)控制，對(duì)變流器進(jìn)行輕載測(cè)試，試驗(yàn)電流應(yīng)不超過(guò)變流器額定電流的1/3。

運(yùn)行結(jié)束查看變流器的輸出電壓和電流波形，確認(rèn)變流器在閉環(huán)控制下運(yùn)行是否正常。

5.5.2合格判定準(zhǔn)則

如果試驗(yàn)結(jié)果滿足以下條件，則輕載試驗(yàn)合格：

a)在開環(huán)控制下，變流器輸出六脈波，不能有換相失敗或任何故障報(bào)警現(xiàn)象；

b)在閉環(huán)控制下，變流器輸出六脈波，不能有換相失敗或任何故障報(bào)警現(xiàn)象，且輸出電流能夠跟

蹤預(yù)設(shè)電流波形。

5.6六脈波橋全電流試驗(yàn)

5.6.1試驗(yàn)方法

六脈波全電流試驗(yàn)應(yīng)在額定交流電壓和全負(fù)載下驗(yàn)證。對(duì)于特殊電源和負(fù)載，經(jīng)與用戶協(xié)商，可采

用將直流端子直接短接或經(jīng)電抗器短路，將變流器端子連接到足以產(chǎn)生額定連續(xù)直流電流的交流電壓。

半導(dǎo)體器件并聯(lián)連接時(shí)，由于各器件正向電壓或通態(tài)電壓的差異、開通時(shí)間的差異和觸發(fā)延遲角的

差異，可能引起其承載的電流分配不均衡。如果變流器橋臂中使用并聯(lián)的半導(dǎo)體器件，應(yīng)檢查變流器在

額定電流下的電流均衡度。

并聯(lián)半導(dǎo)體器件的電流均衡度Ki按式（3）計(jì)算：

np

∑Ij

j=1··························（3）

Ki=

(nIpM×)

式中：

并聯(lián)半導(dǎo)體器件的數(shù)量；

np——

np

各并聯(lián)半導(dǎo)體器件承載的平均電流之和；

∑Ij——

j=1

所有并聯(lián)半導(dǎo)體器件中，承擔(dān)電流最大的半導(dǎo)體器件承載的平均電流。

IM——

5.6.2測(cè)試流程

六脈波橋全電流試驗(yàn)的測(cè)試流程:

a)依次進(jìn)行空載和輕載試驗(yàn)

b)采用電流閉環(huán)控制，進(jìn)行六脈波橋全電流試驗(yàn)

試驗(yàn)電流為變流器的額定電流，結(jié)束查看變流器的輸出電壓和電流波形，確認(rèn)變流器能否在額

定電流下正常運(yùn)行。

c)計(jì)算電流均衡度

如果變流器橋臂中使用并聯(lián)的半導(dǎo)體器件，應(yīng)計(jì)算變流器各橋臂的電流均衡度。

5.6.3合格判定準(zhǔn)則

如果試驗(yàn)結(jié)果滿足以下條件，則六脈波橋全電流試驗(yàn)合格：

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a)試驗(yàn)過(guò)程中，不出現(xiàn)任何故障報(bào)警現(xiàn)象；

b)變流器輸出六脈波，沒有換相失敗現(xiàn)象；

c)變流器輸出電流能夠跟蹤預(yù)設(shè)電流波形，容許偏差不超過(guò)±3%；

d)電流均衡度不低于設(shè)計(jì)要求值。

5.7電壓響應(yīng)試驗(yàn)

給變流器施加對(duì)稱的階躍電壓，采用電壓開環(huán)控制，檢測(cè)變流器對(duì)階躍電壓的響應(yīng)速度。階躍電壓

的幅值以及電壓響應(yīng)速度限值由用戶規(guī)定。

如果規(guī)定了電壓響應(yīng)時(shí)的輸出電流值，可采用先電流閉環(huán)再轉(zhuǎn)成電壓開環(huán)的控制方法，以使電壓響

應(yīng)時(shí)的輸出電流達(dá)到規(guī)定值。

變流器在對(duì)稱的全電壓范圍內(nèi)的電壓響應(yīng)時(shí)間應(yīng)在用戶規(guī)定的限值范圍內(nèi)。

5.8環(huán)流運(yùn)行試驗(yàn)

5.8.1試驗(yàn)方法及測(cè)試流程

試驗(yàn)中，變流器系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)環(huán)流運(yùn)行和動(dòng)態(tài)環(huán)流運(yùn)行均應(yīng)被檢測(cè)，其測(cè)試方法及流程如下：

a)確認(rèn)空載試驗(yàn)和輕載試驗(yàn)均合格

b)穩(wěn)態(tài)環(huán)流測(cè)試：

1)采用電流閉環(huán)控制，為變流器單元預(yù)設(shè)圖2所示的電流波形，檢測(cè)變流器系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)環(huán)

流運(yùn)行是否良好。

2)運(yùn)行結(jié)束應(yīng)查看變流器系統(tǒng)的輸出電流波形。若輸出電流大于0，則反向變流器輸出電流

應(yīng)為環(huán)流，正向變流器提供負(fù)載電流和環(huán)流；若輸出電流小于0，則正向變流器輸出電流

為環(huán)流，反向變流器提供負(fù)載電流和環(huán)流；若輸出電流等于0，則正向變流器和反向變流

器的輸出電流相等，在變流器系統(tǒng)內(nèi)部形成環(huán)流回路。負(fù)載電流在零點(diǎn)附近應(yīng)平滑過(guò)渡。

I/kA

Id

0t1t2t3t4t5t/s

-Id

—負(fù)載電流；—時(shí)間。

Idt1~t5

圖2穩(wěn)態(tài)環(huán)流測(cè)試的預(yù)設(shè)電流波形

c)固定控制角的動(dòng)態(tài)環(huán)流測(cè)試：

1)令環(huán)流運(yùn)行變流器系統(tǒng)中的一個(gè)變流器以固定觸發(fā)角運(yùn)行，根據(jù)環(huán)流控制的需要來(lái)改變

另一個(gè)變流器的觸發(fā)角，以檢測(cè)變流器系統(tǒng)在固定觸發(fā)角下的環(huán)流運(yùn)行特性。

2)依次檢測(cè)變流器系統(tǒng)在不同觸發(fā)角（如45°、60°、75°、90°和120°）下的動(dòng)態(tài)環(huán)流運(yùn)行，

在不同觸發(fā)角下的環(huán)流值都應(yīng)滿足規(guī)定的設(shè)計(jì)要求。

d)電壓階躍的動(dòng)態(tài)環(huán)流測(cè)試：

1)令環(huán)流運(yùn)行變流器系統(tǒng)中的一個(gè)變流器輸出階躍的直流電壓，根據(jù)環(huán)流控制的需要來(lái)改

變另一個(gè)變流器的輸出電壓，以檢測(cè)變流器單元在電壓階躍過(guò)程中的動(dòng)態(tài)環(huán)流特性。

2)運(yùn)行結(jié)束應(yīng)查看變流器單元的輸出電流波形。在電壓突變的過(guò)程，環(huán)流控制不能失控。

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5.8.2合格判定準(zhǔn)則

如果試驗(yàn)結(jié)果滿足以下條件，則環(huán)流運(yùn)行模式試驗(yàn)合格：

a)在穩(wěn)態(tài)環(huán)流過(guò)程中，環(huán)流值在規(guī)定的限值范圍，環(huán)流紋波應(yīng)小于環(huán)流值，且滿足用戶要求；

b)變流器系統(tǒng)在不同觸發(fā)角下輸出的環(huán)流值和環(huán)流紋波均應(yīng)滿足要求；

c)在電壓突變的動(dòng)態(tài)環(huán)流運(yùn)行過(guò)程中，環(huán)流控制不能失控，即環(huán)流值不能為0；

d)負(fù)載電流在零點(diǎn)附近應(yīng)能夠平滑過(guò)渡，不能出現(xiàn)控制死區(qū)。

5.9并聯(lián)運(yùn)行試驗(yàn)

5.9.1試驗(yàn)方法及測(cè)試流程

試驗(yàn)中，變流器系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)并聯(lián)運(yùn)行和動(dòng)態(tài)并聯(lián)運(yùn)行均應(yīng)被檢測(cè)，其測(cè)試方法及流程如下：

a)確認(rèn)空載試驗(yàn)和輕載試驗(yàn)均合格

b)穩(wěn)態(tài)并聯(lián)測(cè)試：

1)采用電流閉環(huán)控制，為變流器單元預(yù)設(shè)圖3（a）所示的電流波形，進(jìn)行正向變流器并聯(lián)

運(yùn)行試驗(yàn)，檢測(cè)正向變流器的穩(wěn)態(tài)并聯(lián)運(yùn)行是否良好。

2)采用電流閉環(huán)控制，為變流器單元預(yù)設(shè)圖3（b）所示的電流波形，進(jìn)行反向變流器并聯(lián)

運(yùn)行試驗(yàn)，檢測(cè)反向變流器的穩(wěn)態(tài)并聯(lián)運(yùn)行是否良好。

3)試驗(yàn)從并聯(lián)運(yùn)行的最小電流開始測(cè)試，按照電流增加的順序依次對(duì)變流器系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)

并聯(lián)測(cè)試，直到測(cè)試電流達(dá)到變流器單元的額定電流。每次測(cè)試電流的增加幅值不超過(guò)

額定電流的20%。

Iset/kAIset/kA

Id

0t1t2t3t/s

0t1t2t3t/s-Id

(a)正向變流器(b)反向變流器

—負(fù)載電流；—時(shí)間。

Idt1~t3

圖3穩(wěn)態(tài)并聯(lián)運(yùn)行的預(yù)設(shè)電流波形

c)固定控制角的動(dòng)態(tài)并聯(lián)測(cè)試：

1)令并聯(lián)運(yùn)行變流器系統(tǒng)中的一個(gè)變流器以固定的觸發(fā)角運(yùn)行，根據(jù)并聯(lián)控制的需要來(lái)改

變與其并聯(lián)變流器的觸發(fā)角，以檢測(cè)變流器系統(tǒng)在固定觸發(fā)角下的并聯(lián)運(yùn)行特性；

2)依次檢測(cè)變流器系統(tǒng)在不同觸發(fā)角（如30°、45°、60°、75°、90°和120°）下的動(dòng)態(tài)并聯(lián)

運(yùn)行，并聯(lián)變流器之間的不均衡度應(yīng)在規(guī)定的限值范圍內(nèi)。

d)電壓階躍的動(dòng)態(tài)并聯(lián)測(cè)試

令并聯(lián)運(yùn)行變流器系統(tǒng)中的一個(gè)變流器輸出階躍的直流電壓，根據(jù)并聯(lián)控制的需要來(lái)改變與其

并聯(lián)變流器的輸出電壓，以檢測(cè)變流器單元在電壓階躍過(guò)程中的動(dòng)態(tài)并聯(lián)運(yùn)行特性。

5.9.2合格判定準(zhǔn)則

如果試驗(yàn)結(jié)果滿足以下條件，則并聯(lián)運(yùn)行模式試驗(yàn)合格：

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a)在穩(wěn)態(tài)并聯(lián)運(yùn)行中，變流系統(tǒng)輸出的電流應(yīng)能夠跟蹤預(yù)設(shè)電流波形，各變流器輸出電壓均為六

脈波，并聯(lián)變流器共同承擔(dān)負(fù)載電流，并聯(lián)變流器之間的電流不均衡度應(yīng)在規(guī)定的限值范圍內(nèi)。

除非另有規(guī)定，電流不均衡度不超過(guò)10%；

b)變流器系統(tǒng)在不同觸發(fā)角下并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，各變流器均輸出6脈波，并聯(lián)變流器之間的電流不均

衡度應(yīng)在規(guī)定的限值范圍內(nèi)；

c)在電壓突變的動(dòng)態(tài)環(huán)流運(yùn)行過(guò)程中，變流器系統(tǒng)不能出現(xiàn)換相失敗或任何其它故障報(bào)警現(xiàn)象。

5.10四象限運(yùn)行能力試驗(yàn)

5.10.1試驗(yàn)方法及測(cè)試流程

試驗(yàn)中，變流器單元的各種運(yùn)行模式均應(yīng)被檢測(cè)，其測(cè)試方法及流程如下：

a)確認(rèn)環(huán)流運(yùn)行試驗(yàn)和并聯(lián)運(yùn)行試驗(yàn)均合格

b)半額定電流的四象限運(yùn)行能力試驗(yàn)：

1)為變流器系統(tǒng)預(yù)設(shè)圖4的波形①所示的電流波形，采用電流閉環(huán)控制，對(duì)變流器系統(tǒng)進(jìn)

行半額定電流的四象限運(yùn)行能力試驗(yàn)。

2)運(yùn)行結(jié)束查看變流器系統(tǒng)的輸出電流和電壓波形，確認(rèn)變流器系統(tǒng)在半額定電流下的環(huán)

流運(yùn)行、單橋運(yùn)行以及并聯(lián)運(yùn)行是否均正常。

3)若變流器系統(tǒng)在半額定電流下的四象限運(yùn)行正常，則提高試驗(yàn)電流、繼續(xù)測(cè)試，否則停

止試驗(yàn)、排查故障。

Iset/kA

④

Idn

③

0.8Idn

②

0.6Idn

①

0.5Idn

0t1t2t3t4t5t6t/s

①

-0.5Idn②

-0.6Idn③

-0.8Idn④

-Idn

Idn—額定負(fù)載電流；t1~t6—時(shí)間。

圖4四象限運(yùn)行能力試驗(yàn)的預(yù)設(shè)電流波形

c)60%額定電流的四象限運(yùn)行能力試驗(yàn)：

1)將試驗(yàn)電流提高到額定電流的60%（如圖4的波形②所示），采用電流閉環(huán)控制，對(duì)變

流器系統(tǒng)進(jìn)行四象限運(yùn)行測(cè)試。

2)若變流器系統(tǒng)在60%額定電流下的四象限運(yùn)行正常，則提高試驗(yàn)電流、繼續(xù)測(cè)試，否則

停止試驗(yàn)、排查故障。

d)80%額定電流的四象限運(yùn)行能力試驗(yàn)：

1)將試驗(yàn)電流提高到額定電流的80%（如圖4的波形③所示），采用電流閉環(huán)控制，對(duì)變

流器系統(tǒng)進(jìn)行四象限運(yùn)行測(cè)試。

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T/CPSS1006－2018

2)若變流器系統(tǒng)在80%額定電流下的四象限運(yùn)行正常，則將試驗(yàn)電流提高到額定電流、繼

續(xù)測(cè)試，否則停止試驗(yàn)、排查故障。

e)額定電流下的四象限運(yùn)行能力試驗(yàn)

試驗(yàn)電流提高到額定電流（如圖4的波形④所示），采用電流閉環(huán)控制，對(duì)變流器系統(tǒng)進(jìn)行四

象限運(yùn)行測(cè)試。

5.10.2合格判定準(zhǔn)則

如果試驗(yàn)結(jié)果滿足以下條件，則四象限運(yùn)行能力試驗(yàn)合格：

a)變流器系統(tǒng)及其輔助設(shè)備應(yīng)能夠在額定電流下進(jìn)行四象限運(yùn)行，不能出現(xiàn)換相失敗或其它故障

報(bào)警現(xiàn)象；

b)在環(huán)流運(yùn)行階段，負(fù)載電流在零點(diǎn)附近能夠平滑過(guò)渡，環(huán)流值以及環(huán)流紋波均應(yīng)滿足要求；

c)在單橋運(yùn)行階段，變流器系統(tǒng)輸出六脈波，輸出電流應(yīng)能夠跟蹤預(yù)設(shè)電流波形，其偏差不超過(guò)

±3%；

d)在并聯(lián)運(yùn)行階段，各變流器均輸出6脈波，并聯(lián)變流器的電流不均衡度應(yīng)在規(guī)定的限值范圍內(nèi)

（除非另有規(guī)定，電流不均衡度不超過(guò)10%）。

5.11額定電流試驗(yàn)

5.11.1試驗(yàn)方法及測(cè)試流程

額定電流試驗(yàn)測(cè)試方法及流程如下：

a)正向變流器的額定電流試驗(yàn)

1)為變流器系統(tǒng)預(yù)設(shè)圖5（a）所示的電流波形，采用電流閉環(huán)控制，進(jìn)行正向變流器的額

定電流試驗(yàn)。

2)當(dāng)電流達(dá)到穩(wěn)態(tài)之后，每隔一定時(shí)間間隔（如15min），檢測(cè)正向變流器的關(guān)鍵部位是

否產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象（局部過(guò)熱的溫度限值見表3），如果有局部過(guò)熱現(xiàn)象，則立即終止

試驗(yàn)。

3)如果正向變流器在其額定電流下正常運(yùn)行達(dá)1h，則結(jié)束試驗(yàn)。

表3局部過(guò)熱的溫度限值

RC回路電阻軟連接鋁排

65℃95℃65℃

Iset/kA

Iset/kA

Idn

0t1t/s

0t1t/s-Idn

(a)正向變流器(b)反向變流器

—額定負(fù)載電流；—時(shí)間。

Idnt1

圖5額定電流試驗(yàn)的預(yù)設(shè)電流波形

b)反向變流器的額定電流試驗(yàn)：

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T/CPSS1006－2018

1)為變流器系統(tǒng)預(yù)設(shè)圖5（b）所示的電流波形，采用電流閉環(huán)控制，進(jìn)行反向變流器的額

定電流試驗(yàn)。

2)當(dāng)電流達(dá)到穩(wěn)態(tài)之后，每隔一定時(shí)間間隔（如15min），檢測(cè)反向變流器的關(guān)鍵部位是

否產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象，如果有局部過(guò)熱現(xiàn)象，則立即終止試驗(yàn)。

3)如果反向變流器在其額定電流下正常運(yùn)行達(dá)1h，則結(jié)束試驗(yàn)。

5.11.2合格判定準(zhǔn)