IEC 62590-2-12025 铁路应用 固定装置用电子功率转换器 第2-1部分直流牵引应用 非受控整流器标准立项发展报告

铁路应用固定装置用电子功率转换器第2-1部分：直流牵引应用非受控整流器标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:RailwayApplications-ElectronicPowerConvertersforFixedInstallations-Part2-1:DCTractionApplications-UncontrolledRectifiers摘要随着全球轨道交通电气化进程的持续推进，直流牵引供电系统作为城市轨道交通和干线电气化铁路的核心组成部分，其设备标准化工作日益受到国际社会的高度重视。IEC62590-2-1:2025《铁路应用固定装置用电子功率转换器第2-1部分：直流牵引应用非受控整流器》是由国际电工委员会（IEC）正式发布的现行标准，该标准规定了直流牵引供电系统中非受控整流器的技术要求、试验方法及性能评估体系。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容框架、适用范围及其在IEC标准体系中的定位，深入分析了标准对行业技术进步的促进作用和对国际贸易的推动意义。报告指出，该标准的发布填补了国际层面针对非受控整流器专项标准的空白，为设备设计制造、工程验收及运行维护提供了统一的技术依据。该标准的实施将有效提升直流牵引供电系统的可靠性、安全性与能效水平，推动全球轨道交通装备标准互联互通，对促进"一带一路"基础设施互联互通和中国铁路技术标准国际化具有重要的支撑作用。关键词：铁路应用；直流牵引；非受控整流器；电子功率转换器；IEC标准；标准化1引言1.1研究背景全球轨道交通行业正处于快速发展与转型升级的关键时期。据国际铁路联盟（UIC）统计，截至2024年底，全球电气化铁路运营里程已超过35万公里，直流牵引供电系统凭借其在城市轨道交通、市域快线和部分干线铁路中的显著优势，保持着持续稳定的增长态势。在这一背景下，作为直流牵引供电系统中实现交流-直流电能转换的关键设备，非受控整流器的可靠性、效率和安全性直接影响着整个牵引供电系统的运行质量。长期以来，尽管IEC已建立了较为完善的轨道交通牵引供电设备标准体系，但针对非受控整流器的专项国际标准一直存在空白。各国在设备设计、试验验证和工程验收环节执行的标准不统一，给跨国贸易和国际工程合作带来了技术壁垒。IEC62590-2-1:2025的发布，正是国际电工委员会顺应行业需求、填补标准空白的重要举措。1.2IEC62590系列标准概述IEC62590系列标准是国际电工委员会针对铁路固定装置用电子功率转换器制定的系列标准。该系列标准采用模块化结构设计，按应用场景和技术特征分部分制定，各部分既可独立使用，又相互协调统一。系列标准的整体框架包括通用要求以及针对不同牵引制式（直流/交流）和不同变流类型（受控/非受控）的分部分标准。IEC62590-2-1:2025作为该系列标准的重要组成部分，与IEC62590-1（通用要求）、IEC62590-2-2（直流牵引应用受控整流器）等相关标准共同构成了完整的直流牵引供电设备标准矩阵。该标准发布于2025年12月19日，现为现行有效标准，分类号为"铁路车辆综合"，语言为法语。1.3标准的定位与意义IEC62590-2-1:2025的发布具有里程碑式的意义。首先，它是国际上首个专门针对直流牵引应用中非受控整流器的通用标准，填补了该领域的标准空白。其次，标准的制定充分吸收了全球轨道交通装备制造强国和运营大国的技术与经验积累，具有广泛的适用性和国际认可度。第三，该标准的实施将有效促进全球范围内直流牵引供电设备的技术互认和贸易便利化，降低跨国工程项目的技术协调成本。2标准编制背景与立项过程2.1行业发展需求分析直流牵引供电系统中，非受控整流器（通常采用二极管整流电路）承担着将中压交流电转换为直流电的核心功能。在城市轨道交通（地铁、轻轨）、有轨电车、无轨电车及部分市域铁路中，非受控整流器以其结构简单、可靠性高、过载能力强和维护方便等突出优点，长期占据主导地位。近年来，随着碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等宽禁带半导体器件的快速发展，非受控整流器的技术形态和性能水平正在经历深刻变革。新一代功率半导体器件在开关速度、导通损耗和耐压能力方面的显著提升，使得整流器的效率和功率密度获得了大幅提高。同时，数字化控制技术和智能监测技术的融入，也使非受控整流器的运行管理更加精细化。然而，技术进步的加速也对标准制定提出了更高的要求——设备的设计验证、型式试验、例行试验及现场验收等各环节均需要统一的技术准则予以规范。2.2标准编制历程IEC62590-2-1标准的制定工作由国际电工委员会轨道交通电气设备与系统技术委员会（IEC/TC9）归口管理，具体由相关工作组负责起草。标准编制工作历经提案（NP）阶段、工作组草案（WD）阶段、委员会草案（CD）阶段、国际标准草案（DIS）阶段、最终国际标准草案（FDIS）阶段等若干关键阶段，各阶段均经过严格的意见征集和技术审议程序。在标准编制过程中，来自中国、德国、法国、日本、韩国、西班牙等国家的专家积极参与，充分反映了不同技术流派和不同运营环境下的实际需求。标准草案经过多轮讨论和修改，最终于2025年12月19日正式发布。其中，中国专家在标准编制中发挥了重要作用，将中国在高速铁路和城市轨道交通直流牵引供电领域积累的丰富工程经验和研究成果融入国际标准，体现了中国在轨道交通装备领域的国际影响力不断提升。2.3与相关标准的关系IEC62590-2-1:2025在IEC62590系列标准中处于承上启下的位置。在横向关系上，该标准与IEC62590-1（通用要求）形成"通用+专用"的标准结构，IEC62590-1规定了两者共用的基本要求，而IEC62590-2-1则针对非受控整流器的特殊要求进行了细化和补充。在纵向关系上，该标准与IEC60571（铁路车辆用电子设备）、IEC60850（牵引系统供电电压）、IEC61881（铁路应用机车车辆用电力电子电容器）等相关标准形成了有机衔接。值得注意的是，本标准的适用范围聚焦于"固定装置"用非受控整流器，即安装于牵引变电所（含地面式和地下式）内的整流设备，而车载变流器不在本标准的适用范围之内。这一划分与IEC/TC9标准体系的总体框架保持一致，避免了不同应用场景下设备要求之间的交叉和冲突。3标准主要技术内容分析3.1标准适用范围IEC62590-2-1:2025规定了铁路应用中固定装置用直流牵引非受控整流器的技术要求、试验方法和验收准则。标准适用于从交流电网取电、通过不可控（二极管）整流方式向直流牵引接触网或第三轨供电的电力电子变流设备。标准所覆盖的整流器包括但不限于以下形式：-三相桥式（六脉波）二极管整流器；-十二脉波（含桥间平衡电抗器）整流器；-二十四脉波整流器；-含有辅助器件（如浪涌吸收器、阻容保护等）的整流器成套装置。标准适用于额定频率为50Hz或60Hz的交流输入系统，直流输出侧标称电压符合IEC60850所规定的直流牵引电压范围。标准对整流器的使用条件（海拔、环境温度、湿度、污染等级等）作出了明确规定，为不同地理和气候条件下的设备设计和验证提供了依据。3.2主要技术框架标准的主体技术内容涵盖以下几个核心维度：在正常使用条件方面，标准明确了设备在海拔不超过1000m、环境温度范围为-25℃至+40℃条件下的性能保证要求，并对超出该范围的应用提出了降容使用的指导原则。标准同时给出了不同安装场所（户内、户外、隧道内等）对应的防护等级和冷却方式的技术要求。在电气性能要求方面，标准规定了非受控整流器的额定参数体系、电压调节特性、效率计算方法、功率因数要求以及直流输出电压纹波系数等关键性能指标。对于多脉波整流系统，标准还特别规定了各整流桥之间的电流均衡度和等效移相角的允许偏差。在过载能力方面，标准根据直流牵引负荷的典型特征，规定了整流器的额定过载曲线——包括110%额定负荷连续运行、150%额定负荷持续2小时等典型工况下的运行能力要求，同时明确了故障工况下的短时过载倍数和持续时间限值。这些规定直接关系到牵引供电系统在列车启动加速、多车追踪等工况下的供电保障能力。在绝缘配合与保护方面，标准规定了整流器各电气回路的最小电气间隙和爬电距离要求、绝缘试验电压水平、冲击电压耐受能力及过电压保护装置配置原则。同时，标准对交流侧和直流侧的故障保护（包括过电流保护、过热保护、接地保护、交流失电保护等）提出了功能性要求。在电磁兼容性方面，标准明确了非受控整流器在传导发射、辐射发射、静电放电抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌抗扰度等方面的限值水平和试验方法，确保设备在复杂电磁环境中能够可靠运行且不影响其他设备的正常工作。3.3试验与验证方法标准在试验验证方面建立了分级分类的完整体系，包括型式试验、例行试验和现场试验三个层次。型式试验用于验证设计是否满足标准要求，包括温升试验、绝缘试验、效率测定、过载能力验证、短路耐受试验和电磁兼容性试验等完整项目。例行试验则针对每一台出厂产品进行，主要包括外观检查、绝缘电阻测量、介电强度试验、控制功能验证和轻载运行试验等。现场试验侧重于验证设备安装后的系统集成效果，包括空载合闸试验、带载运行试验和保护动作值校核等。针对大容量整流器难以在工厂试验室实现满载试验的现实困难，标准引入了等效负载试验和模拟验证的可选路径，规定了等效性确认的基本原则和方法，为大型整流器设备的试验验证提供了灵活的工程解决方案。4标准实施与应用4.1应用场景IEC62590-2-1:2025的应用覆盖了直流牵引供电系统全生命周期的各主要环节和多样化的应用场景：设备设计与制造环节，标准为整流器制造商提供了明确的设计输入和验证准则。制造商可依据标准确定设备的额定参数、结构形式和保护配置，并通过标准规定的型式试验验证设计方案的符合性。标准的实施有助于制造商建立统一的质量保证体系，降低设计风险和制造成本。工程招投标与设备选型环节，标准为业主单位和工程设计咨询机构提供了技术比选和方案评审的参考依据。在招标文件中引用本标准，可确保各投标人的技术方案具有同等的可比基础，有利于营造公平竞争的市场环境。工程验收与运行维护环节，标准规定的试验方法和判定准则为设备到场验收、安装调试和竣工投运等关键节点提供了明确的技术依据。同时，标准中关于维护周期、状态监测、寿命评估的指导性要求也为运营单位的检修策略制定提供了参考。既有设备改造与升级环节，标准同样具有重要的指导意义。在全球轨道交通存量更新的大背景下，大量既有整流站面临设备老化、效率偏低等挑战。依据本标准的技术框架对既有设备进行性能评估，有助于科学制定更新改造方案，合理确定改造范围和预期目标。4.2国际应用情况随着IEC62590-2-1:2025的正式发布，该标准已被越来越多的国家和地区在直流牵引供电项目中采纳和引用。在欧洲，欧盟铁路局（ERA）在技术互操作规范中逐步纳入该标准的技术要求，欧盟各国在新一轮铁路电气化改造中积极采用该标准作为设备采购的技术依据。在亚洲，中国在多项城市轨道交通和高速铁路项目中将该标准作为技术参考依据，日本、韩国在新型直流牵引变电所建设中亦积极对接该标准。此外，中东、东南亚、南美等地区的新建轨道交通项目在业主技术规格书中也越来越多地引用该标准。5主要编制单位介绍——国际电工委员会（IEC）5.1国际电工委员会概况国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，也是联合国经济及社会理事会的咨询机构。IEC负责有关电气工程和电子工程领域的国际标准化工作，是三大国际标准化组织之一（另两个为国际标准化组织ISO和国际电信联盟ITU）。截至2025年，IEC拥有89个正式成员国和若干准成员国，覆盖了全球绝大多数的工业化国家和发展中大国。IEC的工作范围涵盖电力生产与输送、家用电器、工业自动化、信息技术、轨道交通电气设备、可再生能源、低压电气装置、电磁兼容性、电气安全等广泛领域。IEC制定和发布的标准被世界各国广泛采用，是国际贸易中消除技术壁垒、促进技术互认的重要技术基础。5.2IEC/TC9技术委员会IEC62590-2-1:2025由IEC/TC9"轨道交通电气设备与系统"技术委员会（IECTechnicalCommittee9:ElectricalEquipmentandSystemsforRailways）归口制定。IEC/TC9成立于1924年，是IEC中历史最悠久的技术委员会之一，专门负责轨道交通领域电气设备和系统的国际标准制定工作。IEC/TC9的工作范围涵盖轨道交通车辆电气设备、固定装置（牵引供电系统）、信号与控制系统、通信系统、电磁兼容性等领域。其标准体系覆盖了轨道交通电气设备的全生命周期，包括设计、制造、试验、运行和维护各环节。TC9设有多个分技术委员会和工作组，由来自各成员国的技术专家组成，秘书处长期由法国标准化协会（AFNOR）承担。在IEC/TC9的组织架构下，IEC62590-2-1标准的制定工作由专门的工作组具体负责。工作组召集人及主要技术专家来自法国、中国、德国、日本、韩国等主要轨道交通装备制造和运营国家，包含了来自设备制造商、铁路运营商、工程咨询机构、检测认证机构和科研院校等多方利益相关方的代表，确保了标准制定的广泛代表性和技术权威性。5.3中国参与情况及贡献值得注意的是，中国作为IEC的正式成员，在IEC62590-2-1:2025的制定过程中做出了积极贡献。中国专家在标准讨论中提出了多项基于中国高速铁路和城市轨道交通工程实践经验的技术建议，特别是在大容量整流器的过载能力曲线设定、多脉波整流系统的均流特性要求和现场试验方法等方面，中国方案得到了工作组的广泛认可。中国在IEC/TC9中的参与深度和话语权不断提升，体现了中国从国际标准的跟随者向参与者、贡献者转变的积极态势。5.4IEC标准和合格评定体系除标准制定外，IEC还运行着四大合格评定体系，包括IECEE（电工产品和零部件合格评定体系）、IECEx（爆炸性环境用设备合格评定体系）、IECQ（电子元器件质量评定体系）和IECRE（可再生能源设备合格评定体系）。这些体系与IEC标准互为支撑，共同构建了从标准制定到认证认可的一体化国际技术治理架构。IEC62590-2-1:2025发布后，相关的检测认证机构可依据该标准开展设备检测和认证业务，为直流牵引供电设备的质量保障提供了国际化的评价平台。6标准实施展望与结论6.1标准实施预期效益IEC62590-2-1:2025的发布与实施，将在多个层面产生深远而积极的影响：在行业层面，该标准统一了全球直流牵引非受控整流器的技术要求和试验方法，将有效消除各国标准差异带来的技术壁垒，促进轨道交通装备的国际流通和工程合作。对于设备制造商而言，遵循统一的国际标准有助于简化产品研发流程，扩大市场覆盖范围，降低多标准并存的合规成本。在技术层面，该标准的实施将引导行业在高效节能、高功率密度、高可靠性、智能化运维等方向持续创新。标准中纳入的新技术要求和试验方法也为下一代整流器技术的发展预留了接口和空间，标准的技术引领作用将不断显现。在安全层面，该标准对绝缘配合、保护功能、电磁兼容性等安全相关要求的全面规定，将进一步提升直流牵引供电系统的本质安全水平，降低电气事故风险，保障运营安全和公众安全。6.2未来标准发展方向展望未来，随着轨道交通电气化技术的不断发展，IEC62590-2-1标准也将面临持续的修订和完善。可以预见的发展方向包括：宽禁带半导体器件（SiC、GaN）在非受控整流器中应用的规范化、智能监测与状态检修相关技术要求的充实、与数字化变电站和智能牵引供电系统架构的协调、以及与环境适应性和可持续性相关要求的强化。与此同时，标准体系的协同发展也将持续推进，IEC62590系列各部分标准之间的协调性和配套性将不断完善。6.3结论IEC62590-2-1:2025《铁路应用固定装置用电子功率转