NBT 42022-2013 高压变频调速用油浸式变流变压器

K41备案号：43528-2014高压变频调速用油浸式变流变压器2013-11-28发布2014-04-01实施国家能源局发布NB/T42022—2013前言 Ⅱ 12规范性引用文件 3术语和定义 14使用条件 25产品型号 2 27技术要求 48试验项目及方法 69标志、起吊、包装、运输和储存 7附录A(资料性附录)多脉波串联叠加二极管电压源型整流电路 9附录B(资料性附录)H桥级联式电压源型变频器拓扑图 附录C(资料性附录)多脉波串联叠加晶闸管电流源型整流电路 附录D(资料性附录)多分裂变流变压器阀侧各绕组电流分配的测量值 IⅡ本标准按照GB/T1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国变压器标准化技术委员会(SAC/TC44)归口。本标准起草单位：沈阳变压器研究院股份有限公司、新华都特种电气股份有限公司、保定天威特变电气有限公司、明珠电气有限公司、卧龙电气集团北京华泰变压器有限公司、广州骏发电气有限公司、辽宁华冶集团发展有限公司、上海昊德电气有限公司、特变电工股份有限公司新疆变压器厂。本标准主要起草人：章忠国、嘉陵、邓旭峰、王洋、李占元、蔡定国、何宝振、樊建平、李振、李登峰、房玉杰。本标准为首次发布。1高压变频调速用油浸式变流变压器本标准规定了高压变频调速用三相油浸式变流变压器的术语和定义，使用条件，产品型号，联结，技术要求，试验项目及方法，标志、起吊、包装、运输和储存等。本标准主要适用于高压变频调速系统输入侧用的三相油浸式变流变压器(以下简称“变流变压器”),其网侧绕组的电压等级一般为3kV～35kV,阀侧单个绕组的电压一般不超过2.5kV。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，仪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。GB1094.1GB1094.2MOD)GB1094.3包装储运图示标志电力变压器第1部分：总则(GB1094.1—2013,IEC60076-1:2011,MOD)电力变压器第2部分：液浸式变压器的温升(GB1094.2—2013,IEC60076-2:2011,电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙(GB1094.3—2003,IEC60076-3:2000,MOD)GB1094.5电力变压器第5.部分：承受短路的能力(GB1094.5—2008,IEC60076-5:2006,MOD)GB/T1094.72005,MOD)GB/T3859.13859.1—2013,IEC电力变压器第7部分：油浸式电力变压器负载导则(GB/1094.7—2008,IEC60076-7:半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部分：基本要求规范(GB/T60146-1-1:2009,MOD)GB/T6451油浸式电力变压器技术参数和要求GB/T12668.4调速电气传动系统第4部分：一般要求交流调速电气传动系统额定值的规定(GB/T12668.4—2006,IEC交流电压1000V以上但不超过35kV的61800-4:2002,IDT)GB/T18494.1变流变压器第1部分：工业用变流变压器(GB/T18494.1—2001,IEC61378-1:JB/T3837变压器类产品型号编制方法JB/T100886kV～500kV级电力变压器声级3术语和定义GB1094.1和GB/T18494.1中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。高压变频调速用油浸式变流变压器oil-immersedconvertertransformerforhighvoltagefrequencycontrol为高压变频器各功率单元提供三相交流电源，且阀侧绕组采用多绕组轴向分裂的移相结构型式的油浸式变流变压器。2NB/T42022—2013移相角phaseshiftingangleI用十进制度表示的带有正、负号的角度，与最接近的钟时序数共同表示相位移。相位移phasedisplacementδ当正序电压系统施加于按字母或数字顺序标志的变流变压器网侧绕组端子时，阀侧绕组和网侧绕组中性点(真实的或假想的)与其相应绕组线路端子间的电压相量的角度差。变流变压器每个心柱上对应功率单元串联叠加后形成高压变频器同一输出相的所有阀侧绕组。注：变流变压器阀侧绕组结构上一般应分为三段，分别对应于高压变频器输出A相、B相、C相。给同一功率单元中的三相整流桥供电的阀侧绕组。4使用条件规定。5产品型号变流变压器的产品型号应符合JB/T3837的规定。该型号表示一台高压变频调速用、三相、油浸式、自冷、无励磁调压、铜导线、额定容量为1600kVA、电压等级为6联结6.1概述在多种不同的变频器拓扑结构中，主要采用了以下三种主a)多脉波串联叠加二极管电压源型整流电路(参见附录A);b)H桥级联式电压源型变频器拓扑图(参见附录B);c)多脉波串联叠加晶闸管电流源型整流电路(参见附录C)。采用附录A和附录C整流电路的逆变器称为多重化电平叠加逆变器。采用附录B主电路的逆变器称为多重化H桥级联式逆变器。变流变压器的阀侧绕组可采用延边角结(e)、曲折形(z)或多边形(p)联结，以实现移相目的。常用的移相示意图参见图1。为阀侧绕组延边角结或曲折形联结对阀侧基本绕组相电压的移相角，δ(图1c)和图1d)中的δ与F相同]为阀侧绕组延边角结或曲折形联结对网侧绕组相电压的相位移。移相后的空载相电压超前基准相电压为(-),滞后为(+)。在图1a)中，δ=+(30°-|F|);在图1b)中，δ=-(30°-|F|);在图1c)和图1d)中，8=F。3NB/T42022—2013a)Yel-Tb)Ye11+Fc)YzO-/d)Yz0+T6.3联结方式根据附录A～附录C中变频器的拓扑结构所需的整流方式及其技术要求的不同，通过相应的三相二极管全波整流和晶闸管可控整流电路，变流变压器可实现6相12脉波、9相18脉波、12相24脉波、15相30脉波、18相36脉波、21相42脉波、24相48脉波、27相54脉波、30相60脉波、33相66脉波、36相72脉波等的串联叠加，其网侧绕组的联结方式参见表1,阀侧绕组的联结方式参见表2。每相轴向分裂绕组数Ni多重化电平叠加逆变器2先将同一轴向高度位置的绕组分别联结成人结(或△结),再将不同轴向高度位置上的人结(或△结)绕组并联34多重化H桥级联式逆变器1人表2阀侧绕组的联结方式每相轴向分裂绕组数整流相数每周波内脉波数多重化电平叠加逆变器级联式逆变器联结组图相位移角差相位移8阀侧绕组移相角F总数每段总数2266△/)-△或△/△<或0°、+30°人/D人或人/人<3399人/人人人44—5人/人人人66 7人/人人人4每相轴向分裂绕组数整流相数每周波内脉波数多重化电平叠加逆变器变器相位移角差相位移δ阀侧绕组移相角F总数每段总数8+18.75°、+26.25°99—+15°、+21°、+27°+21.82°、+27.27°注：在保证相位移角差不变的情况下，也可采用其他的联结方式及其相应的相位移和移相角，本标准仅规定变流变压器的特殊要求，其他要求应符合GB1094.1、GB/T6451、GB/T18494.1和变流变压器网侧绕组的额定容量是以电压和电流的基波分量为基准的，因此额定三相容量为：U₁—线电压基波分量方均根值；I₁——额定网侧电流基波分量方均根值。该基波分量是从理想的矩形波电流计算得到的。额定容量的优先值为：315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150kVA。注：根据用户要求，也可选择其他额定容量。5NB/T42022—20137.3网侧绕组额定电压及分接变流变压器网侧绕组额定电压一般为3、6、10、20、35kV。变流变压器网侧绕组应采用无励磁调压方式，分接范围一般为±5%。7.4阀侧绕组额定电压变流变压器阀侧绕组额定电压按订货技术协议的规定。7.5空载电压比允许偏差除订货技术协议中另有规定外，变流变压器主分接下的空载电压比允许偏差一般为±2%。7.6相位移允许偏差7.7空载损耗和空载电流空载损耗和空载电流的标准值按订货技术协议的规定。空载损耗和空载电流应按GB1094.1的规定进行测量。7.8额定工频条件下的负载损耗将变流变压器各阀侧绕组同时分别短路，在额定频率下，对网侧绕组施加近似正弦波的电压，当网7.9短路阻抗7.9.1(全)穿越阻抗在变流变压器中，网侧绕组对所有阀侧绕组的短路阻抗称为(全)穿越阻抗。习惯上将该(全)穿网侧电压等级短路阻抗Zk%允许偏差3按订货技术协议主分接：±15%其他分接：按订货技术协议67.9.2半穿越阻抗Zg。半穿越阻抗的不平衡度按下式计算：KzB——半穿越阻抗的不平衡度，%;ZBI、ZB₂——两组或两段阀侧绕组的半穿越阻抗，%。半穿越阻抗的不平衡度应满足下列要求之一：a)在多重化电平的直流输出端并联的两个整流桥中，分别接入其整流桥交流输入端的两组阀侧绕6组的半穿越阻抗Zg之间的不平衡度应符合订货技术协议要求。b)在多重化电平的直流输出端串联的两个整流桥中，分别接入其整流桥交流输入端的两组阀侧绕组的半穿越阻抗Zg之间的不平衡度应符合订货技术协议要求。c)在多重化H桥的变流变压器中，对任何两段阀侧绕组的半穿越阻抗Zg之间的不平衡度通常不予规定。但要求其任何两组阀侧绕组的半穿越阻抗Zg之间的偏差与其阀侧空载电压偏差应起在变流变压器中，任一组阀侧绕组(或任一阀侧绕组段)对与其相邻的一组阀侧绕组(或一阀侧绕组段)的短路阻抗称为分裂阻抗Zr。如果变流变压器用于双桥并联且不设平衡电抗器的整流电路，则其Zp不应小于20%。变流变压器的绝缘系统温度一般为105℃(A级)。7.11绝缘水平如无另行规定，则变流变压器网侧绕组的绝缘水平应符合GB1094.3的规定。各阀侧绕组线端对地和各绕组(段、组)之间的外施交流电压耐受水平按订货技术协议的规定。当用户另有要求时，各阀侧绕组端子对地之间可进行雷电冲击试验，雷电冲击试验电压水平按订货变流变压器的负载标准工作制应符合GB/T3859.1的规定。变流变压器在100%额定负载条件下的温升限值应符合GB1094.2或GB/T3859.1的规定。在最高环境温度时，变流变压器各绕组的热点温度均不应高于该变压器相应的绝缘系统所允许的温变流变压器负载能力的计算按GB/T1094.7的规定。在订货时，应明确保证的声功率级是以正弦空载额定电压励磁或正弦负载额定电流励磁为基准的，并是对变流变压器的本体进行测试的。由于此条件下的声功率级与现场负载条件下所获得的值不同，因此，用户在签订合同前，有必要规定在制造单位空载和负载条件下获得的变流变压器的最大声功率级及其试验条件。如用户无特殊要求，则声级水平按JB/T10088的规定。变流变压器的冷却方式为自冷(标志代号为ONAN)或风冷(标志代号为ONAF)。如无另行规定，则变流变压器承受短路的能力应符合GB1094.5的规定。对于变流变压器，由于网侧绕组通常比较靠近铁心柱，因此，应考虑短路试验合闸瞬间的涌流对短8试验项目及方法变流变压器的试验分为例行试验、型式试验和特殊试验。有关的试验项目及方法，除本章另有规定78.2电压比和相位移测量(例行试验)宜采用多功能变比测试仪，直接并同时测量电压比和相位移。8.3温升试验(型式试验)8.3.1阀侧绕组为双分裂结构的变流变压器的温升试验试验应按GB1094.1和GB1094.2的有关规定进行。8.3.2阀侧绕组为多分裂结构的变流变压器的温升试验8.3.2.1对于多绕组变压器温升试验的细节，通常应在招标阶段提出，并达成协议。如果协议中无另行规定，则试验应按GB1094.1和GB1094.2的有关规定进行，并注意下列问题：a)对于多绕组变压器，当一个绕组的额定容量等于其余绕组额定容量之和时，其温升要求是指所有绕组均同时在各自额定负载下的。如果情况不是这样，应选定一种或多种特定的负载组合，并相应地规定其温升限值。b)应按尽可能接近实际负载的方式，对某一绕组施加与总损耗对应的电流，将其余绕组同时短接或接适当的阻抗。因试验设备的限制，当上述方式不完全适用时，则可协商将损耗降低到基准值的80%,然后按GB1094.2的规定进行校正。8.3.2.2根据变流变压器的实际情况，建议签订协议的有关各方应考虑下列情况：由于阀侧绕组为轴向多分裂结构，因此考虑到各阀侧绕组相互间的加热作用，温升试验时应力求所有的绕组同时达到额定条件，建议采取相应措施对温升试验过程中阀侧各绕组的负载电流的不平衡度进行限制。附录D列举了一组电流典型值，可作为将电流的不平衡度限制在±10%以内的参考。8.3.2.3变流变压器在进行温升试验时，试验电源的波形应近似为正弦波。试验时宜采用直接负载法。当测量的阀侧绕组温升高于油的温升时，应选择最上部的阀侧绕组进行测量。如果不具备采用直接负载法的试验条件，则可采用短路法，此时阀侧绕组的电流可能不平衡，当测量的阀侧绕组温升高于油的温升时，应测量尽可能靠近上部且试验电流与规定的电流之差在±10%之内的一个阀绕组。试验中，若不能施加规定的总损耗或电流，其试验结果应根据规定进行修正。修正的有效范围是施加的总损耗与规定的总损耗之差在±20%之内，施加的电流与规定的电流之差在±10%之内。经过协商，也可扩大修正的适用范围。但施加的总损耗不应低于规定的总损耗的70%,施加的电流不应低于规定的电流的85%。由于试验时电源的波形近似正弦波，而实际运行中的谐波可能对产品的温升造成影响，因此，制造方和用户应根据谐波的含量对温升限值规定出适当的降低值，并在订货技术协议中予以明确。于GB1094.2的规定值进行考核。9标志、起吊、包装、运输和储存9.1标志变流变压器应有接线端子、运输及起吊标志，标志内容应符合相关标准规定。铭牌标志除应符合GB1094.1的有关规定外，还可根据需要标志移相角、相位移、联结组图或联结组标号。变流变压器的移相角、相位移、联结组图及联结组标号的铭牌标志示例如下：8示例1:星一延边角结(e)变流变压器联结组标号：Yel-5°Yel-15°Ye1-25示例2:星一曲折形联结(z)变流变压器联结组标号：Yz0+25°Yz0+15°Yz0+5°Yz0-5°Yz0-15°Yz0-25°9.2.2成套拆卸的组件和零件(如气体继电器、套管、测温装置及紧固件等)的包装应保证经过运输、9.2.3变流变压器内部结构应在经过正常的铁路、公路及水路运输后相互位置不变，流变压器的组、部件(如套管、散热器或冷却器、阀门和储油柜等)的结构及布置位置，应不妨碍吊装、9.2.4运输时应保护变流变压器的所有组、部件(如储油柜、套管、阀门及散热器或冷却器等)不得损9.2.5变流变压器本体及成套拆卸的大组件(如散热器或冷却器、净油器和储油柜等)运输时可不装箱，但应保证不受损伤，在整个运输与储存过程中不得进水和受潮。9(资料性附录)多脉波串联叠加二极管电压源型整流电路A.13相6脉波二极管电压源型整流电路3相6脉波二极管电压源型整流电路示例见图A.1～图A.3。a)相位移0°b)相位移+30°c)相位移-30°d)相位移0°图A.1人人、人4、△>、△△联结的变流变压器a)相位移b)相位移c)相位移d)相位移e)相位移f)相位移-30°~0°0°~+30°-60°~-30°-30°~0°0°~+30°+30°~+60°a)相位移b)相位移c)相位移d)相位移e)相位移f)相位移A.26相12脉波串联叠加电压源型整流电路及其三电平(电压源型)变频器主电路6相12脉波串联叠加电压源型整流电路及其三电平(电压源型)变频器主电路示例见图A.4～图A.6。A.39相18脉波串联叠加电压源型整流9相18脉波串联叠加电压源型整流电路示例见图A.7。a)分离型电路b)串联型电路12相24脉波串联叠加电压源型整流电路示例见图A.8。a)分离型电路b)串联型电路a)分离型电路b)串联型电路本变流变压器本(资料性附录)H桥级联式电压源型变频器拓扑图H桥电路、2H桥级联式变频器拓扑图和2H桥级联式电压源型变频器电路见图B.1～图B.3。B.23H桥级联式电压源型变频器拓扑图3H桥级联式电压源型变频器拓扑图见图B.4。5H桥级联式电压源型变频器拓扑图及5H功率单元串联连接图(示例)见图B.6及图B.7。NB/T42022—2013图B.65H桥级联式电压源型变频器拓扑图WNB/T42022—20138H桥级联式电压源型变频器拓扑图见图B.10。图B.108H桥级联式电压源型变频器拓扑图B.89H桥级联式电压源型变频器拓扑图CoAoCoAo(资料性附录)多脉波串联叠加晶闸管电流源型整流电路C.13相6脉波晶闸管电流源型整流电路3相6脉波晶闸管电流源型整流电路见图C.1～图C.3。Ao808Bcozx⁴66a)相位移0°b)相位移+30°c)~相位移-30°Z[d)相位移