NB/T 31041-2019.Technical specification for converter of offshore doubly-fed wind turbine generator.
1范围
NB/T 31041规定了海上双馈风力发电机变流器(以下简称“变流器”)的技术要求、试验方法、检验规则等。
NB/T 31041适用于海上双馈风力发电机组中的交直交电压源型低压变流器。海上双馈风力发电机组中的中压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 2423.1电工 电子产品环境试验第2 部分:试验方法试验 A:低温
GB/T 2423.2电工电子产 品环境试验第2 部分:试验方法试验B:高温
GB/T 2423.4电工电子产 品环境试验第2 部分:试验方法试验 Db:交变湿热( 12h+12h循环)
GB/T 2423.16电工电子产 品环境试验第2 部分:试验方法试验J 及导则:长霉
GB/T 2423.18环境试验第2 部分:试验方法试验 Kb:盐雾，交变(氯化钠溶液)
GB/T 2900.33电工术语 电力电子技术
GB/T 2900.53电工术语 风力发 电机组
GB/T 3783-2019船用低压 电器基本要求
GB/T3797-2016 电气控制设备
GB/T 3859.1-2013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 4208外壳防护等级 (IP 代码)
3术语和定义
GB/T 3859.1-2013、 GB/T 2900.33、GB/T 2900.53、GB 18802.1、GB/T 19963及NB/T 31014界定的
以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1变流器控制单元converter control unit; CCU
控制变流器完成各种功能并与相关外设进行数据交互的重要部件。
注:主要包括核心处理器、协处理器、输入输出接口、通信接口等。
3.2冗余redundancy
重复配置系统的一些部件。
注:当系统发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作,由此减少系统的故障时间。

ICS29.120.01
中华人民共和国能源行业标准
NB/T31041—2019
代替NB/T31041—2012
海上双馈风力发电机变流器技术规范Technical specificationfor converter of offshore doubly-fed wind turbine generator2019-06-04发布
国家能源局
2019-10-01实施
规范性引用文件
术语和定义
技术要求
试验方法
检验规则
标志、包装、贮存和运输
参考文献
NB/T31041—2019
NB/T31041—2019
本标准按照GB/T1.1一2009《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。本标准代替NB/T31041—2012《海上双馈风力发电机变流器》。本标准与NB/T31041—2012相比，主要变化如下：
修改了标准名称，原《海上双馈风力发电机变流器》更名为《海上双馈风力发电机变流器技术规范》；
修改了第1章范围，本标准适用于海上双馈风力发电机组中的交直交电压源型低压变流器。海上双馈风力发电机组中的中压变流器可参照本标准执行；修改了第2章中的规范性引用文件；一增加了术语和定义中的电网侧功率因数、共模电压、差模电压、du/dt值（见第3章）；一增加了按功率模块冷却方式分类的混合冷却型的产品型式（见4.1.1）一删除了配套机组额定容量（MW）：修改了柜体内部宜装设除湿装置（见4.3.1)；删除了4.3.1结构及外观要求的柜体顶部需加装吊环；一增加了电气连接要求的c）和d）（见4.3.3）：修改了过载能力需要在额定运行条件下（见4.3.7）；一增加了过/欠频保护、电网断电保护、电网电流不平衡保护、功率器件硬件保护（见4.3.8）：修改了温升的测量条件（见4.3.9）；增加了铜铝复合排的温升标准（见表3）：一删除了表3中浪涌保护器与主电路的电阻元件的温升要求：增加了共模电压、差模电压、du/dt值的要求（见4.3.13～4.3.15）；一修改了有关变流器效率的要求（见4.3.16）；修改了有关电网适应能力的要求（见4.3.21)；一增加了故障穿越能力要求（见4.3.22）；修改了变流器所发出的噪声声压级的限值（见4.3.29）；修改了5.3.8中的图2双馈发电机转速与功率曲线：-增加了共模电压测试、差模电压测试、du/dt值测试、故障穿越能力试验、贮存试验等试验方法（见5.3.15~5.3.17、5.3.24和5.3.33）；修改了电网适应能力试验的相关要求（见5.3.23）；修改了交变湿热试验的高温严酷程度（见5.3.27）；增加了试验实施的一般要求和接地要求（见6.2.1和6.2.2）；一修改表6负载控制功能试验为型式试验；一增加了产品包装的要求（见7.2.2）。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由能源行业风电标准化技术委员会风电电器设备分技术委员会（NEA/TC1/SC6）归口。本标准主要起草单位：北京金风科技电气设备有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、上海电气输配电集团有限公司、上海电气风电集团有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、国电联合动力技术有限公司、浙江海得新能源有限公司、天津瑞能电气有限公司、许昌开普检测研究院股份有限公司、天津天传电控设备检测有限公司、国家电控配电设备质量监督检验中心。I
NB/T31041—2019
本标准参加起草单位：中国电力科学研究院有限公司、北方工业大学、远景能源（江苏）有限公司、华锐风电科技（集团）股份有限公司、浙江运达风电股份有限公司、北京天诚同创电气有限公司、苏州电器科学研究院股份有限公司、中国质量认证中心、深圳市禾望电气股份有限公司、北京鉴衡认证中心有限公司、江苏金风科技有限公司。本标准起草人：马忠宝、果岩、孙今英、陈昆明、王瑞明、张利、苑国锋、褚景春、郭亮、张新强、刘鹏、汪锋、杨才建、项峰、俞庆、任高全、王姜骅、王连杰、王艳华、杨支峰、赵玉、周党生、李浩然、白小岗、刘志。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为：—NB/T31041—2012。
本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条号，100761)。
1范围
海上双馈风力发电机变流器技术规范NB/T31041—2019
本标准规定了海上双馈风力发电机变流器（以下简称“变流器”）的技术要求、试验方法、检验规则等。本标准适用于海上双馈风力发电机组中的交直交电压源型低压变流器。海上双馈风力发电机组中的中压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/T191包装储运图示标志
GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T2423.2
电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db：交变湿热（12h+12h循环）GB/T2423.4
GB/T2423.16
电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验J及导则：长霉环境试验第2部分：试验方法试验Kb：盐雾，交变（氯化钠溶液）GB/T2423.18
GB/T2900.33
GB/T2900.53
电工术语电力电子技术
电工术语风力发电机组
GB/T3783—2019船用低压电器基本要求GB/T3797—2016电气控制设备
GB/T3859.1一2013半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部分：基本要求规范外壳防护等级（IP代码）
GB/T4208
GB/T4768防霉包装
GB/T4879
防锈包装
GB/T5048防潮包装
GB/T5169.11电工电子产品着火危险试验第11部分：灼热丝/热丝基本试验方法成品的灼热丝可燃性试验方法（GWEPT）
GB/T5169.21电工电子产品着火危险试验第21部分：非正常热球压试验GB/T7094船用电气设备振动（正弦）试验方法GB/T7350—1999防水包装
GB/T8166缓冲包装设计
调速电气传动系统第2部分：一般要求低压交流变频电气传动系统额定GB/T12668.2—2002
值的规定
GB/T12668.3一2012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/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T13422—2013半导体变流器电气试验方法GB/T15543—2008电能质量三相电压不平衡GB18802.1
低压电涌保护器（SPD）第1部分：低压配电系统的性能要求和试验方法3风电场接入电力系统技术规定
GB/T19963
NB/T31041—2019
GB/T20320一2013风力发电机组电能质量测量和评估方法GB/T21714.4雷电防护第4部分：建筑物内电气和电子系统GB/T23479.1
风力发电机组双馈异步发电机第1部分：技术条件JB/T5777.2一2002电力系统二次电路用控制及继电保护屏（柜、台）通用技术条件NB/T31014
NB/T31051
NB/T31054
双馈风力发电机变流器技术规范风电机组低电压穿越能力测试规程风电机组电网适应性测试规程
NB/T31094一2016风力发电设备海上特殊环境条件与技术要求NB/T31111
3术语和定义
风电机组高电压穿越测试规程
GB/T3859.1—2013、GB/T2900.33、GB/T2900.53、GB18802.1、GB/T19963及NB/T31014界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
变流器控制单元
convertercontrolunit：CCU
控制变流器完成各种功能并与相关外设进行数据交互的重要部件。注：主要包括核心处理器、协处理器、输入输出接口、通信接口等。3.2
完余redundancy
重复配置系统的一些部件。
注：当系统发生故障时，完余配置的部件介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的故障时间。3.3
电网侧功率因数
line-sideconverterpowerfactor电网侧变流器交流端有功功率与视在功率的比值。功率因数公式为：
=×100%
式中：
——功率因数：
P——有功功率；
S—视在功率。
共模电压Www.bzxZ.net
commonmodevoltage
在每一导体和所规定的参照点（往往是大地或机架）之间出现的相量电压的平均值。或者说同时加在电压表两测量端和规定公共端之间的那部分输入电压的1/3，即（U+U+U）/3。3.5
差模电压
differentialmodevoltage
相与相之间的电位差。
du/dt值duldtvalue
du/dt通常定义为电压随时间变化的导数：du / dt=U, / Nr,=(U90%-U10%) / (tg0%-10%）2
式中：
4技术要求
产品型式
电压随时间的导数；
电压变化值；
时间变化值；
90%电压值；
10%电压值；
90%电压值对应的时间值；
-10%电压值对应的时间值。
4.1.1产品分类
产品型式分类为：
a）按环境温度分为常温型和低温型；NB/T31041—2019
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
变流器的电网侧电压等级（kV）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：超出以上优先系列的电压等级，由用户与制造商协商确定。4.2
使用条件
正常使用环境条件
a）按照NB/T31094一2016中4.2的规定，变流器正常使用环境温度分为：常温型：-10℃~+45℃；
低温型：-20℃~+45℃。
空气相对湿度：≤95%（20℃以下时）。b）
c）海拔：≤1000m。
盐雾影响：有。
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：30%～90%（20℃以下）：c）大气压力：86kPa～106kPa。4.2.3贮存、运输时的环境温度
变流器在存和运输期间，环境空气的极限温度范围为-40℃～+70℃。3
NB/T31041—2019
4.2.4正常使用的电气条件
4.2.4.1电网频率变化范围
电网频率变化范围为47.5Hz51.5Hz4.2.4.2电网电压波动范围
电网电压在额定值的土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/T15543—一2008中第4章的规定，电网电压不平衡度应不超过2%，短时不得超过4%4.3性能要求
4.3.1结构及外观要求
柜体宜采用钢制防腐设计。
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，b）
保护接地完整，
柜体内部宜装设除湿装置。
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。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f
应与柜体的防护等级匹配。
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。g）
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最显眼最易操作的位置，且h)
按钮本身装有保护罩。
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i
痕等现象，柜门应能在不小于90°的角度内灵活启闭。柜体结构形式力求简单，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
表1所列元器件应符合GB/T3783—2019中7.1.1.3的要求。a）
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。
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c
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
低压配电产品
低压控制及自动化产品
熔断器产品
变压器及电抗器
4.3.3电气连接要求
表1应满足要求的元器件分类
包括类型
NB/T31041—2019
空气断路器、塑壳断路器、微型断路器、漏电开关接触器、继电器、开关电源、电机启动器、按钮开关、指示灯、端子快速熔断器、慢速熔断器
自耦变压器、隔离变压器、滤波电抗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。布线应按照GB/T3797—2016中6.7的规定进行。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。b）
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。
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。固定电缆宜采用永久性防腐的非磁性线夹和支架h）
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i）
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/T5777.2一2002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，用直流绝缘电阻表测量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的绝缘电阻，其值应不小于1M2。4.3.5.2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50Hz、历时1min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。
NB/T31041—2019
额定线电压U
0.38(0.4)
0.6(0.62)
0.66（0.69)
1.14(1.2)
3（3.15)
6负载控制功能
电气间隙和爬电距离充许值
电气间隙
爬电距离
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。
过载能力
变流器的过载能力，包括电机侧和电网侧，应与双馈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1min。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；
缺相保护；
相序错误保护；
电网电压不平衡保护：
接地故障保护；
冷却系统故障保护；
过温保护；
发电机欠/过速保护；
过/欠电压保护；
通信故障告警；
过/欠频保护；
电网断电保护；
电网电流不平衡保护；
功率器件硬件保护；
浪涌过电压保护；
防雷保护。
变流器防雷应符合GB/T21714.4的要求。变流器应安装于具有雷电电磁脉冲防护系统（LEMS）的6
风力发电设备区域内，满足如下2种情形之一NB/T31041—2019
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的标称放电电流I为20kA（波形8/20μs）：-变流器自身能够承受的最小标称放电电流I为20kA（波形8/20us）。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
主电路半导体器件
主电路半导体器件与导体的连接处，电网进线、定子、转子以及母线铜排连接处
母线（非连接处）
4.3.10并网切入电流
发电机并网切入电流应不超过定子额定电流峰值，4.3.11通信要求
极限温升
外壳温升和结温由产品技术条件或分类标准规定裸铜：45；有锡镀层：55；有银镀层：70铜：35；铝：25；铜铝复合：30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或PROFIBUS等。
4.3.12功率因数
变流器电网侧和机组输出端应具有一定的功率因数调节能力，电网侧功率因数在土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，以匹配电机端共模电压的耐受水平。4.3.14差模电压要求
变流器应设计滤波环节或滤波器，以匹配电机端差模电压的耐受水平。4.3.15duldt要求
变流器应设计滤波环节或滤波器，以匹配电机端对du/dt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完余性
变流器应具备几余功能。宜采用几余的部件有电源、变流器控制单元。变流器应具备较强的容错运行能力，应采用亢余的方式减少单一故障对整个系统产生的影响。7
NB/T31041—2019
4.3.18稳定性运行时间
变流器满载连续运行时间不小手72h。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/T12668.3一2012中第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/T12668.3一2012中第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）
总谐波畸变率应符合GB/T20320—2013中7.4关于谐波的规定。4.3.21电网适应能力
电网适应能力应符合GB/T19963的要求，超过此条件应与制造商协商。4.3.22故障穿越能力
当发生低/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，应符合NB/T31051、NB/T3111I的要求。4.3.23低温性能
变流器应具有耐低温性能，在试验环境工作温度为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2h4.3.24高温性能
变流器应具有耐高温性能，在试验环境工作温度为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2h4.3.25耐湿热性能
变流器应具有耐湿热性能。交变湿热试验后变流器应能正常启动运行，且绝缘电阻满足4.3.5.1的要求，介质强度满足4.3.5.2的要求。4.3.26耐盐雾性能
变流器应具有耐盐雾性能。盐雾试验后能变流器应能正常启动运行，且绝缘电阻满足4.3.5.1的要求介质强度满足4.3.5.2的要求。
4.3.27耐霉性能
变流器应具有耐霉性能，经长霉试验后，其外露于空气中的绝缘零部件长霉面积不超过GB/T2423.16中规定的2b等级。
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