标准搜索结果: 'GB 1094.16-2013'
| 标准编号 | GB 1094.16-2013 (GB1094.16-2013) | | 中文名称 | 电力变压器 第16部分：风力发电用变压器 | | 英文名称 | [GB/T 1094.16-2013] Power transformers -- Part 16: Transformers for wind turbine applications | | 行业 | 国家标准 | | 中标分类 | K41 | | 国际标准分类 | 29.180 | | 字数估计 | 32,319 | | 引用标准 | GB 1094.1; GB 1094.2; GB 1094.3; GB 1094.5; GB/T 1094.7; GB 1094.11; GB/T 1094.12; GB/T 2900.53; GB/T 7354; GB/T 13499; GB/T 18451.1; GB/T 18494.1; GB/T 18494.3; ISO 12944-1; ISO 12944-2; ISO 12944-3; ISO 12944-4; ISO 12944-5; ISO 12944-6; ISO 12944-7; IS | | 采用标准 | IEC 60076-16-2011, MOD | | 标准依据 | 国家标准公告2013年第25号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | GB 1094的本部分适用于额定容量从100kVA-10 000kVA的风力发电用的干式和液浸式变压器, 其设备最高电压不大于40.5kV, 且至少一个绕组的工作电压大于1.1KV。适用于本部分的变压器应符合GB 1094系列标准的相关要求。 | GB 1094.16-2013
Power transformers.Part 16: Transformers for wind turbine applications
ICS 29.180
K41
中华人民共和国国家标准
电力变压器
第16部分:风力发电用变压器
(IEC 60076-16:2011,MOD)
2013-12-17发布
2014-12-14实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅴ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 2
4 使用条件 2
5 电气性能 4
6 铭牌 6
7 试验 6
附录A(资料性附录) 本部分与IEC 60076-16:2011的技术性差异及其原因 8
附录B(资料性附录) 计算方法和表格 10
B.1 自然通风室内变压器的冷却 10
B.2 带非正弦波电流负载的变压器的额定容量确定 12
B.3 电压谐波的影响 18
B.4 电谐振频率测量 20
B.5 符号列表 23
附录C(资料性附录) IEC 60076-16:2011的绝缘水平 25
参考文献 26
图1 局部放电测量程序 6
图B.1 自然通风室内的散热 10
图B.2 工频电流注入装置原理图 20
图B.3 利用电容注入方法切换变压器绕组的电压响应 21
图B.4 高压注入试验图 22
图B.5 测量设备实例 22
表1 绝缘水平 3
表A.1 本部分与IEC 60076-16:2011的技术性差异及其原因 8
表B.1 谐波含量对液浸式变压器损耗的影响 15
表B.2 谐波含量对干式变压器损耗的影响 17
表B.3 电压谐波次数示例 19
表B.4 符号列表 23
表C.1 IEC 60076-16:2011的绝缘水平 25
前言
本部分的第2章、第3章、7.2~7.4、附录A~附录C为推荐性的,其余为强制性的。
GB 1094《电力变压器》目前包含了下列几部分:
---第1部分:总则;
---第2部分:液浸式变压器的温升;
---第3部分:绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙;
---第4部分:电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则;
---第5部分:承受短路的能力;
---第6部分:电抗器;
---第7部分:油浸式电力变压器负载导则;
---第10部分:声级测定;
---第10.1部分:声级测定 应用导则;
---第11部分:干式变压器;
---第12部分:干式电力变压器负载导则;
---第14部分:采用高温绝缘材料的液浸式变压器的设计和应用;
---第16部分:风力发电用变压器。
本部分为GB 1094的第16部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分使用重新起草法修改采用IEC 60076-16:2011《电力变压器 第16部分:风力发电用变
压器》。
本部分与IEC 60076-16:2011相比存在技术性差异,这些差异所涉及的条款已通过在其外侧页边
空白处位置的垂直单线(|)进行了标识,附录A中给出了相应技术性差异及其原因一览表。
本部分还做了下列编辑性修改:
---在第3章中,增加对GB 1094.1和GB/T 2900.53的引用,并将GB/T 2900.53列入规范性引
用文件中;
---为方便使用,在7.2和7.3的有关液浸式变压器的局部放电试验程序的规定中,将IEC 60076-
16:2011中直接引用IEC 60076-13改为将IEC 60076-13的相关内容直接列入标准中。同时
增加对GB/T 7354的引用,并将其列入规范性引用文件中;
---增加附录A,将本部分与IEC 60076-16:2011的技术性差异及原因列于该附录中;
---将IEC 60076-16:2011的附录A改为本部分的附录B;
---表B.4中,增加了Ih1、Ih2和Ur,删除了HV和LV;
---增加附录C,将IEC 60076-16:2011中未被采用的绝缘水平列于该附录中。
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。
本部分由中国电器工业协会提出。
本部分由全国变压器标准化技术委员会(SAC/TC44)归口。
本部分起草单位:沈阳变压器研究院股份有限公司、顺特电气设备有限公司、国网电力科学研究院、
明珠电气有限公司、吉林省电力科学研究院、广东钜龙电力设备有限公司、卧龙电气集团北京华泰变压
器有限公司、丹东欣泰电气股份有限公司、保定天威顺达变压器有限公司、广州骏发电气有限公司、山东
泰开箱变有限公司、卧龙电气银川变压器有限公司、吴江市变压器厂有限公司、广东海鸿变压器有限公
司、福州天宇电气股份有限公司。
本部分主要起草人:张显忠、章忠国、刘燕、肖勋、任晓红、蔡定国、祁颖矢、敖明、王文光、何宝振、
蔡虹、李占元、樊建平、刘建萍、鲁玮、林灿华、郭献清、林诚文。
引 言
GB 1094的本部分用于规定安装在风力机组上的变压器的附加要求。
风力机组通过发电机升压变压器连接到电网。这些变压器可以安装在机舱或者塔架内或者靠近风
力机组的外部。
本部分涵盖了风力机组或风电场用的变压器,这些场所对变压器的要求已超出现有GB 1094系列
标准的要求。这些要求通常是变压器制造厂、风力机组制造厂和操作者所不熟悉的,导致这些变压器的
可靠性低于常规的变压器。
现有的GB 1094标准中不包含风力发电用变压器。
本部分的目的在于使风力发电用变压器与常规的变压器达到同一可靠性水平。
本部分主要解决针对风力机组或风电场的重复高频瞬变过电压、电气、环境、温度、负载、安装和维
护条件产生的影响。
在风力机组的现场测量、调研及观察中发现了不同安装方法的风险情况:
---在kHz范围内的重复高频瞬变过电压/欠电压;
---风力机控制所引起的过频/欠频;
---过电压值;
---来自低压侧的过电压/欠电压;
---开、合产生的高的瞬变过电压;
---变压器周围有局部放电现象;
---电流和电压的谐波含量;
---在环境条件下的过负载;
---快速暂态过负载;
---间隙不符合规定的最小值;
---安装条件和连接方式;
---冷却条件受到限制;
---水滴;
---湿度超出最大允许值;
---盐度和灰尘等极端气候条件;
---强振动;
---机械应力。
因此,在变压器设计时有必要考虑应用中的限制条件,或者设置一些保护设备来保护变压器。对这
些变压器有必要规定附加的或者更严格的例行试验、型式试验或者特殊试验来满足电网的要求。
电力变压器
第16部分:风力发电用变压器
1 范围
GB 1094的本部分适用于额定容量从100kVA~10000kVA的风力发电用的干式和液浸式变压
器,其设备最高电压不大于40.5kV,且至少一个绕组的工作电压大于1.1kV。
适用于本部分的变压器应符合GB 1094系列标准的相关要求。
注:其他电压等级的风力发电用变压器可参考使用本部分。
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 1094.1 电力变压器 第1部分:总则(GB 1094.1-2013,IEC 60076-1:2011,MOD)
GB 1094.2 电力变压器 第2部分:液浸式变压器的温升(GB 1094.2-2013,IEC 60076-2:2011,
MOD)
GB 1094.3 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(GB 1094.3-2003,
eqvIEC 60076-3:2000)
GB 1094.5 电力变压器 第5部分:承受短路的能力(GB 1094.5-2008,IEC 60076-5:2006,
MOD)
GB/T 1094.7 电力变压器 第7部分:油浸式电力变压器负载导则(GB/T 1094.7-2008,IEC 60076-7:
2005,MOD)
GB 1094.11 电力变压器 第11部分:干式变压器(GB 1094.11-2007,IEC 60076-11:2004,
MOD)
GB/T 1094.12 电力变压器 第12部分:干式电力变压器负载导则(GB/T 1094.12-2013,IEC 60076-
12:2008,MOD)
GB/T 2900.53 电工术语 风力发电机组(GB/T 2900.53-2001,idtIEC 60050-415:1999)
GB/T 7354 局部放电测量(GB/T 7354-2003,IEC 60270:2000,IDT)
GB/T 13499 电力变压器应用导则(GB/T 13499-2002,idtIEC 60076-8:1997)
GB/T 18451.1 风力发电机组 设计要求(GB/T 18451.1-2012,IEC 61400-1:2005,IDT)
GB/T 18494.1 变流变压器 第1部分:工业用变流变压器(GB/T 18494.1-2001,idtIEC 61378-1:
1997)
GB/T 18494.3 变流变压器 第3部分:应用导则(GB/T 18494.3-2012,IEC 61378-3:2006,
MOD)
ISO 12944(所有部分) 色漆和清漆 防护漆体系对钢结构的腐蚀防护(Paintsandvarnishes-
GB 1094.1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
连接风力机组到风电场电力汇集网络的发电机升压变压器。
3.2
塔架 tower
风力发电机组的主体支撑结构件,其顶部放置装有发电机和其他设备的机舱。
3.3
机舱 nacele
设在水平轴风力机塔架顶部包容电机、传动系统和其他装置的部件。
[GB/T 2900.53-2001,定义2.1.7]
4 使用条件
4.1 正常使用条件
除本部分另有规定外,正常使用条件应符合GB 1094.1和GB 1094.11的要求。
4.2 海拔
GB 1094系列标准的规定适用于本部分。
4.3 冷却空气温度
把变压器安装在一个无自主冷却系统的外壳内会使变压器的温度升高。
当冷却空气最高温度不同于GB 1094.2的规定时,用户应加以明确。
变压器的设计应基于用户在询价阶段所描述的实际环境温度和实际安装情况。
附录B.1提供了变压器安装在自然通风区域时所需要考虑的事项,自然通风区域类似于机舱后部
或者一个安装在塔架外面且配有进、出风口的独立外壳。
如果变压器安装在一个不具备自然通风条件的塔架或者外壳内时,B.1的公式就不适用。在这些
条件下运行的变压器,进出风口、冷却条件、空气冷却效果和通风效率的影响应予以考虑。
用户应在询价阶段指明塔架内的环境空气温度和空气流量。如果没有指明空气温度和空气流量,
将假定塔架的内部环境温度比外部环境温度高10K,且变压器周围的空气循环不受限制。
在设计阶段是不考虑外部太阳直接辐射影响的。太阳直接辐射将使得变压器零件的温度升高,因
此用户宜在询价时给出相关信息。
4.4 变压器谐波电流含量
在询价阶段,用户应指明注入变压器的谐波电流的大小和频率。制造方在变压器设计时应考虑谐
波电流的损耗,以避免绕组和液体的温升超出限值。
附录B.2给出了在变压器设计时谐波电流影响的计算方法。
变压器设计时应考虑由谐波电流引起的增容要求。温升试验应在B.2定义的谐波损耗下进行。其
试验结果应满足变压器绝缘材料的绝缘耐热等级对变压器温升保证值的要求。
4.5 电源电压波形
在规定的设备最高电压(Um)下,变压器应能在满负荷且电压与频率之比超过GB 1094.1规定的额
定电压与额定频率之比的“过励磁”情况下连续运行而无损坏。
在询价阶段,风力机组制造方应规定电压与频率的最大比值。变压器制造方在变压器设计时应对
此值加以考虑。
用户应在询价时指明电源内出现的所有谐波电压的幅值和频率。B.3中给出了变压器设计时电压
谐波影响的计算方法。
4.6 瞬变过电压和欠电压
使得风力发电用变压器运行故障的风险更高的原因是变压器每一侧的重复性瞬变过电压和欠
电压。
为防止这些快速瞬变的影响,可采用以下几种方法来提高变压器的可靠性:
---评估变压器的绝缘水平,如有必要,采用建模或高频谐振分析测量系统中的一种或多种方法。
谐振频率试验是一项特殊试验,试验方法应由制造方与用户达成共识。B.4中描述了其中一
种方法;
---安装标准保护设备,如避雷器(高压和低压)、RC回路或者浪涌电容。
系统工程师有责任根据特定的绝缘配合(参见GB 311.1和GB/T 311.2)和风险评估来对表1中组
Ⅰ或者组Ⅱ进行选择。
组Ⅱ所示的变压器具有更强的重复性瞬变过电压承受能力和更高的可靠性。
表1 绝缘水平 单位为千伏
设备最高电压Um
(方均根值)
额定短时外施工频耐受电压
(方均根值)
额定雷电冲击耐受电压
(峰值)
液浸式
(GB 1094.1)
干式
(GB 1094.11)
组Ⅰ 组Ⅱ
≤1.1 3 3-20
3.6 18 10 40 50
7.2 25 20 60 75
17.5 45 38 95 125
24 55 50 125 150
40.5 85 70 170 200
注:如果用户另有要求,绝缘水平也可参照附录C或相关标准的规定选取。
高压侧或者低压侧的开合操作会产生高频浪涌。这些浪涌通过电缆传送到变压器接线端。变压器
具有不同的谐振频率值,见B.4。
如果由低压侧和高压侧的开关操作而引起的高频浪涌与绕组的固有频率一致时,则这些浪涌可能
与绕组的固有频率产生共振,导致产生的电场强度超过绕组的绝缘耐受强度。
注:对于Um≤1.1kV的情况,工频耐受电压宜取更高的值,如10kV。
4.7 湿度和盐度
湿度和盐度过高会引起干式变压器故障,并给液浸式变压器或者带外壳干式变压器的敞开式套管
带来问题。
IEC 60815系列标准定义了液浸式变压器的敞开式套管的标准污秽等级。GB/T 4109定义了模拟
淋雨试验。
根据GB 1094.11,对于环境等级为E2级的变压器,其试验室的相对湿度应维持在93%以上。在
E2级试验中,盐雾的电导率应在0.5S/m~1.5S/m的范围内。
如果一个不带保护外壳的干式变压器要在相对于比E2级更严酷的湿度和盐度环境下运行时,则
应按照7.4.5描述的E3级进行试验来证明所设计的变压器的性能。
GB/T 18451.1规定95%及以下的相对湿度作为正常使用条件。
更高的湿度和盐度值应在询价阶段给出。
4.8 变压器周围的特殊电气和环境条件
GB 1094.3给出了变压器带电部件和风力机组导电部件的一般最小间隙的推荐值。
当被雨水、盐雾或者其他导电液体弄湿时,风力机组的所有由绝缘材料做成的部件将变成可导电
的。变压器周围的局部放电会降低空气的绝缘强度。因此,风力机组的这些部件和变压器的带电部件
的间隙应不小于GB 1094.3所推荐的间隙。
变压器制造方应在变压器的外形图上指明必需的最小间隙,用户有责任遵从以满足要求。
4.9 振动等级
在设计变压器时,应考虑变压器的安装结构体的振动,尤其需要考虑应力传递到连接端子上的
情况。
用户应在询价阶段说明振动谱。如有振动试验,则其试验程序应在询价阶段由用户与制造方达成
共识。
4.10 特殊使用条件
液浸式变压器和干式变压器的特殊使用条件分别按GB 1094.1和GB 1094.11的规定。
4.11 运输和贮存条件
液浸式变压器和干式变压器的运输和贮存条件分别按GB 1094.1和GB 1094.11的规定。
贮存条件应包含在运行维护手册中,用户应加以重视。
4.12 防腐保护
用户应根据安装种类选择一种ISO 12944中定义的保护等级,或者由用户与制造方共同协商。
5 电气性能
5.1 额定容量
额定容量应与GB 1094.1的规定一致。
变压器的额定容量Sr基于基波电压U1和基波电流I1。因此三相变压器的额定容量是:
Sr= 3×U1×I1
变压器的温升和冷却要求应考虑谐波损耗的影响。
5.2 设备最高电压
设备最高电压应根据GB 1094.3进行选择。
风力机组设计者应告知变压器制造方有关峰值电压、频率和所有瞬时重复过电压的持续时间等信
息(也可见表1)。
绝缘配合的信息见GB 311.1和GB/T 311.2。
5.3 分接
如有分接,分接的规定按GB 1094.1进行。
分接范围的优先值为:
---+5%~-5%,每级2.5%;或者:
---+5%~-5%,每级5%。
分接的选择应通过无励磁分接片或者无励磁分接开关来实现。
5.4 联结组
除非用户另有规定,依据GB 1094.1,变压器的联结组标号一般为Dyn5或者Dyn11。
5.5 中性点端子尺寸
除非用户另有规定,中性点端子应能够承载额定相电流。
5.6 短路阻抗
通常短路阻抗应与GB 1094.5的规定一致。
对于有辅助绕组的变压器,当第三绕组与系统的组合阻抗导致短路电流过高,使得变压器设计不可
行或不够经济合理时,制造方应就最大允许过电流值与用户达成共识,并将其标志在铭牌上。在此情况
下,用户宜限制过电流不超过制造方确定的最大值。
5.7 高压绕组和低压绕组的绝缘水平
高压绕组和低压绕组所选的绝缘水平应与表1保持一致。
5.8 额定条件下的温升保证值
变压器的设计应与用户在询价阶段说明的运行条件(谐波含量、环境温度)保持一致。
温升保证值应考虑由谐波(如规定)引起的附加损耗,包括绕组和支架部分的涡流损耗和杂散损耗。
如果在设计阶段没有规定谐波但在运行时实际负载电流包含谐波,则有必要减小变压器负载,以防
止变压器温升超过限值。
B.2给出了计算谐波电流影响的示例。
5.9 过载能力
过载能力按GB/T 1094.7和GB/T 1094.12的规定。
5.10 涌流
由于在风电场运行期间变压器的频繁合闸,因此变压器也频繁地承受涌流的机械效应和热效应。
在询价阶段应给出合闸频率(每年合闸的次数)。除非另有规定,应在高压侧(网侧)进行合闸。如
果是在发电侧合闸,则应说明合闸和同步的方法。
用户在询价阶段应给出系统的涌流限值(最大值、持续时间)。
5.11 短路承受能力
变压器应满足GB 1094.5的要求。
5.12 带强迫冷却的运行
当通过风机或者泵强迫冷却时,带强迫冷却和不带强迫冷却的标称额定容量应由用户与制造方达
成共识。
铭牌上应注明不带强迫冷却的额定容量和带强迫冷却的最大额定容量。
注:如果带强迫冷却,则制造方与用户应在询价阶段达成共识,优先使用相互负载法进行变压器的温升试验。因为
使用相互负载法试验测量的温升更接近于正常运行中的实际值。
6 铭牌
液浸式变压器的铭牌按GB 1094.1的规定,干式变压器的铭牌按GB 1094.11的规定。
7 试验
7.1 试验项目和分类(例行试验、型式试验和特殊试验)
液浸式变压器按GB 1094.1的规定,干式变压器按GB 1094.11的规定。
7.2 例行试验
液浸式变压器按GB 1094.1的规定,干式变压器按GB 1094.11的规定。
注:如果用户与制造方在询价阶段达成协议,则可确定对所有类型的变压器的冲击试验和对液浸式变压器的局部
放电试验在每台变压器上进行。液浸式变压器的局部放电试验的试验程序按7.3的规定。
7.3 型式试验
液浸式变压器按GB 1094.1的规定,干式变压器按GB 1094.11的规定。
由于GB 1094.3没有关于72.5kV以下的液浸式变压器的局部放电的规定,因此局部放电的试验
程序按下列规定:
试验按照GB/T 7354的规定。
对被试变压器施加三相电源电压,局部放电测量程序见图1。
图1 局部放电测量程序
接受标准:在1.2Ur下的局部放电水平不应超过50pC;在1.4Ur下的局部放电水平不应超过100pC。
Ur为额定电压。
注:如果用户与制造方在询价阶段达成共识,则可以将截波试验作为型式试验的一部分。
7.4 特殊试验
7.4.1 概述
特殊试验应由用户在询价阶段规定。
7.4.2 截波试验
建议用户与制造方在询价阶段达成共识,将扩展后的波尾截断的雷电冲击试验作为特殊试验。
截波的峰值应为规定的全波(BIL)峰值的110%。
试验按GB 1094.3的规定。
7.4.3 电谐振频率试验
试验方法参见B.4。
7.4.4 气候等级试验
干式变压器按GB 1094.11的规定。
7.4.5 E3环境等级试验
变压器应放置在温度和湿度可控的试验室内。
试验室的容积至少为容纳变压器的最小矩形体积的5倍。变压器任一部件到墙壁、天花板和喷嘴
的间隙应不小于变压器带电部件之间的相间最小间隙(见GB 1094.3),并且按照GB 1094.11的规定不
小于150mm。
试验室的空气温度应确保在变压器上产生凝露。
试验室内的湿度应维持在95%以上。可通过定期或连续地雾化合适的水分来达到。
水分的电导率应在3.6S/m~4S/m的范围内。
机械式雾化器的放置应避免将水直接喷到变压器上。
变压器在无励磁的状态下,至少应在空气相对湿度大于95%的环境中放置6h。
此后,应在5min内对变压器进行以下感应电压试验:
a) 对于拟接到中性点直接接地系统或经低阻抗接地的系统中的变压器,应在1.1倍额定电压下
施加15min;
b) 对于拟接到中性点绝缘系统或经高阻抗接地的系统中的变压器,应连续承受三次且每次为
5min的感应电压试验。试验期间,每个高压端子应依次接地,在其他端子与地之间施加1.1倍
的额定电压。三相试验可以用单相试验来代替,此时应将两个不接地相的端子连接在一起。
优先选择在试验室内进行绝缘试验。
在施加电压期间,应无闪络现象发生,且外观检查应没有严重的放电痕迹。
如果没有a)项或b)项试验条件的任何说明信息,则应按b)项进行试验。
7.4.6 燃烧性能试验
干式变压器按GB 1094.11的规定。
液浸式变压器用液体按IEC 61100的规定。
附 录 A
(资料性附录)
本部分与IEC 60076-16:2011的技术性差异及其原因
表A.1给出了本部分与IEC 60076-16:2011的技术性差异及其原因。
表A.1 本部分与IEC 60076-16:2011的技术性差异及其原因
本部分
章条编号
技术性差异 原 因
设备最高电压由IEC 60076-11:2011中的36kV修改为40.5kV。
增加“注:其他电压等级的风力发电用变压器可参考使用本部分。”
适应我国国情
关于规范性引用文件,本部分做了具有技术性差异的调整,调整的情况
集中反映在第2章“规范性引用文件”中,具体调整如下:
a) 用修改采用国际标准的GB 1094.1......
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