| 标准编号 | NB/T 31042-2019 (NB/T31042-2019) | | 中文名称 | 海上永磁风力发电机变流器技术规范 | | 英文名称 | (Technical specification for offshore permanent magnet wind turbine converter) | | 行业 | 能源行业标准 (推荐) | | 中标分类 | K46 | | 国际标准分类 | | | 字数估计 | 27,223 | | 发布日期 | 2019-06-04 | | 实施日期 | 2019-10-01 | | 旧标准 (被替代) | NB/T 31042-2012 | | 标准依据 | 国家能源局公告2019年第4号 | | 发布机构 | 国家能源局 | NB/T 31042-2019: 海上永磁风力发电机变流器技术规范
NB/T 31042-2019 英文名称: (Technical specification for offshore permanent magnet wind turbine converter)
中华人民共和国能源行业标准
代替 DL/T 31042 -2012
海上永磁风力发电机变流器技术规范
国家能源局 发 布
1 范围
本标准规定了海上永磁风力发电机变流器（以下简称“变流器”）的术语和定义、技术要求、试验方
法、检验规则等。
本标准适用于安装在海上风场连接永磁风力发电机定子绕组的电压源型变流器。鼠笼型风力发电机、
电励磁风力发电机，中/高速海上永磁风力发电机用变流器可参照本标准执行。
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，仅所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。
4 技术要求
4.1 产品型式和主要参数
4.1.1 产品型式
产品的型式分为：
a) 按环境温度分为低温型和常温型；
b) 按功率模块的冷却方式分为空冷型、液冷型、混合冷却型等，宜采用液冷型。
4.1.2 电网侧电压等级(kV)
变流器的电网侧电压等级优先采用以下系列：
0.38（0.4）、0.6（0.62）、0.66（0.69）、1（1.05）、1.14（1.2）、2.3（2.4）、3（3.15）、6（6.3）
注：超出本优选系列，由制造商与用户协商确定。
4.2 使用条件
4.2.1 正常使用环境条件
a） 按照NB/T 31094-2016中4.2规定，变流器正常使用环境温度分为：
常温型：-10℃～＋45 ℃；
低温型：-20℃～＋45 ℃；
b）空气相对湿度：≤95％；
c）海拔高度：≤1000 m；
d) 盐雾影响：有
e) 霉菌影响：有
4.2.2 正常试验环境条件
主要包括使用气候条件，变流器应在如下大气环境下进行试验：
a）环境温度：-5℃～40℃；
b）相对湿度：≤ 90％(20℃以下)；
c）大气压力：86kPa～106kPa。
4.2.3 贮存、运输时的环境温度
变流器在贮存和运输期间环境空气的极限温度范围为：-40 ℃～＋70 ℃。
4.2.4 正常使用的电气条件
4.2.4.1 电网频率变化范围
电网频率变化范围：47.5 Hz～51.5 Hz。
4.2.4.2 电网电压波动范围
电网电压在额定值的±10％之内，变流器应能正常运行。
当电网电压超出上述范围，由用户与制造商协商。
4.2.4.3 电网电压不平衡度
按照GB/T 15543-2008中4的规定，电网电压不对称度应不超过2％，短时不得超过4%。
4.3 性能要求
4.3.1 结构及外观要求
a) 柜体宜采用钢制防腐设计；
b) 柜体设一处公共接地点，柜体各处应保证与公共接地点的良好电气连接，具备电击防范措施，
保护接地完整；
c) 柜体内部宜装设除湿装置；
d) 柜体内部控制单元的供电宜采用带屏蔽的隔离变压器的电源供电；
e) 柜体设计应满足塔筒、机舱内的安装维护要求，易于安装，调试和维护；
f) 柜体的按钮、开关、显示屏、信号灯与报警装置等的选型及其安装工艺，以及柜体进出线方式
应与柜体的防护等级匹配；
g) 柜体的结构牢固，应能承受运行环境下电、热、机械强度和振动对设备的影响；
h) 操作器件应装在操作者易于操作的位置，紧急停机按钮应置于柜体的最显眼最易操作的位置，
且按钮本身装有保护罩；
i) 柜体表面平整无凹凸现象，宜采用涂层处理，且漆层颜色应均匀一致，不得有起泡、裂纹和流
痕等现象，柜门应能在不小于 90 度的角度内灵活启闭；
j) 柜体结构形式力求简单开敞，易于触及，易腐蚀表面设计应尽可能光滑，任何必要的加强件、
接头和管子等应尽可能布置在腐蚀风险低的部位，难以进行维护的空心部件应焊接牢固。其他
外露于空气中的金属应采用镀层保护，一般宜使用电镀的方法进行；
4.3.2 电气元器件要求
a) 表 1 所列元器件应符合 GB/T 3783-2008 中 7.1.1.2 的要求；
b) 除陶瓷材料外的所有固体绝缘部件都应具有耐热性，即部件经耐热性试验后，压痕横跨最大尺
寸不大于 2mm；
c) 除陶瓷材料外的所有固体绝缘部件都应具有耐燃性，即部件经灼热丝试验（或针焰试验）后不
起燃，或即使发生起燃，燃烧及灼热在移开灼热丝（或针焰）后的 30s 内能完全熄灭，且指示
绢纸不起燃。同时，所有塑料部件还应具有滞燃性，即经过滞燃试验后，这些部件燃烧或损坏
部分的长度不大于 60mm；
d) 所有元器件应按照制造厂说明书安装，并符合元器件各自相关标准的要求。
4.3.3 电气连接要求
a) 应保证各个电气连接的正确性，电容器、快速熔断器、电子元器件等辅助器件应在装配前筛选、
测试并确认其具备正常功能。电缆截面积和电缆头的压接应满足变流器最大导通电流能力，按
照 GB/T 3797-2016 中 6.7 的规定；
b) 所有裸露部分导体、连接头、端子排、焊接点及电路板均应作防腐、防潮处理；
c) 导电部分宜用铜或铜合金制造；
d) 当非铝质电气附件与铝制件相连接时，应采取适当的防止电解腐蚀的措施；
e) 柜内布线工艺和电气连接应考虑外绝缘的腐蚀和凝露对爬电距离的影响，以及高湿度对空气绝
缘的影响；
f) 交流系统使用多芯电缆时不应使用磁性材料屏蔽；
g) 单芯电缆需要并联时，并联电缆的型号、长度、线头工艺须相同；
h) 固定电缆宜采用永久性防腐的非磁性线夹和支架；
i) 屏蔽电缆或处于金属管内的电缆，屏蔽网或金属管应作等电位连接。
4.3.4 防触电措施
保护接地端子应具有适当的防腐蚀措施，其余按照JB/T 5777.2-2002中5.12的规定。
4.3.5 绝缘性能
4.3.5.1 绝缘电阻
在 4.2.2 规定的正常试验大气条件下，变流器各独立电路与外露的可导电部分之间，以及与各独立
电路之间，用直流兆欧表，测量其绝缘电阻，应不小于 1 MΩ。
4.3.5.2 电介质强度
在 4.2.2 规定的正常试验大气条件下，变流器应能承受频率为 50 Hz，历时 1 min 的工频耐压试验
而无击穿闪络及元件损坏现象。
4.3.5.3 电气间隙和爬电距离
变流器各带电电路之间以及带电部件、导电部件、接地部件之间的电气间隙和爬电距离应符合表 2
的要求。
4.3.6 负载控制功能
在允许的发电机转速范围内和规定的负载等级下，变流器应能正常控制风力发电机的并网操作和相
应功率的输出。
4.3.7 过载能力
变流器的过载能力，包括电机侧和电网侧，应与永磁发电机过载能力相匹配。在变流器额定运行条
件下，在 110％的标称电流下，持续运行时间应不少于 1 min。
4.3.8 保护功能
变流器应至少具有以下保护功能：
a） 过电流保护；
b） 缺相保护；
c） 相序错误保护；
d） 电网电压不平衡保护；
e） 接地故障保护；
f） 冷却系统故障保护；
g） 过温保护；
h） 发电机超速保护；
i） 过/欠电压保护；
j） 通信故障告警；
k） 浪涌过电压保护；
l） 电网断电保护；
m） 电网电流不平衡保护；
n） 防雷保护。
变流器防雷应符合GB/T 21714.4的要求。变流器应安装于具有雷电电磁脉冲防护系统（LEMS）
的风力发电设备区域内，且满足如下 2 种情形之一：
--推荐使用变流器外部加载浪涌保护器（SPD）的方式，抑制感应雷冲击。加载SPD装置的
变流器最小能承受标称放电电流In为20kA（波形8/20μs）；
--变流器自身能够承受最小的标称放电电流In为20kA（波形8/20μs）。
此外，保护停机应能在保护条件解除后通过远程或就地自复位解除。
4.3.9 温升
在标称电流运行条件下，待各元件热稳定后，变流器各部位的极限温升见表3。
表 3 变流器各部位的极限温升
部件和部位 极限温升 K
主电路半导体器件 外壳温升和结温由产品技术条件或分类标准规定
电网进线、发电机线缆、母线铜排连接处及主电路半导体
器件与导体的连接处 裸铜：45，有锡镀层：55，有银镀层：70
母线（非连接处） 铜：35，铝：25，铜铝复合：30
4.3.10 并网切入电流
变流器并网切入电流应不超过变流器电网侧额定电流的峰值。
4.3.11 通信要求
变流器应具有相应的通信接口，并能与机组主控制系统进行通信，通信协议可采用CDT、Modbus、
CANopen、PROFIBUS等。
4.3.12 功率因数
包括变流器的电网侧和机组输出端，变流器应具有一定的功率因数调节能力，变流器电网侧应具有
一定的功率因数调节能力，功率因数在±0.95之间可调节。
4.3.13 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。
4.3.14 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。
4.3.15 du/dt 值要求
变流器应设计滤波环节或滤波器，匹配电机端对du/dt值的耐受水平。
4.3.16 效率
在额定运行条件下，变流器效率应不低于97％。
4.3.17 冗余性
变流器应具备冗余功能。宜采用冗余的部件：电源、变流器控制单元。
变流器应具备较强的容错运行能力，应采用冗余的方式减少单一故障对整个系统产生的影响。
4.3.18 稳定性运行时间
变流器满载连续运行时间不小于72 h。
4.3.19 电磁兼容性能
4.3.19.1 静电放电抗扰度
变流器应能承受GB/T 12668.3-2012第5章规定的严酷等级的静电放电抗扰度试验。
4.3.19.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度
变流器应能承受 GB/T 12668.3-2012 第 5 章规定的严酷等级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验。
4.3.20 总谐波畸变率(THD)
应满足GB/T 20320-2013中7.4关于谐波的规定。
4.3.21 电网适应能力
满足GB/T 19963的有关要求，超过此条件应与制造商协商。
4.3.22 故障穿越能力
当风电机组并网点发生低/高电压故障时，变流器在规定的电压幅值和持续时间内，应在机组主控
制系统的配合下，保证机组不脱网运行，满足NB/T 31051-2014、NB/T 31111-2017的有关要求。
4.3.23 低温性能
变流器应具有耐低温性能，在试验环境为工作温度下限温度的情况下正常持续运行不少于2h。
注：产品通电到启动运行时间一般不超过2h。
4.3.24 高温性能
变流器应具有耐高温性能，在试验环境为工作温度上限温度的情况下正常持续运行不少于2h。
注：产品通电到启动运行时间一般不超过2h。
4.3.25 耐湿热性能
变流器应具有耐交变湿热性能。交变湿热试验后，绝缘电阻应不小于0.5M......
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