GB/T 25387.1-2021 风力发电机组 全功率变流器 第1部分：技术条件

　　ICS 27 . 180 F 1 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 25387 . 1—2021代替 GB/T 25387 . 1—2010

　　风力发电机组 全功率变流器

　　第 1 部分：技术条件

　　windturbinesgeneratorsystem—Full-powerconverter—

　　part1：Technicalcondition

　　2021-03-09 发布 2021-10-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　前 言

　　GB/T 25387《风力发电机组 全功率变流器》分为两个部分：

　　— 第 1 部分：技术条件;

　　— 第 2 部分：试验方法。

　　本部分为 GB/T 25387 的第 1 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本部分代替 GB/T 25387 . 1—2010《风力发电机组 全功率变流器 第 1 部分：技术条件》，与GB/T 25387 . 1—2010 相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：

　　— 增加了术语(见 3 . 5、3 . 6、3 . 8、3 . 10、3 . 11、3 . 18、3 . 19、3 . 21、3 . 23、3 . 24、3 . 25) ;

　　— 增加了电网故障穿越范围技术条件(见 4 . 1 . 2 . 3) ;

　　— 增加了电网电压波动技术条件(见 4 . 1 . 2 . 5) ;

　　— 增加了机柜和元器件技术条件(见 4 . 2) ;

　　— 增加了各次谐波畸变率技术条件(见 4 . 3 . 3) ;

　　— 增加了直流电流含量技术条件(见 4 . 3 . 4) ;

　　— 增加了差模电压技术条件(见 4 . 3 . 8) ;

　　— 增加了共模电压技术条件(见 4 . 3 . 9) ;

　　— 增加了电网侧无功功率控制方式技术条件(4 . 3 . 10) ;

　　— 增加了有功功率和无功功率精度技术条件(见 4 . 3 . 11) ;

　　— 增加了转矩控制精度技术条件(见 4 . 3 . 12) ;

　　— 增加了电网侧变流器电流不平衡度技术条件(见 4 . 3 . 13) ;

　　— 增加了加减载时间技术条件(见 4 . 3 . 14) ;

　　— 增加了噪声技术条件(见 4 . 3 . 17) ;

　　— 增加了故障保护类型技术条件(见 4 . 4 . 1) ;

　　— 增加了接地电阻技术条件(见 4 . 5 . 3) ;

　　— 增加了电容器放电技术条件(见 4 . 5 . 4) ;

　　— 增加了防触电技术条件(见 4 . 5 . 5) ;

　　— 增加了运行与维护技术条件(见 4 . 7) ;

　　— 增加了接地安全要求技术条件(见 4 . 9) ;

　　— 增加了热防护技术条件(见 4 . 10) ;

　　— 增加了防雷技术条件(见 4 . 11) ;

　　— 增加了振动试验技术条件(见 4 . 13) ;

　　— 增加了高温试验技术条件(见 4 . 14) ;

　　— 增加了低温试验技术条件(见 4 . 15) ;

　　— 增加了恒定湿热试验技术条件(见 4 . 16) ;

　　— 增加了交变湿热试验技术条件(见 4 . 17) ;

　　— 修改了电机侧变流器定义描述(见 3 . 1 , 2010 年版的 3 . 1) ;

　　— 修改了电网侧变流器定义描述(见 3 . 2 , 2010 年版的 3 . 2) ;

　　— 修改了全功率变流器定义描述(见 3 . 4 , 2010 年版的 3 . 4) ;

　　— 修改了电网侧额定电流定义描述(见 3 . 12 , 2010 年版的 3 . 10) ;

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　— 修改了电机侧额定电流定义描述(见 3 . 13 , 2010 年版的 3 . 6) ;

　　— 修改了电机侧额定电压定义描述(见 3 . 14 , 2010 年版的 3 . 7) ;

　　— 修改了电机侧额定频率定义描述(见 3 . 15 , 2010 年版的 3 . 8) ;

　　— 修改了过载能力定义描述(见 3 . 16 , 2010 年版的 3 . 11) ;

　　— 修改了变流器效率定义描述(见 3 . 22 , 2010 年版的 3 . 15) ;

　　— 修改了正常运行的环境条件要求(见 4 . 1 . 1 , 2010 年版的 4 . 1 . 1) ;

　　— 修改了电网频率范围条件(见 4 . 1 . 2 . 1 , 2010 年版的 4 . 1 . 2 . 1) ;

　　— 修改了电网电压范围描述(见 4 . 1 . 2 . 2 , 2010 年版的 4 . 1 . 2 . 2) ;

　　— 修改了电网电压不平衡度条件(见 4 . 1 . 2 . 4 , 2010 年版的 4 . 1 . 2 . 3) ;

　　— 修改了电压总谐波畸变率描述(见 4 . 1 . 2 . 6 , 2010 年版的 4 . 1 . 2 . 4) ;

　　— 修改了变流器效率描述(见 4 . 3 . 1 , 2010 年版的 4 . 3 . 1) ;

　　— 修改了电网侧功率因数条件(见 4 . 3 . 2 , 2010 年版的 4 . 3 . 2) ;

　　— 修改了直流电流含量描述(见 4 . 3 . 4 , 2010 年版的 4 . 3 . 4) ;

　　— 修改了过载能力描述(见 4 . 3 . 6 , 2010 年版的 4 . 3 . 5) ;

　　— 修改了电机侧电压变化率条件(见 4 . 3 . 7 , 2010 年版的 4 . 3 . 6) ;

　　— 修改了保护功能要求条件(见 4 . 4 . 2 , 2010 年版的 4 . 4) ;

　　— 修改了绝缘强度要求条件(见 4 . 5 . 1 , 2010 年版的 4 . 5 . 2) ;

　　— 修改了绝缘电阻要求条件(见 4 . 5 . 2 , 2010 年版的 4 . 5 . 1) ;

　　— 修改了电测兼容性要求条件(见 4 . 6 , 2010 年版的 4 . 6) ;

　　— 修改了通信和监控要求条件(见 4 . 8 , 2010 年版的 4 . 7) ;

　　— 修改了防护性能要求条件(见 4 . 12 , 2010 年版的 4 . 9) ;

　　— 修改了试验项 目 内容(见 6 . 3 , 2010 年版的 6 . 3) ;

　　— 修改了附录 A“常用的全功率交直交电压型变流器拓扑结构”(见附录 A ,2010 年版的附录 A) ;

　　— 删除了变流器额定运行条件的描述(见 2010 年版的 3 . 5) 。

　　本部分由中国机械工业联合会提出。

　　本部分由全国风力机械标准化技术委员会(SAC/TC 50)归口 。

　　本部分起草单位：阳光电源股份有限公司、江苏国科智能电气有限公司、新疆金风科技股份有限公司、中国电力科学研究院有限公司、远景能源有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、浙江运达风电股份有限公司、上海电气风电集团股份有限公司、中国船舶重工集团海装风电股份有限公司、东方电气风电有限公司、国电联合动力技术有限公司、三一重能有限公司、山东中车风电有限公司、许昌许继风电科技有限公司、中国科学院电工研究所、深圳市禾望电气股份有限公司、维谛技术(西安)有限公司、国电南瑞科技股份有限公司、东方电气自动控制工程有限公司、国电龙源电气有限公司。

　　本部分主要起草人：曹仁贤、汪令祥、吴玉杨、宋健、陈灿、王立鹏、吕佃顺、武鑫、赵栋利、杨志千、王瑞明、温进、杨才建、应有、张鲁华、刘亚林、强喜臣、汪正军、杨彦霞、赵磊、苏凤宇、孟岩峰、周党生、孙礼美、田兴新、李华银、田雨聪。

　　本部分所代替标准的历次版本发布情况为：

　　—GB/T 25387 . 1—2010 。

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　风力发电机组 全功率变流器

　　第 1 部分：技术条件

　　1 范围

　　GB/T 25387 的本部分规定了风力发电机组全功率交直交电压型变流器的术语和定义、通用要求、检验规则及产品的相关信息等。

　　本部分适用于风力发电机组全功率交直交电压型变流器(以下简称“变流器”)。

　　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 191 包装储运图示标志

　　GB/T 2423 . 56 环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Fh：宽带随机振动和导则

　　GB/T 2900 . 53 电工术语 风力发电机组

　　GB/T 3797 电气控制设备

　　GB/T 3859 . 1 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/T 3859 . 2—2013 半导体变流器 通用要求和电网换相变流器 第 1-2 部分：应用导则GB/T 4208—2017 外壳防护等级(IP代码)

　　GB/T 4798 . 1 环境条件分类 环境参数组分类及其严酷程度分级 第 1 部分：贮存

　　GB/T 4798 . 2 电工电子产品应用环境条件 第 2 部分：运输

　　GB/T 4798 . 3 电工电子产品应用环境条件 第 3 部分：有气候防护场所固定使用

　　GB/T 5169 . 16 电工电子产品着火危险试验 第 16 部分：试验火焰 50 W 水平与垂直火焰试验方法

　　GB/T 5226 . 1 机械电气安全 机械电气设备 第 1 部分：通用技术条件

　　GB/T 12668 . 3—2012 调速电气传动系统 第 3 部分：电磁兼容性要求及其特定的试验方法

　　GB/T 12668 . 501—2013 调速电气传动系统 第 5-1 部分：安全要求 电气、热和能量

　　GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件

　　GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波

　　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 . 3 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度

　　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 17627 低压电气设备的高电压试验技术 定义、试验和程序要求、试验设备

　　GB/T 20641 低压成套开关设备和控制设备 空壳体的一般要求

　　GB/T 25387 . 2 风力发电机组 全功率变流器 第 2 部分：试验方法

　　GB/T 36995 风力发电机组 故障电压穿越能力测试规程

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　3 术语和定义

　　GB/T 3859 . 1 和 GB/T 2900 . 53 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　电机侧变流器 generator-sideconverter

　　将风力发电机输出的电压、电流幅值和频率变化的交流电转换成直流电的变换单元。

　　3.2

　　电网侧变流器 grid-sideconverter

　　将电机侧变流器输出的直流电转换满足电网要求的交流电，并馈入电网的变换单元。

　　3.3

　　直流环节 DClink

　　电机侧变流器和电网侧变流器之间相互连接的直流单元。

　　3.4

　　全功率变流器 full-powerconverter

　　由电机侧变流器、电网侧变流器和直流环节组成，承担所适配风力发电机全部能量转换的变换系统。

　　注：参见附录 A。

　　3.5

　　电网侧变流器额定功率 ratedpowerofgrid-sideconverter

　　电网侧变流器适配的风力发电机的净上网额定有功功率。

　　3.6

　　电机侧变流器额定功率 ratedpowerofgenerator-sideconverter

　　电机侧变流器适配的风力发电机的额定有功功率。

　　3.7

　　电网侧功率因数 grid-sidepowerfactor

　　电网侧变流器输出的有功功率与视在功率之比。

　　3.8

　　电网侧额定频率 grid-sideratedfrequency

　　电网侧变流器适配的电网电压标称的基波频率。

　　3.9

　　电网侧频率范围 grid-sidefrequencyrange

　　电网侧变流器可适配的电网电压基波频率变化区间。

　　3 . 10

　　电网侧额定电压 grid-sideratedvoltage

　　风力发电机组适配的升压变压器低压侧与电网侧变流器之间导线线电压基波的均方根值。

　　3 . 1 1

　　电网侧变流器电压工作范围 grid-sideoperatingvoltagerange

　　电网侧变流器可持续工作所对应的电网侧电压变化区间。

　　3 . 12

　　电网侧额定电流 grid-sideratedcurrent

　　电网侧变流器电压工作范围下限值、电网侧变流器额定功率、单位功率因数的运行条件下，电网侧变流器输出的基波电流均方根值。

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　3 . 13

　　电机侧额定电流 generator-sideratedcurrent

　　电机侧变流器额定功率条件下，电机侧变流器基波电流的均方根值。

　　3 . 14

　　电机侧额定电压 generator-sideratedvoltage

　　电机侧变流器额定功率条件下，风力发电机输出的线电压基波均方根值。

　　3 . 15

　　电机侧额定频率 generator-sideratedfrequency

　　电机侧变流器适配的风力发电机额定转速条件下，风力发电机输出的电压基波频率。

　　3 . 16

　　过载能力 overloadcapability

　　在电网侧变流器电压工作范围下限值、电网侧额定频率、功率因数绝对值下限值时，变流器适配的风力发电机过载功率下持续运行的能力。

　　3 . 17

　　总谐波畸变率 totalharmonicdistortion;THD

　　全部谐波含量均方根值与基波均方根值之比，用百分数表示。 定义为式(1) :

　　THD=槡 …………………………( 1 )

　　式中：

　　Q1 —基波有效值;

　　Q — 总有效值，可代表电流或电压。

　　特别要注意的是，上述定义中包含有间谐波。 当间谐波存在时，波形不再是周期性的，间谐波所产生的影响可能要比谐波产生的影响更复杂些。 假若间谐波忽略不计，则式(1)也可表达为式(2) :

　　THD= 槡 ( 2 )

　　式中：

　　h —谐波次数;

　　Qh —h次谐波分量的有效值。

　　注 1 ：相比于馈入电网的电流，电网电压波形的畸变要小得多。 因此电网电压的 THD 比电流的 THD小得多。

　　注 2：偶次含量(次数 h仅为偶数)称为偶次谐波畸变率，奇次含量(次数 h仅为奇数)称为奇次谐波畸变率。

　　3 . 18

　　谐波 harmonic

　　对非正弦周期量进行傅里叶级数分解，得到的频率为基波频率应大于整数倍的正弦分量。

　　3 . 19

　　间谐波 inter-harmonic

　　周期量中具有基波频率的非整数倍频率的正弦交变分量。

　　3 . 20

　　直流电流含量 DCcurrentcontent

　　在一个电网电气周期内，变流器馈入电网的电流中直流电流平均值应占电流均方根值的百分比。

　　3 . 2 1

　　直流电压纹波系数 DCvoltageripplecoefficient

　　直流电压中交流谐波分量的有效值与直流电压平均值的比值。

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　3 . 22

　　变流器效率 efficiencyofconverter

　　在电网侧额定电压、电网侧额定频率、电网侧变流器单位功率因数的运行条件下，电网侧变流器输出有功功率与电机侧变流器输入有功功率的比值，用百分数表示。

　　3 . 23

　　故障录波功能 functionoffaultrecorder

　　当变流器发生故障后，变流器具备自动存储故障时刻波形的功能。

　　3 . 24

　　环境温度 environmentaltemperature

　　变流器 60 mm水平面上，样品与试验箱壁等距处若干点平均值，或者距离样品 1 m若干点平均值，两者取最小值。

　　3 . 25

　　平均故障间隔时间 meantimebetweenfailures;MTBF

　　在某一时间、空间内变流器的每两次相邻故障之间的工作时间的平均值，按式(3)计算：

　　M=T/F …………………………( 3 )

　　式中：

　　M—MTBF 时间值，单位为小时(h) ;

　　T—变流器总有效运行时间，即在此区间变流器运行时间减去故障时间，单位为小时(h) ;

　　F— 此区间变流器总故障次数。

　　4 通用要求

　　4 . 1 使用条件要求

　　4 . 1 . 1 正常运行的环境条件

　　变流器的运行环境条件应符合 GB/T 4798 . 3 的规定，要求如下：

　　a) 工作温度，根据温度条件的不同，变流器分为低温型、常温型，工作温度范围见表 1 。

　　表 1 工作环境温度 单位为摄氏度

　　当环境温度超过正常使用环境条件规定的最高值时(但最多不超过 15 ℃),为使变流器安全运行，应按照 GB/T 3859 . 2—2013 中 4 . 12 的规定使用。 高温型机组温度下限与需方具体应用环境确定。

　　注 1 ：当变流器工作温度的上、下限值如有特殊要求，需要与需方就极限工作温度达成协议。

　　b ) 海拔高度，根据海拔高度的不同，分为普通型、高海拔型和超高海拔型，工作海拔条件见表 2 。

　　表 2 工作海拔高度 单位为米

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　注 2 ：当海拔超过正常运行条件的最高规定值时，需要与需方就极限工作海拔达成协议。

　　c) 湿度，空气相对湿度 ≤95%(25 ℃),有凝露。

　　d) 气候及场所，对气候条件和使用场所的要求，符合 GB/T 4798.1、GB/T 4798.2、GB/T 4798.3。

　　4 . 1 . 2 电气条件

　　4 . 1 . 2 . 1 电网侧频率范围

　　电网频率偏差在额定频率的-2 . 5 Hz~+2 . 5 Hz范围内，变流器应能正常运行。

　　4 . 1 . 2 . 2 电网电压范围

　　电网侧变流器连接的升压变压器低压侧电网电压偏差在 -10%~+10%范围内，变流器应能连续正常运行。

　　4 . 1 . 2 . 3 电网故障穿越范围

　　当电网侧变流器连接的升压变压器低压侧电网电压处于标称电压的 20%~90%区间及 110%~ 130%区间内时，电网侧变流器应能通过注入无功电流支持电压，支持时间、无功电流的幅值和响应时间应满足 GB/T 36995 的要求。

　　注：短时间内电压的变化超过以上规定值可能引起工作中断或跳闸。 若需要连续工作，用户和制造商应进行协商。

　　4 . 1 . 2 . 4 电网电压不平衡度

　　电网电压不平衡度不大于 4%时，变流器应能正常并网、运行;电网电压不平衡度大于 4%且小于8%时，变流器可保持并网运行。

　　4 . 1 . 2 . 5 电网电压波动

　　电网电压波动范围极值之差，在一小时之内不超过额定电压的 1 . 25%,变流器应能正常运行。

　　4 . 1 . 2 . 6 电压总谐波畸变率(THDu)

　　电网电压的波形应为正弦波，在稳态条件下电压总谐波畸变率小于 5%,变流器应能正常运行。 电网电压各次谐波应满足 GB/T 14549 的要求。

　　4 . 2 机柜和元器件

　　4 . 2 . 1 柜体设计要求

　　柜体设计应满足以下要求：

　　a) 变流器柜体构造标准应符合 GB/T 20641 的相关规定;

　　b ) 变流器柜体设计应满足塔筒、机舱内的安装维护要求，当需要时，应有相应的减振措施;

　　c) 变流器柜体设计应满足安全接地的要求;

　　d) 变流器壳体、外观、表面应无划伤、无变形，应符合 GB/T 3797 的规定。

　　4 . 2 . 2 元器件要求

　　元器件应满足以下要求：

　　a) 变流器中所使用元器件应符合其自身的有关标准及 GB/T 5226 . 1 的有关规定;

　　b ) 产品的金属零件应考虑防腐蚀措施，所有零件应完整无损，产品外观应无划痕、损伤及变形;

　　c) 产品零部件、元器件应安装正确、牢固，并实现可靠的机械和电气连接;

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　d) 柜体的旋钮、控制开关、转换开关、按钮等操作和调整件，应操作灵活，不得有卡死、松动和接触不良等现象，不得有振动后松动或状态改变的现象。

　　4 . 2 . 3 电气连接要求

　　4 . 2 . 3 . 1 应保证各个电气连接的正确性，继电器、接触器、微型断路器、电子元器件等辅助器件应在装配前确认其处于合格状态。

　　4 . 2 . 3 . 2 电缆和导线的敷设和连接应符合 GB/T 5226 . 1 的规定。

　　4 . 3 性能指标

　　4 . 3 . 1 变流器效率

　　在电网侧额定电压、电网侧额定频率、电网侧额定功率、电网侧单位功率因数的运行条件下，变流器效率应不低于 97%。

　　4 . 3 . 2 电网侧功率因数

　　变流器应具备电网侧功率因数在容性 0 . 95 与感性 0 . 95 之间可调节的控制功能。

　　注：如有特殊要求，电网侧功率因数范围可由用户和供货商/制造厂商定。

　　4 . 3 . 3 各次谐波畸变率

　　在电网侧额定电压、电网侧额定频率、电网侧额定功率、电网侧单位功率因数的运行条件下，风力发电机组输出电流的各次谐波电流及谐波电压应满足 GB/T 14549 的要求。

　　4 . 3 . 4 直流电流含量

　　在电网侧额定电压、电网侧额定频率、电网侧额定功率、电网侧单位功率因数的运行条件下，变流器向电网馈送的直流电流含量不应超过电网侧额定电流的 0 . 5%。

　　4 . 3 . 5 直流电压纹波系数

　　在电网侧额定电压、电网侧额定频率、电网侧额定功率、电网侧单位功率因数的运行条件下，直流电压纹波系数应小于 5%。

　　4 . 3 . 6 过载能力

　　在电网侧变流器电压工作范围下限值、电网侧额定频率、功率因数绝对值下限值时，变流器适配的发电机组过载 110%额定功率，变流器应具备每 10 min运行 1 min 的能力。

　　注：若有特殊要求，过载的幅值和持续时间由用户和供货商/制造厂商定。

　　4 . 3 . 7 电机侧电压变化率(du/dt)

　　根据变流器实际应用情况(如安装现场电缆长度)和发电机匝间所能承受的最大应力，来设计变流器 du/dt抑制滤波器的大小。 变流器在风力发电机组中运行，电机侧变流器输出线电压和相对地电压

　　的变化率应满足 du/dt≤1 000 V/μs。

　　4 . 3 . 8 差模电压要求

　　变流器应设计滤波环节或滤波器，匹配电机端差模电压耐受水平。

　　注：具体耐受电压值由用户和供货商/制造商商定。

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　4 . 3 . 9 共模电压要求

　　变流器应设计滤波环节或滤波器，匹配电机端共模电压耐受水平。

　　注：具体耐受电压值由用户和供货商/制造商商定。

　　4 . 3 . 10 电网侧无功功率控制方式

　　变流器接受风力发电机组控制系统无功调度的指令方式，应具备恒电压、恒无功功率、恒功率因数三种无功调节方式。

　　4 . 3 . 1 1 有功功率和无功功率精度

　　发电机在不同转速下运行时，有功功率和无功功率偏差应不大于额定功率的 2 . 5%。

　　4 . 3 . 12 转矩控制精度

　　变流器执行给定转矩，反馈转矩与给定转矩偏差应不大于额定转矩的 2 . 5%。

　　4 . 3 . 13 电网侧变流器电流不平衡度

　　在电网侧额定电压、电网侧额定频率、电网侧额定功率、电网侧单位功率因数的运行条件下，电网侧变流器电流负序基波分量与正序基波分量的均方根值的比值应不超过 5%。

　　4 . 3 . 14 加减载时间

　　并网运行条件下，加减载响应时间应满足客户需求。

　　4 . 3 . 15 平均故障间隔时间(MTBF)

　　MTBF应不小于 18 000 h。

　　注：如有特殊要求，MTBF值可以由用户和制造商协商。

　　4 . 3 . 16 稳定性运行时间

　　在电网侧额定电压、电网侧额定频率、电网侧额定功率、电网侧单位功率因数的运行条件下，变流器连续运行时间应不小于 72 h。

　　4 . 3 . 17 噪声

　　在电网侧额定电压、电网侧额定频率、电网侧额定功率、电网侧单位功率因数的运行条件下，变流器的噪声应不超过 80 dB。

　　4 . 4 故障保护

　　4 . 4 . 1 故障类型

　　全功率变流器在出现异常情况、超出变流器可承受限值时，具备触发故障保护的功能，以保护机组及变流器的安全。 变流器故障保护功能包括如下两类：

　　a) 一类故障保护：针对一类故障，该类故障出现后，变流器触发保护并执行紧急停机策略，变流器上传一类故障标志给主控，同时直接甩载停机;

　　b) 二类故障保护：针对二类故障，该类故障出现后，变流器上传故障停机请求给主控，由主控下发缓慢停机指令。 如主控在协议规定时间内未下发缓慢停机指令，则变流器自行执行缓慢停机策略。

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　4 . 4 . 2 保护功能

　　4 . 4 . 2 . 1 瞬时过电流保护(一类故障保护)

　　当工作电流超过瞬时过电流保护阈值时，变流器应能快速启动保护停机，包括电网侧过电流保护和电机侧过电流保护。

　　4 . 4 . 2 . 2 短路保护(一类故障保护)

　　在对地短路或多相相间短路故障发生时，变流器应能快速启动保护停机，包括电网侧短路保护和电机侧短路保护。

　　4 . 4 . 2 . 3 缺相保护(一类故障保护)

　　变流器应设置缺相保护，当主回路出现缺相后，变流器能快速启动保护，包括电网侧变流器缺相保护和电机侧变流器缺相保护。

　　4 . 4 . 2 . 4 过压保护(一类故障保护)

　　当变流器工作电压超过变流器允许的最大工作电压时变流器应能保护停机，包括电机侧过压保护、直流过压保护、电网侧过压保护(需满足相应高电压穿越标准)。

　　4 . 4 . 2 . 5 欠压保护(一类故障保护)

　　当变流器工作电压低于变流器最小工作电压时变流器应能保护停机，包括电机侧欠压保护、直流欠压保护、电网侧欠压保护(需满足相应低电压穿越标准)。

　　4 . 4 . 2 . 6 相序错误保护(一类故障保护)

　　当变流器任意两相相序错误时，包括电网侧电压相序和电机侧电压相序，变流器具备识别和保护功能。

　　4 . 4 . 2 . 7 电网断电保护(一类故障保护)

　　运行中的变流器在电网断电时，变流器应能快速保护停机。

　　4 . 4 . 2 . 8 UPS后级掉电保护(一类故障保护)

　　当 UPS后级出现掉电现象时，变流器应能快速保护停机。

　　4 . 4 . 2 . 9 过电流保护(二类故障保护)

　　当工作电流超过过电流保护阈值时，变流器应触发二类故障保护，变流器持续工作达到设定时间后，自行减载停机，包括电网侧过电流保护和电机侧过电流保护。

　　4 . 4 . 2 . 10 过压保护(二类故障保护)

　　当变流器工作电压超过变流器允许的过压保护阈值时，变流器应触发二类故障保护，变流器持续工作达到设定时间后，自行减载停机，包括发电机过压保护、直流过压保护、网侧过压保护(需满足相应高电压穿越标准)。

　　4 . 4 . 2 . 1 1 欠压保护(二类故障保护)

　　当变流器工作电压低于变流器允许的欠压保护阈值时，变流器应触发二类故障保护，变流器持续工

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　作达到设定时间后，自行减载停机，包括发电机欠压保护、直流欠压保护、网侧欠压保护(需满足相应低电压穿越标准)。

　　4 . 4 . 2 . 12 电压不平衡保护(二类故障保护)

　　当三相电网电压不平衡度超出保护阈值时，变流器应触发二类故障保护，变流器持续工作达到设定时间后，自行减载停机(需满足相应低电压穿越标准)。

　　4 . 4 . 2 . 13 电网过频保护(二类故障保护)

　　当电网电压频率高于变流器保护阈值时，变流器应触发二类故障保护，变流器持续工作达到设定时间后，自行减载停机。 保护阈值设置应满足 4 . 1 . 2 . 1 的要求。

　　4 . 4 . 2 . 14 电网欠频保护(二类故障保护)

　　当电网电压频率低于变流器保护阈值时，变流器应触发二类故障保护，变流器持续工作达到设定时间后，自行减载停机。 保护阈值设置应满足 4 . 1 . 2 . 1 的要求。

　　4 . 4 . 2 . 15 发电机过速保护(二类故障保护)

　　当发电机转速超过变流器保护阈值时，变流器应触发二类故障保护，变流器持续工作达到设定时间后，自行减载停机。

　　4 . 4 . 2 . 16 通信故障保护(二类故障保护)

　　变流器应设置与风力发电机组主控制系统的通信故障保护，发生通信异常时，变流器采取相关措施通知主控，并应触发二类故障保护，变流器持续工作达到设定时间后，自行减载停机。

　　4 . 4 . 2 . 17 冷却系统故障保护(二类故障保护)

　　变流器应设置冷却系统故障保护，包括散热风扇、水冷系统等故障。 在冷却系统工作异常时，变流器应触发二类故障保护，变流器持续工作达到设定时间后，自行减载停机。

　　4 . 4 . 2 . 18 过温保护(二类故障保护)

　　变流器应设置过温保护。 当变流器的相应温度超过保护阈值，包括环境温度过温、水温过温(水冷散热)、器件过温等，变流器应触发二类故障保护，变流器持续工作达到设定时间后，自行减载停机。

　　4 . 4 . 2 . 19 UPS前级掉电保护(二类故障保护)

　　当供给变流器控制电路使用的交流输入电源断电时，变流器应触发二类故障保护，变流器持续工作达到设定时间后，自行减载停机。

　　4 . 4 . 2 . 20 浪涌过电压保护(二类故障保护)

　　变流器应设置浪涌过电压保护，采用电网进线过压吸收装置作为标准配置。 当出现浪涌过电压时，变流器应触发二类故障保护，变流器持续工作达到设定时间后，自行减载停机。

　　注：一类故障和二类故障的划分和定义，最终用户和制造商协商制定。

　　4 . 5 安全要求

　　4 . 5 . 1 绝缘强度

　　变流器的输入电路对地、输出电路对地应承受 50 Hz 的正弦交流电压 1 min(或对应的直流试验电

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　　压)，试验电压的均方根值见表 3 和表 4,不击穿，不飞弧。

　　表 3 设备直接连接至低压电网时的试验电压 单位为伏特

　　表 4 设备直接连接至高压电网时的交流或直流试验电压 单位为伏特

　　4 . 5 . 2 绝缘电阻

　　对于工作电压不超过 1 000 V 的，绝缘电阻不得小于 1 MΩ;对于工作电压超过 1 000 V 的，电压每提高 1 V,绝缘电阻的阻值要求相应提高 1 000 Ω。

　　4 . 5 . 3 接地电阻

　　变流器地线端子处被测变流器距离地线端子最远的可接触导体部位，两点之间的阻抗应不超过0 . 1 Ω。

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　4 . 5 . 4 电容器放电

　　变流器内的电容器推荐在断电之后 5 s 时间内放电到电压低于 60 V,或者放电到剩余电荷小于50 μC。在外壳、电容保护隔板上的清晰可见位置设置警告符号和一个放电时间标记。

　　4 . 5 . 5 防触电要求

　　变流器柜内应设置防护板。 变流器前后柜门打开后，不能直接接触到带电体。

　　4 . 6 电磁兼容性

　　4 . 6 . 1 抗电磁干扰

　　4 . 6 . 1 . 1 抗扰度测试的性能判据

　　制造商应提供在 EMC测试期间或测试结果中性能判据定义的功能说明，测试结果按如下判据记录在测试报告中。 抗扰度测试的性能判据等级见表 5 。

　　表 5 抗扰度测试的性能判据等级

　　4 . 6 . 1 . 2 静电放电抗扰度

　　变流器应符合 GB/T 17626 . 2 的规定，能承受接触放电 6 kV、空气放电 8 kV 的静电放电骚扰，满足表 5 中性能判据等级 B。

　　4 . 6 . 1 . 3 射频电磁场辐射抗扰度

　　变流器应符合 GB/T 17626 . 3 的规定，能承受 10 V/ m 的射频电磁场辐射场强骚扰，满足表 5 中性能判据等级 A。

　　4 . 6 . 1 . 4 电快速脉冲群抗扰度

　　变流器应符合 GB/T 17626 . 4 的规定，能承受电源线 ±2 kV,信号 ±1 kV 的电快速脉冲群骚扰，满足表 5 中性能判据等级 B。

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　4 . 6 . 1 . 5 浪涌(冲击)抗扰度

　　变流器应符合 GB/T 17626 . 5 的规定，能承受共模 ±2 kV、差模 ±1 kV 的浪涌骚扰，满足表 5 中性能判据等级 B。

　　4 . 6 . 1 . 6 射频场感应的传导骚扰抗扰度

　　变流器应符合 GB/T 17626 . 6 的规定，能承受 150 kHz~80 MHz范围内试验等级 3 的射频发电机电磁传导骚扰，满足表 5 中性能判据等级 A。

　　4 . 6 . 2 电磁发射

　　4 . 6 . 2 . 1 传导发射

　　不直接连接到住宅的低压供电网设施中使用的变流器应满足 GB/T 12668 . 3—2012 中 C3 类限值。

　　4 . 6 . 2 . 2 辐射发射

　　不直接连接到住宅的低压供电网设施中使用的变流器应满足 GB/T 12668 . 3—2012 中 C3 类限值。

　　4 . 7 运行与维护

　　4 . 7 . 1 运行寿命

　　变流器在规定的使用条件内可预期寿命需 ≥20 年，如超出本部分的技术条件使用范围应用，其预期寿命可由用户和供应商/制造厂商定。

　　4 . 7 . 2 维护要求

　　变流器结构设计时应考虑各部件的可维护性，变流器易损部件维护更换应 ≤1 h, 电抗器、变压器等单体重量超过 100 kg 的维护更换应 ≤4 h。变流器厂家应在用户手册中规定各部件的定期检验周期、使用工具及方法步骤。

　　4 . 8 通信和监控

　　4 . 8 . 1 实时通信

　　变流器应具备与风力发电机组控制系统实时通信的功能和通信丢失 自诊断功能，主要通信模式包括(但不局限于)CANOPEN、Profibus-DP 等 。 同时，变流器应预留以太网接入端 口，便于变流器数据上传及远程监控。

　　4 . 8 . 2 数据统计

　　变流器应连续不间断的进行统计数据的计算(除控制器断电，不具备运算能力时)，统计数据应保存在控制系统掉电保持区或以定时存储的方式保存在文件中，当控制系统重新上电启动后，所有数据应恢复到掉电时刻。

　　4 . 8 . 3 故障信息记录

　　变流器应能自动在本地控制器存储区记录若干条最近发生的关键事故、故障信息。 具体记录的条

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　数，由设备生产厂家结合自身设备特点确定。

　　4 . 8 . 4 故障录波功能

　　变流器应具备数据录波功能，能实时观测变流器正常运行时的数据及波形，并能在变流器出现事故(故障)时，对关键信息进行自动数据录波存储，数据录波的采样间隔时间为控制系统扫描周期。 数据长度要求为事故前能反映事故的异常产生的过程，其中，一类故障事故后能记录一个完整的停机过程;二类故障能记录关键的异常处理过程。

　　4 . 8 . 5 对时功能

　　变流器具备与风力发电机组控制系统的对时功能。

　　4 . 9 接地安全要求

　　变流器应连接一个保护接地导体，从表 6 中规定的计算方法确定保护接地导体的截面积。

　　表 6 保护接地导体的截面积 单位为平方毫米

　　在有机械损伤防护的情况下，不构成电源电缆或电缆外套组成部分的每一根保护接地导体的截面积不得小于 2 . 5 mm2 ;在无机械损伤防护的情况下，不构成电源电缆或电缆外套组成部分的每一根保护接地导体的截面积不得小于 4 mm2 。

　　4 . 10 热防护要求

　　应通过部件的适当选择和使用以及采用合适的结构使由高温引起的着火危险最小化。

　　在使用电气部件时，应使电器元件在正常负载条件下的最大工作温度小于导致电气部件可能接触的周围材料着火所必须的温度。 内部材料或部件的最高温度限值，应符合 GB/T 12668 . 501—2013 中表 15 的要求。

　　若无法防止部件故障条件下出现过热现象，所有与这些部件接触的材料都应是 GB/T 5169 . 16 规定的可燃性等级为 V-1 或更好的材料。

　　可触及的变流器外部组成部分的最大温度应与表 7 相符合。 实际中允许这些部分的温度超过表 7的值，但是在这种情况下应在这些表面进行警告标识。 但在任何情况下，可触及部分的温度都不能超过150 ℃ 。

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　　表 7 变流器外部组成部分的最高温度 单位为摄氏度

　　4 . 1 1 防雷

　　变流器应至少能承受 GB/T 17627 中的雷击试验要求，具体要求见表 8 。

　　表 8 防雷试验要求

　　4 . 12 防护性能

　　变流器的防护性能按照制造商声明的 IP 外壳防护等级，应符合 GB/T 4208—2017 的要求。 通常液冷变流器整机的防护等级要求应不低于 IP 54,风冷变流器整机的防护等级要求应不低于 IP 23 。

　　4 . 13 振动试验要求

　　变流器的振动性能应符合 GB/T 2423 . 56 的要求。

　　4 . 14 高温试验要求

　　产品无包装，在试验温度为(45±2) ℃条件下，待温度平衡后通电满载运行 8 h, 变流器应能正常工作。

　　4 . 15 低温试验要求

　　产品无包装，在试验温度为(-20±3) ℃(常温型)或者(-30±3) ℃(低温型)条件下，待温度平衡后通电轻载或空载运行 8 h,变流器应能正常工作。

　　4 . 16 恒定湿热试验要求

　　产品无包装，在试验温度为(40±2) ℃、相对湿度(95±3) %恒定湿热条件下，待温湿度平衡后通电轻载或空载运行 8 h,变流器应能正常工作。

　　4 . 17 交变湿热试验要求

　　产品无包装，在试验温度为 ±25 ℃ ~ ±40 ℃、相对湿度(95±3) %交变湿热条件下，通电轻载或空载运行 48 h,变流器应能正常工作。

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　5 试验方法

　　试验方法应按照 GB/T 25387 . 2 进行。

　　6 检验规则

　　6 . 1 型式试验

　　6 . 1 . 1 试验要求

　　型式试验是全面考核产品性能和质量，验证产品是否符合技术要求的一种试验。 当有下列情况之一时，应进行型式试验：

　　a) 试制的新产品鉴定时;

　　b) 当产品的设计、工艺或所用原材料的改变会影响产品性能时;

　　c) 批量生产的产品，每隔 3 年进行一次型式试验;

　　d) 产品长期停产后恢复生产时;

　　e) 国家质量监督机构提出进行型式试验的要求时。

　　6 . 1 . 2 抽样方法

　　进行型式试验的样品，应在经过出厂试验合格的一批产品中抽样，抽样的数量应不少于两台。

　　6 . 1 . 3 判定规则

　　型式试验项目应符合产品的技术规定，全部合格判定为合格;任有一项不合格，则判定该产品不合格。

　　6 . 2 出厂试验

　　为了考核产品的性能，保证产品符合有关标准和型式试验的相关要求，组装后的变流器应进行出厂试验。 一台中有一项性能不符合要求，即为不合格，应返工后复试，复试仍不合格，则判定试验不合格。试验合格后，填写试验记录并且出具合格证方能出厂。

　　6 . 3 试验项目

　　表 9 变流器的试验项目

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　　表 9(续)

　　7 标志、包装、贮存和运输

　　7 . 1 标志

　　7 . 1 . 1 产品标志

　　变流器的适当位置应有铭牌。 铭牌内容如下：

　　a) 产品名称;

　　b) 产品型号;

　　c) 技术参数：

　　— 额定容量;

　　— 效率(%) ;

　　— 电机侧额定电流(A) ;

　　— 电网侧额定电流(A) ;

　　— 电机侧额定电压(V) ;

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　　— 电网侧额定电压(V) ;

　　— 电机侧额定频率(Hz) ;

　　— 电网侧额定频率(Hz) ;

　　— 防护等级;

　　d) 出厂编号;

　　e) 制造日期;

　　f) 制造厂名。

　　注 ：由于铭牌尺寸的限制，有些项目可在使用说明书中给出。

　　7 . 1 . 2 包装标志

　　变流器的外包装上有收发货标志、包装储运标志和安全警告标志，按照 GB/T 191、GB/T 13384 的有关规定执行。

　　7 . 2 包装

　　7 . 2 . 1 随同产品供应的技术文件如下：

　　a) 装箱清单;

　　b ) 用户手册;

　　c) 安装说明书;

　　d) 产品质量合格证;

　　e) 电气原理图;

　　f) 出厂检验记录;

　　g) 用户意见调查表。

　　7 . 2 . 2 产品包装应符合 GB/T 13384 的规定。

　　7 . 3 贮存

　　7 . 3 . 1 气候条件应满足如下要求：

　　a) 温度，环境温度：-40 ℃ ~+70 ℃ ;

　　b ) 湿度，相对湿度：≤95% 。

　　7 . 3 . 2 特定的存放危险应满足如下要求：

　　a) 水：应避免雨、雪等;

　　b ) 海拔：不应存放在高于海平面 3 000 m 以上的场所;

　　c) 腐蚀性防护：应防止盐雾、危险性气体、腐蚀性液体等的侵蚀;

　　d) 火灾：不应存放在有易燃、易爆物质的场所;

　　e) 时间：上述条件适用于发货和存放总时间不超过 6 个月的情况，若存放时间较长，则应作专门的考虑;

　　f) 啮齿动物和霉菌：当存放的设备可能受到啮齿动物或霉菌侵蚀时，在设备的技术条件中应包括保护措施;

　　啮齿动物 — 应对设备外部材料及冷却孔和连接孔的尺寸加以规定，以防止啮齿动物侵入;霉菌 — 应规定出适合于存放和工作环境的材料耐霉度。

　　7 . 4 运输

　　7 . 4 . 1 气候条件应满足如下要求：

　　a) 温度，环境温度：-40 ℃ ~+70 ℃ ;

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　　b ) 湿度，相对湿度：+40 ℃时，≤95% 。

　　注：温度限值指设备周围的环境温度(如集装箱内)。

　　7 . 4 . 2 设备应用供货者的部分包装箱进行运输，运输过程中不应有剧烈振动、冲击，产品不应倾斜或倒置。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　常用的全功率交直交电压型变流器拓扑结构

　　A.1 概述

　　本附录旨在给出最常用的风力发电机组全功率交直交电压型变流器拓扑结构，这些拓扑结构采用的电力电子器件符号不限于特定的功率器件，可以表示具有其控制信号开通关断能力的功率半导体开关器件，这些简化方框图也不限于功率器件或功率单元相并联的数量，不限于永磁发电机还是其他励式发电机，不限于绕组数量及相数，不限于内转子还是外转子，更不限于是否存在变速箱。 注意：如果没有二极管符号与功率开关器件并联，则该功率半导体开关具有反向阻断能力。

　　A.2 常用的拓扑结构

　　A.2 . 1 背靠背双 PWM 型

　　这种拓扑结构的变流器见图 A. 1 所示，由电机侧变流器、直流环节和电网侧变流器组成，电机侧和电网侧结构完全相同，均为两电平的交-直或直-交的变流器，通过直流环节以背靠背形式组合在一起，构成双 PWM控制。

　　图 A.1 背靠背双 PWM 型变流器拓扑结构

　　A.2 . 2 三电平 IGBT型

　　这种拓扑结构的变流器见图 A. 2 所示，由电机侧变流器、直流环节和电网侧变流器组成，电机侧和电网侧结构完全相同，均为二极管籍位型三电平的交-直或直-交的变流器，通过直流环节以背靠背形式组合在一起，构成双 PWM控制。 这种拓扑结构适用于中压或低压风力发电系统，采用 IGBT 功率器件及水电分离散热，具有功率扩展简单，系统冗余度大，开关频率高，控制频带宽，维护成本低等优点，缺点是模组单元功率密度低。

　　GB/T 25387 . 1—202 1

　　图 A.2 IGBT三电平变流器拓扑结构

　　A.2 . 3 三电平 IGCT

　　这种拓扑结构的变流器见图 A. 3 所示，由电机侧变流器、直流环节和电网侧变流器组成，电机侧和电网侧结构完全相同，均为二极管籍位型三电平的交-直或直-交的变流器，通过直流环节以背靠背形式组合在一起，构成双 PWM 控制。 这种拓扑结构适用于中压或低压风力发电系统，采用 IGCT 功率器件，具有模组单元功率密度高，短路能力强等优点。 缺点是：开关频率低，控制频带宽低，水电不分离，维护成本高。

　　图 A.3 IGCT三电平变流器拓扑结构