T/CPSS 1003-2019 交流输入电压暂降与短时中断的低压直流型补偿装置技术规范
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)一电子开关,由IGBT、晶闸管等电力电子器件构成,作为补偿装置投入、退出电压补偿的执行关键单元。
5.1使用环境条件要求
图2补偿装置组成示意图
5. 2. 1交流电源
5.3.1壳体外表面,一般应喷无炫目反光的覆盖层,表面不得有起泡、裂纹和流痕等缺陷。 5.3.2所选用的指示灯、按钮、导线和母线的颜色应符合GB/T4025和GB/T6995.2的相关要求。 5. 3. 3 构件应有良好的抗腐蚀性能。 5.3.4 元器件安装布局应经济合理、安全可靠和维修方便 5.3.5 铭牌参数标志清晰,数据正确。 5.3.6 外壳防护等级不应低于GB/T4208中IP20的要求。 5.3.7 屏、柜体和功率单元宜采用抽屉式结构,支持不带负荷热插拔。 5.3.8 开关器件和元件的安装要求满足GB/T7251.1一2013中8.5要求。 5. 3. 9 母线、连接导线应符合JB/T5777.2一2002中5.5的规定。
5.3.1壳体外表面,一般应喷无炫目反光的覆盖层,表面不得有起泡、裂纹和流痕等缺陷。 5.3.2所选用的指示灯、按钮、导线和母线的颜色应符合GB/T4025和GB/T6995.2的相关要求。 5.3.3 构件应有良好的抗腐蚀性能。 5.3.4 元器件安装布局应经济合理、安全可靠和维修方便 5.3.5 铭牌参数标志清晰,数据正确。 5.3.6外壳防护等级不应低于GB/T4208中IP20的要求。 5.3.7屏、柜体和功率单元宜采用抽屉式结构,支持不带负荷热插拔。 5.3.8 开关器件和元件的安装要求满足GB/T7251.1一2013中8.5要求。 5. 3. 9 母线、连接导线应符合JB/T5777.2一2002中5.5的规定。
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5.4.1对直接接触的防护可以依靠补偿装置本身的结构措施,也可以依靠补偿装置在安装时所采取的附加 措施,补偿装置说明书应包括相关信息。 5.4.2对间接接触的防护应在补偿装置内部采用保护电路。保护电路可通过单独装设保护导体来实现,也 可利用补偿装置的结构部件(如外壳、框架)来实现。 5.4.3补偿装置的金属壳体、可能带电的金属件及要求接地的电器元件的金属底座(包括因绝缘损坏可能 会带电的金属件)、装设电器元件的门、板、支架与主接地间应保证具有可靠的电气连接,其与主接地点间 的电阻值不应大于0.05Q。 5.4.4补偿装置内保护电路的所有部件的设计应保证它们足以耐受补偿装置在安装场所可能遇到的最大热 应力和电动应力。 5.4.5接地部位应有明显的接地的标识,
5.5电气间隙与爬电距离
5.5.1补偿装置内的元器件应符合各自的标准规定,正常使用条件下应保持其电气间隙和爬电距离。补偿 装置内不同极性或不同相的裸露带电体之间以及它们与地之间的电气间隙和爬电距离(爬电比距)不小于表 1的规定。
定绝缘电压1.5kV及以下的电气间隙和爬电距
5.2带电体之间、带电体与裸露导电部件之间、带电体对地的绝缘电阻不小于10002/V。 5.3主电路与主电路直接连接的辅助电路的电压耐受水平应符合表2的规定,雷电冲击耐受水平应 3的规定。
5.6补偿装置可靠性设计要求
5.6.1补偿装置的某个支路发生内部故障,不应对上级母线及其他支路造成影响。 5.6.2补偿装置与负荷之间应采取可靠措施,避免负荷端对补偿装置反向供电。 5.6.3补偿装置应具备输出电压防失控措施,避免对负荷造成影响。 5.6.4补偿装置在任何时间内不参与、不影响负荷侧任何的逻辑控制,非补偿时间内不应改变负荷原有的 供电模式。
表2额定绝缘电压1.5kV及以下的耐受电压
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表3额定绝缘电压1.5kV及以下的雷电冲击耐
绝缘电压1.5kV及以下的雷电冲击耐受电压
5.7补偿装置性能要求
5. 7. 1响应时间
补偿装置响应时间不应大于1ms。
5. 7.2额定补偿时间
5.7.3额定补偿直流电压
额定补偿直流电压不应小于0.85p.u.。
额定补偿直流电压不应小于0.85p.u.。
5.7. 4 纹波因数
补偿装置输出直流电压纹波因数不应大于0.5%
仆偿装置效率不应小于95
5.7.6直流电压补偿精度
直流电压补偿误差应小于设定值的2%。
5.7.7温升及过载能力
.7,,1补偿装直各部位温升的极限温开如表4所示 Nln 大小为额定补偿直流电流1.2倍的过电流能力。
5.7.7.1补偿装置各部位温升的极限温升如表4所示。
常工作条件下,补偿装置及其所属部件运行噪声
5.7.9连续启停补偿可靠性
在额定补偿时间内,发生连续(≥2次)电压暂降与短时中断,发生间隔大于5.7.1要求的时间,补 尝装置应能以额定补偿直流电压输出设计容量,补偿装置输出参数满足5.7.1、5.7.4、5.7.5、5.7.6 和5.7.7要求。
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6.2补偿装置监测及控制功能
5.2.1补偿装置应配置监控系统,监控系统应自动完成电压暂降的检测、启动补偿、停止补偿等动作,以 保证负荷侧电压稳定在允许范围内
6.2.1补偿装置应配置监控系统,
补偿装置主接线图,包括开关状态显示: 补偿装置的补偿发生时间、停止补偿时间、保护动作记录和其它故障报警等事件记录; 模拟量显示,包括补偿装置的交流电压、交流电流、直流电压和直流电流。 .2.3补偿装置至少应提供一路标准Modbus协议、RS485通信接口,两路故障报警硬接点
7.1.1试验的标准大气条件
补偿装置试验的标准大气条件应满足以下条件: 环境温度:15℃~35℃; 相对湿度:45%~75%; 大气压力:86kPa106kPa
7.1.2仲裁试验的标准大气条件
补偿装置仲裁试验的标准大气条件应满足以下条件: 环境温度:20℃±2℃; 相对湿度:45%~75%; 大气压力:86kPa106kPa
.2.1用目测和仪器测量的方法检查,结构与外观应符合5.3要求 7.2.2按照GB/T4208规定的方法进行验证,补偿装置的防护等级应符合5.3要求
采用接地引下线测试仪或电桥测量各接地点与接地补偿装置的电阻,测试电流不应小于10A,其电 阻值应符合5.4.3的要求。
7.4电气间隙与爬电距离检验
用量具测量补偿装置内不同极性、不同相的裸露带电体之间以及它们与地之间的电气间隙和爬电距 离(爬电比距),其测量值应符合表1的要求。测量时采取抽查法,取5~10个测量点。
试验内容包括:绝缘电阻试验、耐压试验和雷电冲击试验
7.5.2绝缘电阻试验
按照DL/T474.1的相关要求进行绝缘电阻测量。测量部位
7. 5. 3耐压试验
7.5.3.1耐压试验施加部位
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按照表2规定施加试验电压,试验电压应施加于: 正负极之间或相导体之间。 正负极或相导体与裸露导电部件之间。 带电部件与绝缘材料制造或覆盖的手柄之间。介电试验在带电部件和手柄之间施加试验电压为 表2规定的1.5倍,在此试验时,框架不应该接地也不能与其他电路相连。 用绝缘材料制造的外壳,还应该进行一次补充的介电试验,在外壳的外面包覆一层能覆盖所有 开孔和接缝的金属箔,试验电压施加于金属箔和外壳内靠近开孔和接缝的相互连接的带电部件 以及裸露导电部件之间。对于这种补充试验,其试验电压为表2规定的1.5倍。
7.5.3.2耐压试验步骤
按照下列步骤进行耐压试验(试验电压曲线如图3所示): a)调节试验回路输出电压,逐渐向试品施加不超过50%Utsi的试验电压。 b) 无异常现象,则在几秒钟内将试验电压升到100%Us1,并维持1min。 迅速将试验电压降低至局部放电试验电压Uis2,维持电压Uts210min,记录下局部放电水平, 局部放电测量适用于标称电压大于1.5kV的回路:降低试验电压到零。 1 假如在补偿装置中对局部放电灵敏的元件已经单独得到试验验证,则在c)的最后1min记录 下来的周期局部放电峰值不应大于200pC。否则,周期局部放电峰值不应大于50pC;起始和 熄灭电压的测量应按照GB/T7354进行。
补偿装置试验时无损坏性放电现象视为试验通过 局部放电试验电压Us2计算公式如下:
补偿装置试验时无损坏性放电现象视为试验通过。 局部放电试验电压Us2计算公式如下:
U s2 = K, ×Ums2 ~2
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Ks2— 试验安全系数:Ks2=1.2;
7.5. 4雷电冲击试验
式验波形,1.2/50μs波形,试验电压应符合表3要求。试验应分别在带电体和地之间施加三次正 三次负极性雷电冲击。试验中无击穿和闪络现象,视为试验通过,
7.5.5保护功能测试
按照第6章规定的功能进行试验,模拟各种故障,补偿装置在各种故障下应正确动作,且保护动 保护定值间误差应小于±5%
7.5.6电磁兼容性试验
7.6.1空载电压发生试验
试验电路如图4所示。被测试补偿装置主回路与负载连接断开,设定被测试补偿装置输出额定补偿 直流电压,用电压暂降发生器产生电压暂降与短时中断事件,记录被测试补偿装置输入电压、被测试补 尝装置输出电压,补偿电压应符合5.7.3要求;补偿精度应符合5.7.6要求,本试验通过后方可进行7.6 中的下述试验。
7.6.2响应时间测试
试验电路如图4所示。在额定容量负载条件下,用电压暂降发生器产生电压暂降与短时中断事件, 电压暂降深度为10%,同时记录下被检测补偿装置的输入电压波形、输出电压波形和负载端与补偿装置 连接点的电压波形,测量波形得出上述电压暂降与短时中断下测得的响应时间最大值应符合5.7.1的要 求。
7.6.3额定补偿时间测试
试验电路如图4所示。在额定容量负载条件下,用电压暂降发生器产生电压暂降与短时中断事件, 设置持续时间大于额定补偿时间,同时记录下被检测补偿装置的输入电压波形、输出电压波形和负载端 与补偿装置连接点的电压波形,计算所得到的补偿时间应符合5.7.2的要求。
7.6.4纹波因数测试
示波器要求:带宽不低于20MHz,扫描速度低于0.5s/div,测量探头尽可能靠近被测试设备输出 电源在5.2条件下,测量出直流输出电压的平均值Upc、输出电压的脉动量的峰值与谷值的差值。
以下公式计算纹波因数,计算结果应符合5.7.4的
式中: 6 纹波因数; Upp 输出电压脉动量的峰值与谷值的差值 直流输出电压绝对值。
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p×100% 2Unc
补偿装置工作在暂降深度为10%与短时中断状态下,使其在额定输出电流的条件下,测量补偿装置 直流源输出电功率(如储能电池电能)与测试负荷接入点输入的电功率比值的百分比,其结果应符合 5.7.5的要求。
7.6.6温升及过载能力试验
试验电路如图4所示。在额定补偿直流电压、额定补偿直流电流的条件下,补偿装置工作在热备用 状态和补偿状态下,按照表4规定的测试部件和部位,当温度变化不超过1℃/h时,认为温度达到稳定, 温升应符合5.7.7的要求。温升试验中,应同时测量补偿装置周围的空气温度,测温补偿装置应装设于 补偿装置1/2高度、1m远的位置。 温升试验时温度达到稳定后,再投入20%额定容量的负载进行1min的过载能力试验,试验中不应产 生任何热的和机械的损伤、部件和功率器件发生损坏等现象,方可视为通过。
补偿装置处于热备用状态、通过额定补偿直流电流分别进行试验。测试方案按照GB/T3768的规定 进行,结果应符合5.7.8的要求。
连续启停补偿可靠性试验
试验电路如图4所示。在额定容量负载条件下,在额定补偿时间内用电压暂降发生器产生连续(≥2 次)电压暂降与短时中断事件,同时记录下被检测补偿装置的输入电压波形、输出电压波形和负载端与 补偿装置连接点的电压波形,输出参数符合5.7.9要求。
7.6.9连续通电试验
在5规定的条件下,使其尽可能按照实际工作状态下不间断地连续运行,每隔半小时进行一次手动 补偿试验,在整个运行过程中,其各种动作、功能及程序均应正确无误,达到连续运行时间72h,视为 试验通过。
7.6.10耐湿热性能环境试验
补偿装置控制系统在交变湿热条件下进行精度测试及功能检查,试验方法按照GB/T2423.4的 度符合5.7.6的要求、功能正常,视为试验通过。
分为:出厂试验、型式试验和现场验收试验三类
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出厂试验的目的在于检验制造中是否存在缺陷和对某些电器元件进行参数整定。这一试验由制造商 对出厂的每台补偿装置进行。
型式试验的目的在于全面检验 足本标准要求。型式试验的产品是通过出厂试验 的合格产品,型式试验的全部项目应在同一补偿装置上进行。型式试验应由具有资质的第三方承担。在 下列任一情况下均应进行型式试验: 一连续生产每五年进行一次型式试验; 一在新产品制出时应进行型式试验: 当补偿装置的结构、材料或工艺有改变,且其改变有可能影响补偿装置的性能时也应进行型式 试验,此时可只进行与这些改变有关的试验项目
8. 2. 3现场试验
现场试验是补偿装置在安装现场投运前所需进行的试验。试验的目的是检验补偿装置在运输和安装 中是否受到损伤,补偿装置的功能、性能是否满足规范要求
9标志、包装、运输、购存
偿装置的铭牌应有下列内容: 名称与型号; 额定参数(额定电压、额定电流、额定补偿时间); 出厂编号; 制造年月; 制造商名称或商标; 执行标准。
装置应有内包装和外包装箱,包装箱应有防尘、
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机文件包括: 一装箱清单; 产品合格证书; 安装时必须的图纸资料等; 使用说明书。
机文件包括: 装箱清单: 产品合格证书; 安装时必须的图纸资料等; 使用说明书。
几文件包括: 装箱清单: 产品合格证书; 安装时必须的图纸资料等; 使用说明书。
运输和装卸应按照包装箱上的标识进行。运输后补偿装置的结构及零件应无机械损伤、无弯曲 紧固件松动等现象。
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A.1补偿装置基本原理
附录A (资料性附录) 补偿装置原理及典型拓扑
补偿装置工作过程如图A.1所示,补偿装置实时监测负荷直流侧电压,一且检测到负荷直流电压 降和短时中断,启动补偿,产生一个稳定的电压并联在负荷直流母线上,可保证负荷不受影响,
图A.1补偿装置工作原理示意图
补偿装置可以分为有boost电路和无boost电路两大类。有boost电路补偿装置拓扑如图A.2 boost电路补偿装置拓扑如图A.3所示
A.2有boost电路型补偿装置示意图
boost电路型补偿装置
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现代工厂对电压比较敏感的设备主要分为三类,电力电子类负荷、开关电源类负荷和电磁线圈类负 荷。电力电子类负荷有并网逆变器、变频器、伺服驱动器、软启动器、直流调速器、LED、激光电源等, 开关电源类负荷有FMCS、PLC、DCS、服务器、计算机等,电磁线圈类负荷有接触器、继电器等。 补偿装置主要应用于直流型负荷和具备整流环节的交流型负荷。常见负荷有通用型交直交变频驱动 设备、直流电机调速器和开关电源等。
B.2典型敏感负荷的电压暂降耐受力程度
同类型设备的电压耐受力程度见图B.1
B.3补偿装置的常见应用方式
同类型设备对电压耐受力
根据用户敏感负荷的分布情况以及供电系统的情况,补偿装置应用方式可以分为以下几种: 分布式补偿方案,一般用于低压侧敏感负荷比较少、比较分散的场合或者是局部的大负 集中式补偿方案,用于敏感负荷比较集中,如敏感负荷共用同一段交流母线供电,可以使
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套大容量补偿装置进行集中补偿。 集中式补偿方案共用直流源(储能单元),后端接多路负荷 时,宜采用隔离型补偿装置。 用户在选用补偿装置时应开展所在系统电压暂降和短时中断情况的调研和负荷实测,区分敏感负荷 和非敏感负荷,以确定所购补偿装置的容量
B.4补偿装置的常见接入方式
补偿装置的常见接入方式有两种: 电力电子类的变频器负荷(见图B.2、图B.3) 开关电源类负荷(见图B.4、图B.5)
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