DL∕T 781-2021电力用高频开关整流模块-PDF解密

CCSK43代替DL/T781—2001电力用高频开关整流模块Highfrequencyswitchingrectifiermoduleforpowersystem2021-01-07发布2021-07-01实施国家能源局发布DL/T781—2021前言 Ⅱ1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4型号和基本参数 25技术要求 36试验方法 87检验规则 8标志、包装、运输、贮存 9随行文件 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件与DL/T781—2001相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：——修改了交流输入电压范围；——修改了噪声的要求；——修改了绝缘试验电压值；——增加了输出电压整定误差要求；——增加了输出电压温度系数要求；——增加了动态电压瞬变范围和瞬变响应恢复时间要求；——增加了开机过冲幅度要求；——增加了防止输出端电流反灌性能要求；——增加了面板指示与操作功能要求；——增加了散热风扇故障报警要求；——增加了通信故障保护功能要求；——增加了耐湿热性能要求；——补充了电磁兼容性的要求。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专利的责任。本文件由中国电力企业联合会提出。本文件由电力行业高压开关设备及直流电源标准化技术委员会(DL/TC06)归口。本文件负责起草单位：中国电力科学研究院有限公司、深圳奥特迅电力设备股份有限公司、许继本文件实施后代替DL/T781—2001。本文件历次版本发布情况：本文件在执行过程中的建议或意见反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二1电力用高频开关整流模块本文件规定了电力用高频开关整流模块的型号和基本参数、技术要求、试验方法、检验规则，以本文件适用于发电厂、变(配)电站和其他电力工程中电力用高频开关整流模块(以下简称“模2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适GB/T2423.4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/T2900.32电工术语电力半导体器件GB/T2900.33电工术语电力电子技术GB/T4208—2017外壳防护等级(IP代码)GB/T9254信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验GB/T17626.6电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T17626.8电磁兼容试验和测量技术GB/T17626.10电磁兼容试验和测量技术阻尼振荡磁场抗扰度试验GB/T17626.18电磁兼容试验和测量技术DL/T459电力用直流电源设备阻尼振荡波抗扰度试验DL/T856—2018DL/T1648—20163术语和定义电力用直流电源和一体化电源监控装置发电厂及变电站辅机变频器高低电压穿越技术规范GB/T2900.1、GB/T2900.32、GB/T2900.33、DL/T459界定的以及下列术语和定义适用于本文件。高频开关整流模块highfrequencyswitchingrectifiermodule模块化结构的高频开关型整流器。2标称输出电压nominaloutputvoltage额定输出电压ratedoutputvoltage动态电压瞬变范围transientvoltagevariationrange输入电压不变、负载突变时，输出电压的变化量。从输出电压突变并超出稳压精度范围的时刻起，到恢复至稳压精度范围内并不再超出该范围的时模块的型号宜采用图1所示方式进行编制。C—具有低电压穿越能力——设计序号———额定输出电流，单位为安(A)——高频开关整流模块———标称输出电压，单位为伏(V)——厂家代码(如果有),2个～4个字母单相额定输入电压：220V。三相额定输入电压：380V。标称输出电压：48V、110V、220V。额定输出电压：50V、115V、230V。3模块额定输出电流优选值：5A、10A、20A、30A、40A、50A、80A、100A。负载等级为一级(连续输出额定电流)。5.1.1海拔不超过2000m。5.1.2环境温度不高于40℃g不低于-5℃。5.1.3日平均相对湿度不大于95%,月平均相对湿度不大于90%,无凝露。注：特殊使用条件，出用户与制造厂协商确定。5.2.1交流输入电压波动范围不超过额定值的—15%～+20%。5.2.3交流输入电E三相不平衡度不超过5%。5.2.4交流输入电压为正弦波，总谐波含量不超过10%。5.3.1模块的结构应适应电力系统屏(柜)的安装要求，应能带电更换。5.3.4模块背面的连接插头应接触紧固、不易松动[不应采用印制电路板(PCB)金手指的连接方式],连接插头的额定电压应分别满足模块最大输入电压和最大输出电压的要求，连接插头的额定电流应分别满足模块最大输入电流和最火输出电流的要求。5.3.5散热风扇应便于更换，平均故障间隔时间(MTBF)不低于70000h。模块交流输入回路对地、直流输出回路对地、交流输入与直流输出之间的绝缘电阻值均应大于10MΩ,绝缘电阻测试仪的试验电压等级见表1。5.4.2工频(或直流)耐压4历时1min的工频(或直流)耐压试验，试验过程中不应出现击穿或闪络现象，试验后模块性能应符合本文件规定，工频(或直流)耐压试验的试验电压等级见表1。额定绝缘电压U;V绝缘电阻测试仪的电压等级V工频试验电压冲击试验电压0.5(0.7)12.0(2.8)52.5(3.5)8注：括号内数据为直流耐压试验值。模块外露的各电路与地(金属外壳)之间、交流输入与直流输出之间应能承受表1规定的标准雷电波(1.2/50μs)的冲击电压试验，试验过程中应无击穿放电，试验后模块性能应符合本文件规定。a)模块在稳压状态下，输出电流在额定值的0%～100%范围内，其输出电压值调节范围不应低于标称输出电压的90%～130%;b)模块在稳流状态下，输出电压在5.6a)规定的范围内，其输出稳流值调节范围不应低于额定输出电流的20%～100%。输入电压在5.2.1规定的范围内、输出电压在5.6a)规定的范围内、输出电流在5.6b)规定的范围内，其稳流精度不应超过±1%。输入电压在5.2.1规定的范围内、输出电流在额定值的2%～100%范围内，输出电压在5.6a)规定的范围内，其稳压精度不应超过±0.5%(标称电压48V的模块，输出电流在额定值的5%～100%范围输入电压在5.2.1规定的范围内、输出电流在额定值的2%～100%范围内，输出电压在5.6a)规定范围内，其输出电压的纹波系数不应超过0.5%[标称电压48V的模块，输出电流在额定值的5%~100%范围内，其输出电压的纹波峰-峰值(峰-峰值杂音)不应超过200mV]。在输入电压、输出电压和输出电流均为额定值的条件下，自冷式模块的噪声不应大于50dB(A声级),风冷式模块的噪声不应大于60dB(A声级)。5模块以稳流方式运行，当输出电压达到限压整定值时，应能自动转换为稳压方式运行，以限制其输出电压的增加。限压整定值宜在标称输出电压的105%～130%范围内。模块以稳压方式运行，当输出电流达到限流整定值时，应能自动转换为稳流方式运行，以限制其输出电流的增加。限流整定值宜在额定输出电流的50%～105%范围内。输出功率1.5kW以上的模块，效率不应低于90%;输出功率1.5kW及以下的模块，效率不应低于85%。所有功率等级的模块，输入功率因数不应低于0.9。5.13并机均流性能(均流不平衡度)在额定输入电压和稳压输出条件下，多模块(模块数量不少于3)并联运行时，各模块应能均分负载电流。输出电流在额定电流的50%～100%范围内，均流不平衡度不应超过±5%。在额定输入电压、最高输出电压和额定输出电流条件下，模块各部件的极限温升不应超过表2的表2模块各部件极限温升部件或器件名称极限温升K整流二极管外壳功率晶体管外壳高频变压器和高频电抗器电阻发热元件(距外表30mm处)与发热元件的连接处与发热元件连接的塑料绝缘线印刷电路板铜箔模块前面板金属材料绝缘材料模块输出电压整定值在5.6a)规定的范围内时，其整定误差不应超过±1.0%。以环境温度20℃时模块的输出电压作为基准电压，在5.1.2规定的环境温度范围内，模块输出电6压的温度系数不应超过±0.02%/℃。模块在额定输入电压、额定输出电流和110%标称输出电压的条件下，其交流输入的各次谐波电流含有率不应超过30%。5.18动态电压瞬变范围和瞬变响应恢复时间由于负载突变引起的模块输出电压变化，其动态电压瞬变范围不应超过额定输出电压的±5%,瞬变响应恢复时间不应超过200μs。模块应具有软启动特性，软启动时间一般设定为3s～8s。由于开机引起的直流输出电压过冲幅度不应超过额定输出电压的±5%。5.21防止输出端电流反灌性能模块的直流输出端应设有防逆流二极管(标称电压48V的模块除外),模块输出端反灌电流不应超过5mA。防逆流二极管的反向击穿电压不应小于模块最高输出电压的2倍。5.22面板指示与操作功能5.22.1模块面板应能显示输出电压、输出电流，并配有运行状态指示灯。5.22.2通过面板上按键应能设置输出电压值和输出稳流值等。5.22.3通过面板上按键可控制模块的开机和关机。5.23.1模块与监控装置的通信接口宜采用CAN接口，也可采用RS-485接口。通信协议宜采用Modbus,寄存器分配表宜符合DL/T856—2018附录A的要求。5.23.2模块与监控装置的通信至少应包括以下内容：a)接收监控装置下达的设定值：稳流值、均充电压值、浮充电压值；b)执行监控装置的控制命令：开机/关机、均充/浮充；c)上传模块输出电压值、输出电流值；d)上传模块运行状态：开机/关机、均充/浮充、运行/故障。当交流输入电压异常时，模块应具有以下保护功能并发出报警信号，交流输入恢复正常后，应能自动恢复原工作状态并解除报警信号：a)当交流输入过电压时，模块应具有过电压保护功能，输入过电压保护值不应低于5.2.1规定的交流输入电压上限值的105%;b)当交流输入欠电压(含三相不平衡)时，模块应具有延时保护功能，输入欠电压保护值不应高于5.2.1规定的交流输入电压下限值的95%;7c)当交流输入缺相时，模块应具有延时保护功能。当执行上述任一保护功能时，模块可选择关机保护，也可选择以下功能：——模块具有高电压穿越能力：在DL/T1648—2016图2规定的瞬时高电压穿越区，模块能输出额定电压和额定电流；——模块具有低电压穿越能力：在DL/T1648—2016图1规定的瞬时低电压穿越区和短时低电压穿越区，模块能输出额定电压和额定电流；——交流输入缺相时，模块降额输出。当模块直流输出电压超过出广设定的过电压保护值时，模块应自动关机并发出报警信号，过电压关机后需手动恢复开机(模块断电后重启)。模块直流输出欠电压时，不需要保护，但应发出报警信号，故障排除后应能自动解除报警信号。当模块输出过载或短路时，应自动进入输出限流保护状态，故障排除后，应能自动恢复原工作当模块内部温变达到设定的保护值时，应能自动保护并发出报警信号，故障排除后，应能白动恢复原工作状态并解除报警信号。当风冷式模块的散热风扇故障时，应能自动发出报警信号，故障排除后，应能自动解除报警。当模块与监控装置通信中断的时间超过模块出厂设定值时，模块应自动共为浮充电状态。通信恢复正常后，应能按监控装置的指令运行。规定的交变湿热试验，试验的温度为40℃王2℃,循环次数为2次，在试验结束前2h进行绝缘电阻和工频(或直流)耐压试验，其中绝缘电阻不应小于1MQ,工频(或真流)耐压按表1规定值的75%施加式验电压。试验结束后，恢复至正常环境条件，模块性能应正常。模块应能承受GB/T17626.2中规定的试验严酷等级为3级的静电放电抗扰度试验。模块应能承受GB/T17626.4中规定的试验严酷等级为3级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验。85.26.1.3浪涌(冲击)抗扰度模块应能承受GB/T17626.5中规定的试验严酷等级为3级的浪涌(冲击)抗扰度试验。模块应能承受GB/T17626.18中规定的试验严酷等级为3级的阻尼振荡波抗扰度试验。模块应能承受GB/T17626.3中规定的试验严酷等级为3级的射频电磁场辐射抗扰度试验。模块应能承受GB/T17626.6中规定的试验严酷等级为3级的射频场感应的传导骚扰抗扰度试验。模块应能承受GB/T17626.8中规定的试验严酷等级为4级的工频磁场抗扰度试验。模块应能承受GB/T17626.10中规定的试验严酷等级为4级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。模块的传导发射限值应符合表3的规定。频率范围MHz准峰值发射限值dB(μV)平均值发射限值dB(μV)0.15～0.5(不含0.5)模块的辐射发射限值应符合表4的规定。频率范围MHz准峰值发射限值dB(μV/m)230～1000(不含230)注：表中所列辐射发射限值适用于10m测量距离。6试验方法检验模块的外观、结构、元器件等，应符合5.3的规定。96.2安全要求试验用电压等级满足表1规定的绝缘电阻测试仪测量5.4.1规定部位的绝缘电阻，测量结果应符合5.4.16.2.2工频(或直流)耐压试验将表1规定的试验电压施加到5.4.2规定的部位并持续1min,试验结果应符合5.4.2的规定。将冲击试验电压源连接到5.4.3规定的部位，其他电路和外露的导电部分连在一起接地。按表1规定的冲击试验电压，施加3次正极性和3次负极性标准雷电波冲击电压，每次间歇时间不小于5s。试验结果应符合5.4.3的规定。6.3防护等级试验试验方法按GB/T4208—2017中13.1的规定进行，试验结果应符合5.5的规定。6.4电压和电流调节范围试验模块的输出电压值和输出稳流值的调节范围试验按以下步骤进行，试验结果应符合5.6的规定：a)模块在稳压输出状态下，交流输入电压为5.2.1规定的交流输入电压下限，调整模块输出电压，测量在额定输出电流时，模块的最高输出电压；b)模块在稳压输出状态下，交流输入电压为5.2.1规定的交流输入电压上限，调整模块输出电压，测量在空载时，模块的最低输出电压；c)模块在稳流输出状态下，交流输入电压为额定值，调整模块稳流值和负载电阻值，使模块输出电压在5.6a)规定的范围内，测量模块的最小稳流值和最大稳流值。模块在稳流输出状态下，稳流值设定在5.6b)规定范围内任一点，交流输入电压在5.2.1规定的范围内变化，调整负载电阻，使输出电压在5.6a)规定范围内变化。测量输出电流，找出上述变化范围内输出电流的极限值，按公式(1)计算的稳流精度应符合5.7的规定。Im——输出电流极限值；Iz——交流输入电压和直流输出电压均为额定值时，输出电流的测量值。6.6稳压精度试验模块在稳压输出状态下，稳压值设定在5.6a)规定范围内任一点，交流输入电压在5.2.1规定的范围内变化，调整负载电阻，使输出电流在5.8规定的范围内变化。测量模块的输出电压，找出上述变化范围内输出电压的极限值，按公式(2)计算的稳压精度应符合5.8的规定。DL/T781—2 Uz——交流输入电压为额定值且负载电流为额定值的50%时，输出电压的测量值。模块在稳压状态下，输出电压在5.6a)规定范围内任一点，交流输入电压在5.2.1规定的范围内变化，输出电流在5.9规定的范围内变化。用带宽20MHz、扫描速度低于0.5s/div的示波器挡位测量输出电压交流分量的最大峰-峰值(测量点应靠近被测模块输出端子),按公式(3)计算的纹波系数或测量所得的峰-峰值电压应符合5.9的规定。纹波系数计算公式： Upp——输出电压交流分量峰-值；Upe——直流输出电压平均值。模块在输入电压、输出电压和输出电流均为额定值，且周围环境噪声不大于40dB(A声级)的条件下运行，在距模块正面1m、模块高度的1/2处，测得的噪声值应符合5.10的规定。6.9限压及限流特性试验模块以稳流输出方式运行，限压值设定在5.11.1规定范围内任一点，调整负载电阻，使输出电压上升，当输出电压达到设定的限压值时，应能自动转为稳压输出方式运行。试验结果应符合5.11.1的规定。模块以稳压输出方式运行，限流值设定在5.11.2规定范围内任一点，调整负载电阻，使输出电流上升，当输出电流达到设定的限流值时，应能自动转为稳流输出方式运行。试验结果应符合5.11.2的6.10效率与功率因数试验模块在额定输入电压、最高输出电压和额定输出电流(电阻负载)的条件下运行，测量交流输入功率因数、交流输入有功功率、直流输出电流值和直流输出电压值。其交流输入功率因数和按公式(4)计算的效率均应符合5.12的规定。Ioc——直流输出电流；Upc——直流输出电压；P——交流输入有功功率。6.11并机均流性能(均流不平衡度)试验模块输入电压为额定值、输出电压在5.6-a)规定的范围内且以稳压方式运行(模块数量n≥3)调整负载电阻，使负载电流在们个模块总额定电流的50%～100%范围内任一点。分别测量各个模块的输出电流值，找出单模块输出电流的最大值和最小值，按公式(5)分别计算各模块的均流不平衡度，计算结果应全部符合5.13的规定。 δa——均流不平使度；Iim——单模块输出电流最大值或最7——模块输出电流平均值：ZI—n个模块意输出电流。6.12.1温升试验应在环境温度10℃~40℃范围内进行。6.13输出电压整定误差试验模块在额定输入电压和50%额定输出电流条件下，将输出电压整定在5.6a)规定的范围内，测量模块输出电压，按公式(6)计算输出电压整定误差，计筑结果应符合5.15的规定。输出电压整定误差计算公式：δ——输出电压整定误差；Uz——交流输入电压为额定值且负载电流为额定值的50%时，模块输出电压测量值；U——模块输出电压整定值。6.14输出电压温度系数试验按以下步骤进行输出电压温度系数试验：DL/T781—20b)将恒温箱温度调整至20℃±1℃范围内，待模块温度稳定后恒温2h,恒温期间每间隔15min 模块在额定输入电压、额定输出电流(电阻负载)和110%标称输出电压的条件下，在模块交流输使负载电流(电阻负载)从额定值的25%→50%→25%和50%→75%→50%突变，用存储示波器测量输存储示波器测量模块的输出电压波形，输出电压从额定值的10%上升到额定值的90%的时间即为软启模块的交流输入电源开关，相邻2次的时间间隔不小于2min。用存储示波器测量模块输出电压波形，并找出最大的过冲电压值，最大过冲电压值与额定输出电压值之比应符合5.20的规定。6.19防止输出端电流反灌性能试验设定耐压测试仪直流输出电压不低于5.21规定的二极管反向击穿电压值、漏电流不高于5.21规定的反灌电流值。模块处于关机状态，将耐压测试仪直流输出的正极连接到模块输出端的正极，耐压测试仪直流输出的负极连接到模块输出端的负极。启动耐压测试，并持续1min,在测试过程中，耐压测试仪无漏电流超限报警，则判定为合格。通过模块的按键设定模块运行参数并通过监控装置或模块的按键控制其运行状态，观察模块的显示和运行参数，应符合5.22的规定。6.21通信功能试验将模块的通信接口连接到监控装置的通信接口，通过监控装置监控模块的运行，其监控结果应符合5.23的规定。人为模拟各种故障，观察模块的动作情况，应符合5.24的规定。对于满足5.24.1中低电压穿越能力的模块，试验中应考虑电网高压侧(10kV及以上)发生单相接地、两相短路等故障时，0.4kV侧三相电压的幅值及相位严重失衡的情况。检验报告中宜包含试验接线及测试点说明等。按GB/T2423.4规定的试验方法进行试验，试验结果应符合5.25的规定。模块的抗扰度试验，应在额定输入电压、额定输出电压、负载电流(电阻负载)不小于10%额定试验过程中模块性能正常或试验结束后模块能自行恢复原性能，则判定为合格。按GB/T17626.2规定的方法进行，按5.26.1.1规定的试验严酷等级在以下部位施加信号：前面板的显示屏、指示灯、按键及开关等。按GB/T17626.4规定的方法进行，按5.26.1.2规定的试验严酷等级在以下端口施加信号：交流输入和直流输出端口。6.24.1.5浪涌(冲击)抗扰度试验按GB/T17626.5规定的方法进行，按5.26.1.3规定的试验严酷等级在以下端口施加信号：交流输入和直流输出端口。按GB/T17626.18规定的方法进行，按5.26.1.4规定的试验严酷等级在以下端口施加信号：交流输入和直流输出端口。按GB/T17626.3规定的方法进行，按5.26.1.5规定的试验严酷等级对模块施加信号。按GB/T17626.6规定的方法进行，按5.26.1.6规定的试验严酷等级在以下端口施加信号：交流输入和直流输出端口。按GB/T17626.8规定的方法进行，按5.26.1.7规定的试验严酷等级对模块施加信号。按GB/T17626.10规定的方法进行，按5.26.1.8规定的试验严酷等级对模块施加信号。模块的电磁发射限值试验，应在额定输入电压、额定输出电压和额定输出电流(电阻负载)条件电磁发射限值不超过5.26.2.1和5.26.2.2的规定，则判定为合格。按GB/T9254规定的方法进行，对模块交流输入端口进行测试。按GB/T9254规定的方法进行，对模块进行测试。7检验规则模块检验分出厂试验和型式试验两类。模块应逐台进行出厂试验，试验合格后方可