NB/T 42159-2018.Specification for three-level bi-directional AC/DC converters.
1范围
NB/T 42159规定了三电平交流/直流双向变换器的类型，技术要求，试验方法，检验规则，标志、包装、运输和贮存，随同产品供应的文件。
NB/T 42159适用于接入200 V~1500 V电压等级直流系统, 220V~1 000V及以下电压等级、频率50 Hz交流系统，容量为10 kVA~ 500 kVA的三电平交流/直流双向变换器( 简称变换器)。
三电平交流/直流单向变换器、三电平直流交流单向变换器也可参照使用。
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 2900.33-2004 电工术语电力电子技术
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 4208-2017 外壳防护等级 (IP 代码)
GB 4824-2013 工业、 科学和医疗(ISM)射频设备骚扰特性限 值和测量方法
GB/T 7251.1-2013低压成套 开关设备和控制设备第1部分:总则
GB/T 13384-2008 机电产 品包装通用技术条件
GB/T 13422-2013半导体变流器电气试验方法
GB/T 14549-1993 电能质量公 用电网谐波
GB/T 15543-2008电能质量三相电压不平衡
GB/T 15945-2008电能质量电力 系统频率偏差
GB/T 17626.2-2006 电磁兼容试验 和测量技术静 电放电抗扰度试验
GB/T 17626.3-2016 电磁兼容 试验 和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验

ICS29.200
备案号：64694-2018
中华人民共和国能源行业标准
NB/T42159-2018
三电平交流/直流双向变换器技术规范Specificationforthree-levelbi-directionalAC/DCconverters2018-06-06发布
国家能源局
2018-10-01实施
规范性引用文件
术语和定义
变换器类型
技术要求
试验方法此内容来自标准下载网
检验规则
标志、包装、运输和贮存
随同产品供应的文件
NB/T42159—2018
NB/T42159—2018
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。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国电力电子系统和设备标准化技术委员会（SAC/TC60）归口。本标准负责起草单位：许继集团有限公司。本标准参加起草单位：国网北京市电力公司、许昌开普检测技术有限公司、中国电力科学研究院新能源研究中心、北京交通大学、华中科技大学、国网山东省电力公司电力科学研究院、南京南瑞继保电气有限公司、国电南瑞科技股份有限公司、国网山西省电力公司、厦门科华恒盛股份有限公司、珠海泰坦科技股份有限公司、英飞凌科技（中国）有限公司、中车株洲电力机车研究所有限公司、佛山市贝瑞尔电气科技有限公司、西安爱科赛博电气股份有限公司、温州大学、青岛创统科技发展有限公司。本标准主要起草人：李瑞生、黄仁乐、李全喜、曹远志、吴学智、张宇、孙树敏、丁勇、苏先进、潘景宜、史威、马振宇、梁帅奇、冯广义、杨兆华、王强、戴瑜兴、部克存、赵成功、马红伟、黄利军、郭宝甫、李献伟、翟登辉、徐军。1范围
三电平交流/直流双向变换器技术规范NB/T42159
9—2018
本标准规定了三电平交流/直流双向变换器的类型，技术要求，试验方法，检验规则，标志、包装、运输和贮存，随同产品供应的文件。本标准适用手于接入200V～1500V电压等级直流系统，220V～1000V及以下电压等级、频率50Hz交流系统，容量为10kVA～500kVA的三电平交流/直流双向变换器（简称变换器）。三电平交流/直流单向变换器、三电平直流/交流单向变换器也可参照使用。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/T2900.33—2004电工术语电力电子技术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—2017
工业、科学和医疗（ISM）射频设备骚扰特性限值和测量方法
GB4824—2013
GB/T7251.1—2013
GB/T13384—2008
GB/T13422—2013
GB/T145491993
GB/T15543—2008
GB/T15945—2008
低压成套开关设备和控制设备第1部分：总则机电产品包装通用技术条件
半导体变流器电气试验方法
电能质量公用电网谐波
电能质量
电能质量
GB/T17626.2—2006
GB/T17626.3—2016
GB/T17626.4—2008
GB/T17626.5—2008
GB/T17626.62017
GB/T17626.11—2008
NB/T32004—2018
NB/T33016—2014
NB/T31051—2014
NB/T311112017
3术语和定义
三相电压不平衡
电力系统频率偏差
电磁兼容
电磁兼容
电磁兼容
电磁兼容
电磁兼容
试验和测量技术静电放电抗扰度试验试验和测量技术
射频电磁场辐射抗扰度试验
试验和测量技术
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
试验和测量技术
浪涌（冲击）抗扰度试验
试验和测量技术
射频场感应的传导骚扰抗扰度
电磁兼容
试验和测量技术
电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验光伏并网逆变器技术规范
电化学储能系统接入配电网测试规程风电机组低电压穿越能力测试规程风电机组高电压穿越测试规程
GB/T2900.33—2004、GB/T3859.1—2013、GB/T13422—2013、GB/T14549—1993、GB/T155432008、GB/T15945一2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
三电平电能变换
英three-levelenergyconversion采用适当的控制策略，使单端口输出的电力电子电路的输出端产生三种电平（一般为正电平、负电平和零电平）实现功能转换（拓扑结构见图1）。1
NB/T42159—2018
说明：
1一变换单元A：2一变换单元B：3一变换单元C图1三电平拓扑结构及A相电压波形3.2
交流/直流双向变换器bi-directionalAC/DCconverter具备直流端口和交流端口，通过电力电子开关电路的工作实现两个端口之间直流电能与交流电能的相互变换、双向流动的变换器。3.3
三电平交流/直流双向变换器three-levelbi-directionalAC/DCconverter采用三电平电能变换的交流/直流双向变换器。3.4
并网模式gridconnectedmode
交流/直流变换器的直流端口与直流电网连接，交流端口与交流电网连接，可与电网之间完成可控制的能量交换。
离网模式off-gridmode
交流/直流变换器的两个端口与电网（无论直流电网或交流电网）都不连接，一个端口连接独立电源，另一个端口连接负载并能够完成对负载的供电。3.6
街neutral pointvoltagebalancing中点电位平衡
三电平交流/直流变换器直流侧的中点电位始终保持为直流侧电压的1/2。变换器类型
4.1按安装环境分类
按安装环境，变换器可分为：
户内I型（带气温调整装置）；
户内Ⅱ型（不带气温调整装置）；一户外型。
4.2按电气隔离方式分类
按电气隔离方式，变换器可分为：2
-隔离型；
一非隔离型。
3其他分类情况
以上未列出的、制造商申明的其他类型。技术要求
正常使用条件
5.1.1正常使用环境条件
周围空气温度
若无其他规定，变换器的周围空气温度范围应为：户内1型：0℃~40℃：
户内Ⅱ型：-20℃~+40℃；
一户外型：-25℃~+60℃。
5.1.1.2海拨
NB/T42159
9—2018
变换器的安装运行场所的海拔不应超过1000m。海拔超过1000m时，制造厂商应依据表1的规定说明降额使用的要求。
表1海拨1000m以上使用时的降额系数海拔
降额系数
注：基于干燥空气密度（于海平面+15℃）为1.225kg/m。对于强迫风冷设备，由于风扇效率随海拔下降，其降额系数还要小一些。
大气条件
5.1.1.3.1
相对湿度
若无其他规定，
变换器安装地点的相对湿度应为：户内1型：5%~85%，无凝露；
NB/T42159—2018
一户内Ⅱ型：5%~95%，无凝露：一户外型：4%~100%，允许有凝露。5.1.1.3.2污染等级
若无其他规定，变换器安装地点的污染等级应符合GB/T7251.1一2013中7.1.3的规定。5.1.2
2正常使用电气条件
若无其他规定，符合本标准的变换器在下列电气条件下应正常运行：-直流母线电压稳定控制的允许偏差为其额定电压的土10%；交流电压的允许偏差为其额定电压的-15%+10%。5.2标识
变换器的标识应符合NB/T32004—2018中10.1的规定。5.3文档资料
变换器的文档资料应符合NB/T32004—2018中10.2的规定。5.4安全
5.4.1外壳防护等级
变换器可根据不同使用场合采取不同的外壳防护措施。变换器外壳防护等级的最低要求为：户内型：GB/T4208—2017中的IP20：—户外型：GB/T4208—2017中的IP54。5.4.2绝缘性能
5.4.2.1绝缘电阻
变换器的绝缘电阻应符合以下规定：各独立电路与地（即金属框架）之间的绝缘电阻不小于10M2：无电气连系的各电路之间的绝缘电阻不小于10M2。5.4.2.2介电强度
在正常试验环境条件下，变换器应承受频率为50Hz的工频试验交流电压（或与其峰值等值的直流电压）1min，不发生击穿、闪络。工频交流试验电压方均根值见表2。只充许按表2中的工频交流试验电压方均根值（或与其峰值等值的直流电压）试验一次。用户验收时，应将上述试验电压降低25%进行试验。表2试验电压
额定电压UN
60300试验电压
电气间隙
额定电压UN
690800表2（续）
变换器的电气间隙应符合NB/T32004—2018中6.2.3.3的规定。5.4.2.4
爬电距离
变换器的爬电距离应符合NB/T32004—2018中6.2.3.4的规定。5.4.2.5接地保护连接
变换器的接地保护连接应符合NB/T32004—2018中6.2.2.2的规定。5.5性能
并联运行
变换器并联运行时，电流不应超过各变换器的额定电流。5.5.2功率控制
变换器应具有根据外部指令调节功率输出的能力。3通信
NB/T42159—2018
试验电压
变换器应具备通信接口，可选用RS485、TCP等常规电气接口和IEC61850、Modbus等通信协议。5.5.4孤岛检测
若变换器并入的交流电网供电中断，如有需要，变换器不应超过2s检测出孤岛状态。5.5.5双向切换时间
变换器需要进行双向切换时，具体切换时间应根据实际应用场景确定。5.5.6最大转换效率
正常运行条件下，变换器的最大转换效率应符合表3的规定。表3转换效率
变换器类型
非隔离
容量<20kVA
转换效率
容量≥20kVA
NB/T42159—2018
电压偏差
离网模式下，变换器输出电压的允许偏差为额定电压的土5%。5.5.8
频率偏差
离网模式下，变换器交流输出频率的允许偏差为士0.5Hz。5.5.9
电流谐波畸变率
并网模式下，变换器以额定功率运行时，注入电网的电流谐波总畸变率限值为5%，奇次谐波电流含有率限值见表4，偶次谐波电流含有率限值见表5。表4奇次谐波电流含有率限值
奇次谐波次数
偶次谐波次数
5.5.10电压谐波畸变率
偶次谐波电流含有率限值
谐波电流含有率限值
谐波电流含有率限值
离网模式下，空载和额定电阻性负载（对称负载）条件下，变换器的电压谐波总畸变率限值应符合GB/T14549一1993的规定。
5.5.11功率因数
并网模式下，不参与系统无功调节且变换器的输出功率大于其额定输出功率的50%时，变换器的功率因数不应小于0.98（超前或滞后）。5.5.12
2直流电流分量
并网模式下，变换器以额定功率运行时，其交流输出电流中的直流电流分量不应超过输出电流额定值的0.5%。
5.5.13中点电位不平衡度
变换器直流侧电压的中点电位不平衡度不应超过2%。5.5.14三相电压不平衡度
离网模式下，变换器的交流输出三相电压不平衡度不应超过2%，5.5.15稳流精度
NB/T42159—2018
当变换器在稳流状态，输入电压在额定输入电压的上限值和下限值范围内变化，且输出电压在额定输出电压的上限值和下限值范围内变化时，输出电流应在其额定值的20%～100%范围内的任一数值保持稳定，稳流精度不应超过2%。
5.5.16电流纹波因数
当变换器在直流侧稳流状态，输入电压在额定输入电压的上限值和下限值范围内变化，且输出电压在额定输出电压的上限值和下限值范围内变化时，直流侧输出电流应在其额定值的20%～100%范围内的任一数值保持稳定，电流纹波因数不应超过5%。5.5.17稳压精度
当变换器在稳压状态，输入电压在额定输入电压的上限值和下限值范围内变化，且输出电流在其额定值的0%～100%范围内变化时，输出电压应在额定输出电压的上限值和下限值范围内的任一数值保持稳定，稳压精度不应超过2%。
5.5.18电压纹波因数
当变换器在直流侧稳压状态，输入电压在额定输入电压的上限值和下限值范围内变化，且输出电流在其额定值的0%～100%范围内变化时，直流侧输出电压应在额定输出电压的上限值和下限值范围内的任一数值保持稳定，电压纹波因数不应超过5%。5.5.19动态电压瞬变范围
离网模式下，在变换器的输入电压为额定值，输出端连接电阻性负载，输出电流分别从其额定值的20%突变至100%或从其额定值的100%突变至20%时，变换器的输出电压瞬变值不应大于其标称值的土5%。5.5.20电压瞬变恢复时间
离网模式下，在变换器的输入电压为额定值，输出端连接电阻性负载，输出电流分别从其额定值的20%突变至100%或从其额定值的100%突变至20%时，变换器的输出电压恢复到其正常范围内的时间不应大于40ms。
5.5.21过载能力
变换器在110%额定电流下应持续运行，在120%额定电流下持续运行时间不应少于1min。5.5.22噪声
变换器正常运行时产生的噪声：自冷设备不应大于65dB（A），风冷设备不应大于85dB（A）。特大容量风冷设备的噪声如果超过上述规定，制造商应与用户协商。7
NB/T42159—2018
5保护及警示功能
直流输入欠电压保护或告警
当变换器的直流侧输入电压低于变换器额定输入电压的下限值时，变换器应发出警示信号或保护停机。5.6.2直流输入过电压保护
当变换器的直流侧输入电压高于变换器额定输入电压的上限值时，变换器不得启动，已经启动的应在0.1s内停机并发出警示信号。当直流侧输入电压恢复到额定输入电压的下限值和上限值之间后，变换器应正常启动。
3交流过电压和欠电压保护
不具备电压穿越或电网支撑功能的变换器在并网模式下，当接入点电网电压超出表6的规定时，变换器应在表6规定的时间内与电网断开连接。此要求适用于三相系统中的任何一相。如果需要电网支撑制造商应与用户协商。
6交流过电压和欠电压情况下与电网断开连接的时间表6
接入点电网电压U
U<50%U~
50%U≤U<85%U
85%U≤U<110%U
110%U≤U<135%U
U≥135%UN
与电网断开连接时间
继续运行
离网模式下，变换器交流侧输出电压超出85%U%～115%U%时，变换器应在1s内停止输出。此要求适用于三相系统中的任何一相。5.6.4超频和欠频保护
不具备故障穿越或电网支撑功能的变换器在并网模式下，当电网频率变化时，变换器的状态应符合表7的规定。变换器因电网频率异常而与电网断开，当电网频率恢复到允许运行的范围内时，变换器应重新启动。如果需要电网支撑，制造商应与用户协商。表7超频和欠频时变换器的状态
频率厂
4849.5<≤50.2
50.2变换器的状态
在0.2s内停机
运行10min后停机
正常运行
运行2min后停机，已经处于停机状态的变换器不得并网在2s内停机，且不得并网
5.6.5短路保护
NB/T42159—2018
在变换器启动或运行中，当检测到某一端口发生短路时，变换器应启动保护并发出警示信号，最大跳闸时间应小于0.1s。故障排除后，变换器应恢复正常运行。5.6.6过温保护
当变换器内的温度超出允许限值时，变换器应自动限制输出功率或直接停机并发出警示信号。当温度恢复至正常范围时，变换器应恢复正常运行。5.6.7交流缺相保护
并网模式下，当交流输出缺相时，变换器应自动保护并停机。故障排除后，变换器应恢复正常运行。5.6.8交流进线相序错误保护
变换器应具有交流进线相序错误保护功能。当发生电网侧相序接入错误时，变换器应可靠保护。5.6.9电压穿越
变换器作为电源时，应具备低电压穿越功能和高电压穿越功能，5.7电磁兼容
5.7.1抗扰度
静电放电抗扰度
变换器应承受的静电放电抗扰度试验等级为：操作部分：接触放电电压6kV；
-外壳：空气放电电压8kV。
试验结果应符合GB/T17626.2一2006中第9章列项b）的规定。5.7.1.2射频电磁场辐射抗扰度
变换器的外壳应承受频率为80MHz~1000MHz、场强为10μV/m的射频电磁场辐射抗扰度试验，结果应符合GB/T17626.3—2016中第9章列项a）的规定。5.7.1.3电快速瞬变脉冲群抗扰度变换器应承受的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验等级为：电源线部分：试验电压2kV：
信号线部分：试验电压1kV。
试验结果应符合GB/T17626.4—2008中第9章列项b）的规定。5.7.1.4浪涌（冲击）抗扰度
变换器应承受的浪涌抗扰度试验等级为：一输入，输出电源端口和信号线对地：试验电压2kV：输入、输出电源端口和信号线彼此之间：试验电压1kV。试验结果应符合GB/T17626.5—2008中第9章列项b）的规定。9
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