《AIDC用固态变压器技术要求》-征求意见

1T/XXXXXXX—XXXXAIDC用固态变压器技术要求本文件规定了AIDC固态变压器的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。本文件适用于数据中心和通信机房，基于输入串联输出并联架构实现的输入电压等级为交流3.3kV～35kV输出电压等级为直流240V/336V/800V等的固态变压器。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）适用于本文件。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/T2423.5环境试验第2部分:试验方法试验Ea和导则：冲击GB/T2423.10电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）GB/T2423.22环境试验第2部分：试验方法试验N：温度变化GB4943.1音视频、信息技术和通信技术设备第1部分：安全要求GB/T40097能源路由器功能规范和技术要求GB/T9254.2-2021信息技术设备、多媒体设备和接收机电磁兼容第2部分：抗扰度要求GB/T12325电能质量供电电压偏差GB/T16935.1-2023低压供电系统内设备的绝缘配合第1部分：原理、要求和试验GB/T17626.2-2018电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验3术语和定义GB/T40097界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1automaticidentificationanddatacapture；AIDC集成高性能计算、大数据处理、人工智能算法与云计算服务的公共算力基础设施，通过虚拟化、容器化技术实现算力资源池化调度，支撑从模型训练到推理的多样化需求。其采用AI服务器集群与液冷散热方案提升效能，IT设备占产业链成本85%以上，电力成本占运营主导地位。3.2人工智能数据中心（AIDC）固态变压器solid-statetransformerforartificialintelligencedatacenter专用于人工智能数据中心（AIDC）供电系统中，采用电力电子变换技术，替代传统工频电磁式变压器，实现电能高效、高密度、高可控性转换与隔离的电力电子装置。3.3电压调整率voltageregulation在负载不变的情况下，输入电压变化引起的输出电压相对变化量。3.4负载调整率loadregulationT/XXXXXXX—XXXX2在输入电压不变的情况下，负载变化引起的输出电压相对变化量。3.5输出电压噪声outputvoltagenoise额定工况下，输出端叠加在直流电压上的交流分量峰峰值，包含开关纹波与随机噪声。3.6恢复时间recoverytime负载阶跃变化后，输出电压从偏离稳态值恢复至规定容差带内所需的时间。3.7高频隔离变压器high-frequencyisolationtransformer工作频率超过1kHz、在固态变压器中起电压变换和电气隔离作用的变压器。4正常工作条件4.1环境温度固态变压器在下列环境温度范围内应能正常工作：a)室内使用：0℃~40℃;b)工业环境：-20℃~60℃;c)特殊环境：-40℃~70℃（需制造商明确说明）。4.2相对湿度在环境温度为40℃时，相对湿度应不超过90%（无凝露）。4.3海拔高度海拔高度不超过2000m，超过2000m时需降额使用，降额系数由制造商规定。4.4大气压力大气压力范围为86kPa～106kPa。5技术要求5.1外观5.1.1外壳无变形、裂纹、毛刺等机械损伤，表面平整。5.1.2涂层/镀层均匀，无脱落、划痕、污渍，颜色一致。5.1.3产品标识清晰完整，无模糊、脱落。5.1.4零部件装配牢固，无松动、错位。5.2额定值5.2.1额定输入电压交流输入应为三相，额定线电压10kV～35kV，变动范围-15%～15%时系统应能正常工作，变动范围-10%～10%时输出不降额。5.2.2额定输出电压额定输出电压直流交流应根据AIDC设备的需求确定，常见值包括240V、336V和800V等，偏差应符合本文件的规定。5.2.3额定输出电流按直流负载的要求，直流输出电流额定值在下列数组中选取：125A、250A、400A、630A、800A、1000A、1250A、1500A。当用户提出要求并与制造商协商后，可以选择上述容量以外的电流规格。5.2.4额定频率T/XXXXXXX—XXXX3交流输入的额定频率为50Hz或60Hz，允许偏差为±5%。5.3性能5.3.1效率固态变压器在额定输入电压、额定负载下的效率应不低于95%；在50%额定负载下的效率应不低于94%；在20%额定负载下的效率应不低于93%。5.3.2电压调整率当输入电压偏差满足GB/T12325的要求时，输出电压的相对变化量应不超过±1%。5.3.3负载调整率当负载从0%变化到100%额定负载时，输出电压的相对变化量应不超过±1%。5.3.4纹波和输出电压噪声输出电压的纹波和噪声应不超过额定输出电压的1%。5.3.5动态响应当负载发生突变时，输出电压的过冲或下冲应不超过额定输出电压的5%，恢复时间应不超过100ms。5.3.6空载损耗在额定输入电压下，空载损耗应不超过额定输出功率的0.5%。5.4安全5.4.1绝缘电阻固态变压器的输入与输出之间、输入与外壳之间、输出与外壳之间的绝缘电阻应不低于100MΩ（在正常环境条件下，用500V直流兆欧表测量）。5.4.2介电强度固态变压器应能承受下列介电强度试验，无击穿、闪络现象：a)输入与输出之间：施加2倍额定输入电压1000V的交流电压，持续1min；b)输入与外壳之间：施加2倍额定输入电压1000V的交流电压，持续1min；c)输出与外壳之间：施加1500V的交流电压，持续1min（若输出电压超过50V，施加2倍额定输出电压1000V）。5.4.3过热保护固态变压器应具备过热保护功能，当内部温度超过制造商规定的阈值（通常为120℃~150℃)时，应自动切断输出或降额运行；当温度恢复到安全范围时，应能自动恢复或手动恢复运行。5.4.4防触电保护固态变压器的外壳应具备足够的防护等级，至少为IP20，防止人体直接接触带电部件；输出端应具备过流、过压保护功能，当输出电流超过额定值的120%或输出电压超过额定值的120%时，应自动切断输5.4.5爬电距离和电气间隙5.4.5.1电气间隙固态变压器不同部位的电气间隙应符合表1的规定，或依据GB/T16935.1-2023中第4章要求，由额定电压、污染等级和过电压类别确定。海拔超过2000m时，电气间隙需按标准要求进行修正。表1最小电气间隙要求T/XXXXXXX—XXXX45.4.5.2爬电距离固态变压器不同部位的爬电距离应符合表2的规定，或依据GB/T16935.1-2023中第5章要求，由额定电压、污染等级和绝缘材料组别确定。当绝缘材料相比指数（CTI175时，爬电距离需按标准要求增大。表2最小爬电距离要求注：AIDC典型应用场景下，污染等级默认按2级考虑；若应用于高粉尘、高湿度等特殊工业环境，需根据实际污染5.5电磁兼容5.5.1传导骚扰固态变压器的传导骚扰应符合GB/T9254.2-2021中A级的要求，在150kHz～30MHz频率范围内，电源端口的传导骚扰限值应不超过表3的规定。表3传导骚扰限值5.5.2辐射骚扰固态变压器的辐射骚扰应符合GB/T9254.2-2021中A级的要求，在30MHz～1GHz频率范围内，辐射骚扰限值应不超过40dBμV/m（3m法）。5.5.3静电放电抗扰度固态变压器应能承受GB/T17626.2-2018中规定的接触放电±6kV、空气放电±8kV的静电放电试验，试验后应能正常工作，性能指标符合要求。5.5.4电快速瞬变脉冲群抗扰度固态变压器应能承受GB/T17626.2-2018中规定的电源端口±2kV、信号端口±1kV的电快速瞬变脉冲群试验，试验后应能正常工作，性能指标符合要求。5.5.5浪涌抗扰度固态变压器的电源端口应能承受GB/T17626.2-2018中规定的±2kV（线-线）、±4kV（线-地）的浪涌试验，试验后应能正常工作，性能指标符合要求。5.6环境适应性5.6.1温度适应性5.6.1.1高温试验：固态变压器在高温环境下（70℃,持续24h）应能正常工作，检查是否能够正常启动，满功率运行。5.6.1.2低温试验：固态变压器在低温环境下（-20℃,持续24h）应能正常工作，检查是否能够正常启动，满功率运行。T/XXXXXXX—XXXX55.6.1.3温度循环试验：固态变压器应能承受-40℃~70℃的温度循环试验，循环次数不少于10次，每次循环包括升温、保温、降温、保温阶段，试验后应能正常工作，检查是否能够正常启动，满功率运行。5.6.2湿度适应性固态变压器在相对湿度95%（无凝露，40℃,持续48h）的环境下应能正常工作，检查是否能够正常启动，满功率运行。5.6.3振动适应性固态变压器应能承受GB/T2423.10中规定的正弦振动试验，频率范围10Hz～500Hz，加速度5g，三个轴向各持续30min，试验后应无机械损伤，检查是否能够正常启动，满功率运行。5.6.4冲击适应性固态变压器应能承受GB/T2423.5中规定的半正弦冲击试验，峰值加速度15g，持续时间11ms，三个轴向各冲击3次，试验后应无机械损伤，检查是否能够正常启动，满功率运行。6试验方法6.1外观6.1.1在自然光下，距产品30cm～50cm处观察外壳、涂层、标识，验证是否符合本文件要求。6.1.2轻晃零部件或用工具检查装配状态。6.2额定值6.2.1额定输入电压将固态变压器接入额定输入电压范围内的符合GB/T12325规定的最低、额定和最高电压，检查是否能正常启动和运行，检查是否能够正常启动，满功率运行。6.2.2额定输出功率在额定输入电压下，加载至额定输出功率，持续运行1h，检查固态变压器是否能稳定工作，验证是否能在额定电压下固态变压器输出端口电流在110%额定电流下,持续运行时间应不小于10min。6.3性能6.3.1效率在额定输入电压下，分别加载至20%、50%、100%额定负载，使用精度不低于0.5级的功率分析仪测量输入功率和输出功率，计算效率。6.3.2电压调整率保持负载为额定负载，按GB/T12325的规定调整输入电压至额定范围的最低和最高值，测量输出电压，计算电压调整率，结果应符合本文件的规定。电压调整率按公式（1）计算：式中：ΔUv——电压调整率，%；Uomax——输入电压变化时的最大输出电压，V；Uomin——输入电压变化时的最小输出电压，V；Uon——额定输出电压，V。6.3.3负载调整率T/XXXXXXX—XXXX6保持输入电压为额定值，调整负载从0%到100%额定负载，测量输出电压，计算负载调整率，结果应符合本文件的规定。负载调整率按公式（2）计算：式中：ΔUl——负载调整率，%；Uono_load——空载时的输出电压，V；Uofull_load——额定负载时的输出电压，V；Uon——额定输出电压，V。6.3.4纹波和输出电压噪声在额定输入电压、额定负载下，使用带宽不低于20MHz的示波器测量输出电压的纹波和输出电压噪6.3.5动态响应在额定输入电压下，使用电子负载模拟负载从0%到100%额定负载的突变，使用示波器记录输出电压的变化，测量过冲/下冲幅度和恢复时间。6.3.6空载损耗在额定输入电压下，空载运行，使用功率分析仪测量输入功率。6.4安全6.4.1绝缘电阻使用对应电压等级的绝缘测量设备，测量输入与输出、输入与外壳、输出与外壳之间的绝缘电阻，结果应符合本文件的规定。测试应在固态变压器断电且充分放电后进行。6.4.2介电强度使用耐压测试仪，在输入与输出、输入与外壳、输出与外壳之间施加规定的交流电压，持续1min，观察是否有击穿、闪络现象，结果应符合本文件的规定。测试应在绝缘电阻测试合格后进行，且固态变压器处于断电状态。6.4.3过热保护将固态变压器置于高温环境箱中，逐渐升高温度至过热保护阈值，检查是否能自动切断输出或降额运行；当温度恢复到安全范围时，检查是否能自动恢复或手动恢复运行，检查是否能够正常启动，满功率运行。6.4.4防触电保护检查固态变压器的外壳防护等级是否符合IP20的要求，使用GB4943.1中规定的试验指，检查是否能触及带电部件；测试过流、过压保护功能，当输出电流超过额定值的120%或输出电压超过额定值的120%时，检查是否能自动切断输出。6.4.5爬电距离和电气间隙使用精度不低于0.1mm的测量工具，测量爬电距离和电气间隙。6.5电磁兼容6.5.1传导骚扰按照GB/T9254.2的规定，使用传导骚扰测试系统测量电源端口的传导骚扰，检查是否能够正常启动，满功率运行。6.5.2辐射骚扰T/XXXXXXX—XXXX7按照GB/T9254.2的规定，使用辐射骚扰测试系统测量辐射骚扰，检查是否能够正常启动，满功率运行。6.5.3静电放电抗扰度按照GB/T17626.2的规定，进行接触放电和空气放电试验，试验后检查固态变压器的工作状态和性能指标，检查是否能够正常启动，满功率运行。6.5.4电快速瞬变脉冲群抗扰度按照GB/T17626.4的规定，进行电源端口和信号端口的电快速瞬变脉冲群试验，试验后检查固态变压器的工作状态和性能指标，检查是否能够正常启动，满功率运行。6.5.5浪涌抗扰度按照GB/T17626.5的规定，进行电源端口的浪涌试验，试验后检查固态变压器的工作状态和性能指标，检查是否能够正常启动，满功率运行。6.6环境适应性6.6.1高温按照GB/T2423.2的规定，将固态变压器置于高温环境箱中，温度设置为70℃,持续24h，试验期间检查是否能正常工作，检查是否能够正常启动，满功率运行。6.6.2低温按照GB/T2423.1的规定，将固态变压器置于低温环境箱中，温度设置为-20℃,持续24h，试验期间检查是否能正常工作，检查是否能够正常启动，满功率运行。6.6.3温度循环按照GB/T2423.22的规定，进行温度循环试验，温度范围-40℃~70℃,循环次数10次，每次循环包括升温（1℃/min）至70℃,保温2h，降温（1℃/min）至-40℃,保温2h，试验后检查是否能够正常启动，满功率运行。6.6.4湿度按照GB/T2423.3的规定，将固态变压器置于湿热环境箱中，温度40℃,相对湿度95%，持续48h，试验期间检查是否能正常工作，检查是否能够正常启动，满功率运行。6.6.5振动按照GB/T2423.10的规定，进行正弦振动试验，频率范围10Hz～500Hz，加速度5g，三个轴向各持续30min，试验后检查是否有机械损伤，检查是否能够正常启动，满功率运行。6.6.6冲击按照GB/T2423.5的规定，进行半正弦冲击试验，峰值加速度15g，持续时间11ms，三个轴向各冲击3次，试验后检查是否有机械损伤，检查是否能够正常启动，满功率运行。7检验规则7.1检验分类固态变压器的检验分为出厂检验和型式检验。7.2出厂检验7.2.1每台固态变压器应进行出厂检验，检验合格后方可出厂。7.2.2出厂检验项目应包括外观、额定值、绝缘电阻、介电强度、过热保护、防触电保护。7.2.3出厂检验判定规则：所有检验项目均合格，则判定为合格；若有不合格项目，允许返修后重新T/XXXXXXX—XXXX8检验，重新检验仍不合格，则判定为不合格。7.3型式检验7.3.1有下列情况之一时