GB∕T 25121.3-2018 轨道交通 机车车辆设备 电力电子电容器 第3部分：双电层电容器

ICS29.280GB/T25121.3—2018(IEC61881-3:2013,MOD)国家市场监督管理总局I Ⅲ 12规范性引用文件 1 2 45质量要求和检验 56过负载 7安全要求 9安装和应用导则 附录A(资料性附录)电容器的应用示例 参考文献 ⅢGB/T25121.3—2018本部分为GB/T25121的第3部分。本部分与IEC61881-3:2013-25℃~+40℃改为-40℃~+40GB/T25121.3—2018——修改了8.2的注1和注2;本部分由全国牵引电气设备与系统标准化技术委员会(SAC/TC278)归口。1GB/T25121.3—2018轨道交通机车车辆设备电力电子电容器第3部分：双电层电容器GB/T25121的本部分规定了双电层电容器的使用条件、质量要求和检验、过负载、安全要求、标本部分适用于在轨道交通车辆上使用的大功率直流双电层电容器单体及其组成的模块或组。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GB/T2421.1—2008电工电子产品环境试验概述和指南(IEC60068-1:1988,IDT)GB/T2423.3环境试验第2部分：试验方法试验Cab:恒定湿热试验(GB/T2423.3—2016,IEC60068-2-78:2012,IDT)GB/T2423.22—2012环境试验2009,IDT)GB/T2423.23—2013环境试验第2部分：试验方法第2部分：试验方法试验N:温度变化(IEC60068-2-14:试验Q:密封(IEC60068-2-17:1994,2005,IEC2423.28电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验T:锡焊(GB/T2423.2860068-2-20:1979,IDT)2423.60电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验U:引出端及整体安装件强度(GB/T2423.60—2008,IEC60068-2-21:2006,IDT)GB/T2691—2016电阻器和电容器的标志代码(IEC60062:2004,IDT)GB/T4798.5—2007电工电子产品应用环境条件第5部分：地面车辆使用(IEC60721-3-5:GB/T21563轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验(GB/T21563—2018,IEC61373:2010.MOD)GB/T24338.4轨道交通电磁兼容第3-2部分：机车车辆设备(GB/T24338.4—2018,IEC62236-3-2:2008,MOD)MOD)25119—2010轨道交通机车车辆电子装置(IEC60571:2006,MOD)32347.1—2015轨道交通设备环境条件第1部分：机车车辆设备(IEC62498-1:2010,32350.1—2015轨道交通绝缘配合第1部分：基本要求电工电子设备的电气间隙和爬电距离(IEC62497-1:2010,MOD)IEC62391-1:2015电子和电气设备用双电层固定电容器第1部分：总规范(Fixedelectricdouble-layercapacitorsforuseinelectronicandelectronicequipment—Part1:Genericspecification)2GB/T25121.3—2018IEC62391-2:2006电子设备用双电层固定电容器第2部分：分规范双电层电容器功率应用(Fixedelectricdouble-layercapacitorsforuseinelectronicequipment—Part2:Sectionalspecification—Electricdouble-layercapacitorsforpowerapplication)IEC62576:2009用于混合动力电动汽车的双电层电容器电气特性的试验方法(Electricdouble-layercapacitorsforuseinhybridelectricvehicles—Testmethodsforelectricalcharacteristics)下列术语和定义适用于本文件。电容器元件(或元件)capacitorelement由电介质和被其隔开的两个电极构成的不可再分的部件。[GB/T25121.1—2018,定义3.1]一个或多个电容器元件组装于同一外壳中并有引出端子的组装体。电容器模块capacitormodule两个或多个电容器单体通过电气连接成的组件，单体间可选择性地连接其他电子元件。连接在一起的两个或多个电容器模块的组装体。在不需表明其是单体、模块或组时所用的通用术语。电容器和用来连网的附件的组合体。双电层电容器EDLC;electricdouble-layercapacitors采用高比表面积储能材料作为正、负电极活性物质，通过电极与溶液界面极化形成双电层来储能的当电容器内部压力超过规定范围，可释放内部压力的结构。[GB/T25121.2—2018,定义3.9]3GB/T25121.3—2018[GB/T25121.2—2018,定义3.10]注2:改写IEC60384-1:2016,定义2.2.25.1。U电容器端子对外壳或对地的绝缘正弦波电压的方均根值。如果不作规定，绝缘电压的方均根值等[GB/T25121.2—2018,定义3.12]电容器可以在规定温度下连续工作的允许的最大有效电流。在热平衡状态时电容器外壳最热点的温度。无散热电容器周围空气的温度，或在温度稳定状态条件下，电容器热辐射影响可忽略位置的空气[GB/T25121.2—2018,定义3.17][GB/T25121.2—2018,定义3.18][GB/T25121.2—2018,定义3.19]4GB/T25121.3—2018[GB/T25121.2—2018,定义3.20]Tmax注：最高工作温度和上限类别温度有区别。R。4使用条件本部分给出了电容器在下列条件应用时的要求。不超过2500m。(见GB/T32347.1—2015中G2.5级)。注：当海拔超过2500m时，考虑海拔对于对流冷却和外部绝缘的影响。环境温度见GB/T4798.5—2007中5K3,范围从-40℃~+40℃。供需双方商定。注：温度类别见GB/T32347.1—2015的表2。供需双方可以协商确定4.1要求以外的使用条件。特殊的使用条件包括(但不限于):——在冷却空气中有腐蚀性或磨损性粒子；——非正常储存或运输温度；——非正常湿度(热带或亚热带地区);5——快速的温度变化(超过5K/h)或湿度变化(超过5%/h)(见GB/T4798.5—2007中5K3);——使用区域海拔高于2500m;——叠加的电磁场；——超过第6章及9.4中给出的过电压限值；5质量要求和检验本章给出电容器的检验和要求。除非另有规定，电容器的检验条件应符合GB/T2421.1—2008中5.3的规定。除另有规定，在进行电容器的测量(即电容量，内阻，漏电流等)时，应在25℃±2℃的温度环境中通过一个直流源将电容器充电至UR并保持30min后，通过放电装置放电。放置时间见IEC62576:2009附录B。电容器的检验分为型式检验、出厂检验和验收试验。型式检验和出厂检验的检验项目见表1。制造商需要完成和用户达成一致的全部或部分型式检验和出厂检验。序号检验项目型式检验对应条款出厂检验对应条款单体模块或组单体模块或组1电容量和内阻2漏电流电压保持能力3端子与外壳间的绝缘试验5.5.1.1⁴(如果要求并适用)5.5.1.2"(如果适用)6GB/T25121.3—2018表1(续)序号检验项目型式检验对应条款出厂检验对应条款单体模块或组单体模块或组4密封性试验5短路试验6温度变化7恒定湿热试验5.8.2(如果适用)5.8.2(仅模块)8端子机械试验5.9.105.9.1(如果适用)9外观检查冲击和振动—耐久性试验循环耐久性试验压力释放试验———阻燃试验—如供需双方协商一致，可用电容器模块或储能柜的试验替代这个试验。b如供需双方协商一致，本试验可通过电容器单体试验取代。型式检验是用来验证电容器设计的完善性及电容器在按本部分所详述的条件下运行的适应性。除供需双方商定不做外，通常情况下型式检验应由第三方权威机构进行，并由第三方权威机构提供检验证书。这些检验应在与合同具有相同设计要求的电容器上进行，或者按照更严格的要求所设计的电容器上进行。不要求全部型式检验都在同一只电容器试品上进行。制造商应在出厂前对每只电容器进行检验。制造商应根据协议随电容器附一份详细的出厂检验报告。5.3电容量和内阻电容器的电容量和内阻应按照IEC62576:2009的4.1.1～4.1.4中规定(除非供需双方另有规定)及下列详细规定测量：a)除非另有规定，否则电容器预处理按照5.1.4和5.1.5进行；b)除非另有规定，否则测量温度应为25℃±2℃(见5.1.3);在电容量和内阻测量过程中电容器端子间电压-时间特性显示见图1。7GB/T25121.3—2018说明：UR——额定电压，单位为伏特(V);U₂——计算结束电压，单位为伏特(V);△U₃——电压降，单位为伏特(V);Tcv——恒压充电持续时间，单位为秒(s)。图1在电容量和内阻测量中电容器端子间电压-时间特性电容量和内阻的计算方法如下：a)电容器的电容量应按照IEC62576:2009的4.1.5中规定及下列详细规定计算；W:被测的放电能量(J),从计算起始电压(U₁=0.9Ur)到计算结束电压(U₂=0.4Ur);b)电容器的内阻应按照IEC62576:2009的4.1.6中规定及下列详细规定计算。△U₃:从计算起始电压(U₁=0.9UR)到计算结束电压(U₂=0.4Ur)运用最小二乘法拟合直线粗略估计电压降特性。获得拟合直线在放电开始时间的截距(电压值)。△U₃是截距电压值与恒压充电设定值之间的电压差额。电容器的电容量应在供需双方商定的值范围内。电容器的内阻不应超过供需双方商定的值。5.4漏电流和电压保持能力电容器的漏电流应按IEC62391-1:2015中5.7.1及以下规定测量：b)测试时间：24h、48h或72h。电容器的漏电流限值由供需双方商定。电容器的电压保持能力试验应按照IEC62391-1:2015中5.8及以下规定测量：8GB/T25121.3—2018a)试验温度：25℃±2℃;试验后测得的电压值由供需双方商定。5.5端子与外壳间的绝缘试验5.5.1电容器单体(如适用)5.5.1.1型式检验5.5.1.1.1概述试验时绝缘电压应施加在两个相互连接端子与非金属外壳或绝缘外壳之间。除供需双方另有协议，否则试验电压应按制造商规定。除非另有约定，制造商应从下面的试验方法中选择一种。金属箔应紧密地缠绕在电容器单体周围。对于采用轴向引出端子的电容器，金属箔应超出每个端子不小于5mm,在金属箔和端子之间施加1kV/mm的电压。若无法保证这一最小距离，金属箔伸出的长度应依据1mm/kV试验电压减少。对于单向引出的电容器单体，每个引出端和金属箔的边沿之间应保持1mm/kV的最小距离。金属箔和引出端之间距离不应小于1mm。在试验期间，应没有击穿或闪络。形金属块的90°槽中(见图2),V形金属块的尺寸要使电容器的本体不超出V形金属块的末端。夹紧力应保证电容器和金属块之间紧密接触。电容器单体应按下述方法放置：——圆柱形电容器应定位在金属块上，且电容器的任一电极端面与金属块的端面平齐；——矩形电容器应放置在金属块中间，使电容器端子与金属块的端面平齐。带有轴向引出端的圆柱形和矩形电容器单体，引出端从电容器单体本体引出之处的偏心应忽略不计。将规定的试验电压通过电源的内阻瞬间施加在被测点上，持续时间应满足相关规范。对于每一个规定的试验点，在试验过程中不应出现击穿和闪络。图2V形金属块9GB/T25121.3—2018——将规定的试验电压通过电源的内阻瞬间施加在被测点上，试验电压和试验时间由供需双方除非电容器单体的密封性已被证实，否则密封性试验应按照GB/T2423.23—2013中试验Qc,试验方法2进行，使用非导电性的硅油或等效溶剂作为检查溶剂。电容器单体应浸渍在检查溶剂中，电容器单体密封部件面向检查溶剂。检查溶剂的温度应为高于上限类别温度5℃。电容器单体浸渍时间应是三倍或更多的电容器单体的热时间常数。在检查溶剂中应无来自电容器单体的密封部件产生连续气泡。如果判断有疑问，则试验应对无带套管电容器单体进行。电容器应根据5.1.4和5.1.5进行预处理。应按5.3测量电容器的容量和内阻。电容器通过一个直流充电电源在5min之内充电至UR,并保持电压5min,然后通过放电电路短路放电。试验应在电容器温度达到与环境温度热平衡后重复进行5次。放电电路的电阻(电缆、开关、分流器或电子元件)不应大于试验电容器内阻或1mΩ,取两者较小按照5.1.5采用放电器件将电容器放电。GB/T25121.3—2018GB/T25121.3—2018试验温度℃试验相对湿度%持续时间d试验Cab试验Cab恒定湿热试验后，电容器单体(如适用)或模组的端子和外壳之间应按照5.5进行绝缘试验。序号试验或测量性能试验要求1连接电缆与焊接连接件的拉伸强度GB/T2423.60Ual单个电容器重量(≥10N)2连接线的弯曲度Ubl弯曲次数：23焊接与扁插片的弯曲度Ub2对于连接导线与焊片弯曲次数：24轴向连接的扭转阻力Uc严酷等级：25螺母与螺栓连接的扭矩Ud6焊接连接件的可焊性与耐热性GB/T2423.28A号烙铁350℃电容器螺母与螺栓扭矩应由供需双方商定。GB/T25121.3—2018电容器试验应按照IEC62391-2:2006中4.10的规定进行。GB/T25121.3—2018应按5.3的规定测量电容器的电容量和内阻。电容器应放置在恒温环境内，试验温度应低于制造商规定的最高使用温度10℃。器模块或电容器组中最热点单体测量。充电和放电装置应具备5.11.4.3规定的恒定电流充电和放电能力。a)以5mA/F的恒定电流对电容器充电到额定电压；b)在额定电压恒压保持30min;c)以50mA/F的恒定电流对电容器放电至0.5UR;d)无放电电流静置15s;e)以50mA/F的恒定电流对电容器充电到额定电压UR;g)重复上述c)～f)步骤；Ug电压01个循环电流—c步骤f)步骤d)步骤c)步骤c)步骤e)时间/s注：在步骤f)中电流曲线不是规定值，但其表示恒压的结果。GB/T25121.3—2018注：因为不同的测量电流在循环期间电容量和内阻值可能不同于5.11.3规定的初始测量值和5.11.7规定的最终测——电容量达到其初始值的70%;——内阻达到其初始值的200%;注1:该试验模拟了电容器寿命终结时的状况，同时证实了在规格书规定范围内，电容器泄压结构可正常工作。测注2:由于实际应用条件和试验条件有明显差异，电容器寿命终结模式也可能不一样。实际应用中，综合考虑储存的能量、预期短路电流、故障电流持续时间等条件。这些条件不能确保电容器寿命终结时全部是泄压结构GB/T25121.3—2018放电回路应具备足够的电流承载能力以确保电容器可从最大峰值电压放电。注：主要部件指超过电容器质量1%的部件。——电容量偏差(%或GB/T2691—2016中第5章规定的偏差代码，可选):GB/T25121.3—2018注1:电容器单体标识位置宜由供需双方商定。注3:可由供需双方商定在铭牌上增加额外数据。每个电容器模块或电容器组铭牌上给出如下信息：——最大