GB/T 28556-2012 煤矿通风机用隔爆兼本质安全型变频调速控制器

　　ICS 29. 260. 20 K 35

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 28556—2012

　　煤矿通风机用隔爆兼本质安全型变频调速

　　控制器

　　Flameproofand intrinsically safecontrollerwith frequency converter

　　forcoalmineventilation fan

　　2012-06-29发布 2012-11-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 28556—2012

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 基本参数 3

　　5 技术要求 4

　　6 试验方法 11

　　7 检验规则 15

　　8 标志 、包装 、运输及贮存 17

　　附录 A (资料性附录) 变频调速控制器组成框图 18

　　附录 B (规范性附录) 通风机控制功能 19

　　附录 C (规范性附录) 风电闭锁 、瓦斯电闭锁及双风电双电源切换功能 22

　　GB/T 28556—2012

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准的技术内容参考《煤矿安全规程》以及 GB 3836《爆炸性环境》系列标准制定 。

　　本标准由中国电器工业协会提出 。

　　本标准由全国防爆电气设备标准化技术委员会(SAC/TC9)归 口 。

　　本标准由荣信电力电子股份有限公司负责起草 ,南阳防爆电气研究所 、国家防爆电气产品质量监督检验中心 、煤科总院抚顺分院 、阳泉煤业集团有限公司 、河南省济源市矿用电器有限责任公司参加起草 。

　　本标准主要起草人 :杨贵发 、张凡勇 。

　　本标准参与起草人 : 陈在学 、张福喜 、仲丽云 、孙景富 、赵长春 、刘继勇 、王善海 。

　　Ⅰ

　　GB/T 28556—2012

　　煤矿通风机用隔爆兼本质安全型变频调速

　　控制器

　　1 范围

　　本标准规定了 Ⅰ 类煤矿通风机用隔爆兼本质安全型变频调速控制器的术语和定义 、型式和基本参数 、技术要求 、试验方法 、检验规则以及标志 、包装 、运输 、贮存等要求 。

　　本标准适用于 Ⅰ 类煤矿通风机用隔爆兼本质安全型变频调速控制器(以下简称变频调速控制器) 。

　　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件 。凡是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/T 1408. 1—2006 绝缘材料电气强度试验方法 第 1 部分 : 工频下试验(IEC 60243-1: 1998,

　　IDT)

　　GB/T 2423. 4—2008 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+ 12 h循环)(IEC 60068-2-30:2005,IDT)

　　GB/T 2900. 35—2008 电工术语 爆炸性环境用设备(IEC 60050-426:2008,IDT)

　　GB 3836. 1—2010

　　爆炸性环境

　　第 1部分 :设备 通用要求(IEC 60079-0:2007,MOD)

　　GB 3836. 2—2010

　　爆炸性环境

　　第 2 部 分 : 由 隔 爆 外 壳 “d”保 护 的 设 备 (IEC 60079-1: 2007,

　　MOD)

　　GB 3836. 3—2010

　　爆炸性环境

　　第 3部分 : 由增安型“e”保护的设备(IEC 60079-7:2006,MOD)

　　GB 3836. 4—2010

　　爆炸性环境

　　第 4 部分 : 由本质安全型 “i”保护 的 设 备(IEC 60079-11: 2006,

　　MOD)

　　GB/T 3859. 1—1993 半导体变流器 基本要求的规定(eqvIEC 60146-1-1:1991)

　　GB 4208—2008 外壳防护等级(IP代码)(IEC 60529:2001,IDT)

　　GB/T 6388—1986 运输包装收发货标志

　　GB/T 12668. 2—2002 调速电气传动系统 第 2部分 :一般要求 低压交流变频电气传动系统额定值的规定(IEC 61800-2:1998,IDT)

　　GB 12668. 3—2003 调速电气传动系统 第 3部分 :产品的电磁兼容性标准及其特定的试验方法(IEC 61800-3:1996,IDT)

　　GB/T14549—1993 电能质量 公用电网谐波

　　2010年 3 月 国家安全生产监督管理总局令第 29号煤矿安全规程

　　国家质量监督检验检疫总局 2011年第 10号公告 防爆电气产品生产许可实施细则

　　3 术语和定义

　　GB/T 2900. 35—2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　1

　　GB/T 28556—2012

　　3. 1

　　爆炸性气体环境 explosivegasatmosphere

　　在大气条件下 ,气体 、蒸气或薄雾状的可燃物质与空气形成混合物 ,点燃后传至全部未燃混合物的环境 。

　　3. 2

　　通风机 ventilation fan

　　依靠输入的机械能 ,提高气体压力并排送气体的机械 ,它是一种从动的流体机械 。

　　3. 3

　　煤矿通风机用隔爆兼本质安全型变频调速控制器 flameproofandintrinsicallysafecontrollerwith frequency converter forcoalmineventilation fan

　　根据煤矿井下瓦斯浓度大小的实时变化 ,用变频调速来控制通风机风量的双象限控制装置 。 3. 4

　　变流器 converters

　　由一个或多个开关器件和相关的元器件 ,与变压器 、滤波器 、换相辅助器件 、控制器 、保护和辅助部件(若有)组成的 ,用于改变电流一个或多个特性的电力变换用的工作单元 。

　　3. 5

　　变频器 frequency converter

　　用于改变电流频率的变流器 。

　　3. 6

　　整流 rectifier

　　用可控或不可控方式将交流变换成直流的变流器 。

　　3. 7

　　逆变器 inverter

　　将直流变换成交流的变流器 。

　　3. 8

　　脉宽调制(PWM) pulsewidth modulation

　　使输出电压/电流脉冲幅值固定 、改变脉冲持续时间的操作 。

　　3. 9

　　双象限运行 two quadrantoperation

　　电机作为电动机 ,可有两个方向旋转的变流器运行方式 ,它包括在一象限和三象限运行(见图 1) 。

　　图 1 运动象限

　　2

　　GB/T 28556—2012

　　3. 10

　　频率分辨率 frequency resolution

　　在输出频率范围内升频或降频时 ,识别增加或减小的最小频率值的能力 。

　　3. 11

　　电源额定电压 rated voltageofpower

　　变频调速控制器阀侧交流端子处额定输入线电压的有效值 ,该值指定为变频调速控制器额定值的基础 。

　　3. 12

　　电源额定输入电流 rated power inputcurrent

　　额定条件下变频调速控制器阀侧最大电流的有效值 ,其中考虑了额定负载以及在规定范围内所有其他条件的最不利的组合 ,如电网电压和电网频率的偏差 。

　　3. 13

　　电源额定频率 rated power frequency

　　电源电压的频率(Hz) 。

　　3. 14

　　输出频率范围 frequency outputrange

　　变频调速控制器可控制输出的基波频率范围 。

　　3. 15

　　额定输出电压 rated poweroutputvoltage

　　变频调速控制器负载侧交流端子处基波电压的有效值 。

　　注 : 这个变频调速控制器负载侧端子处的电压 ,未必就是电动机的基波电压 。

　　3. 16

　　额定输出电流 rated outputcurrent

　　在规定的工作条件下 ,能够连续供给而不会超过规定限值额总输出电流有效值 。

　　3. 17

　　自控通风运行模式 automaticventilated model

　　变频调速控制器设定为自动运行模式 , 当掘进巷道全风压汇合风流处瓦斯浓度不超过设定值时 ,变频器调速控制器的运行模式 。

　　注 : 自控通风状态下 ,变频调速控制器依据工作面瓦斯浓度自动调节通风机电机转速 ,从而改变通风机输出风量 ,起到节能通风的作用 。

　　3. 18

　　自控排放瓦斯运行模式 automaticgaselimination model

　　变频调速控制器设定为自动运行模式 , 当掘进巷道全风压汇合风流处瓦斯浓度超过设定值时 ,变频器调速控制器的运行模式 。

　　注 : 自控排放瓦斯状态下 ,变频调速控制器依据全风压汇合风流处瓦斯浓度自动调节通风机电机转速 ,从而改变通风机输出风量 ,起到安全排放瓦斯的作用 。

　　3. 19

　　手动频率运行模式 manualfrequency operation model

　　变频调速控制器设定为手动运行模式 ,按设定的输出频率值运行而不受瓦斯浓度控制的运行模式 。

　　4 基本参数

　　4. 1 电源参数

　　电源参数包括 :

　　3

　　GB/T 28556—2012

　　— 电源额定电压 ;

　　— 电源额定电流 ;

　　— 电源额定频率 。

　　注 : 应符合 GB/T 12668. 2—2002 中第 5 章的规定 。

　　4. 2 输出参数

　　输出参数包括 :

　　— 输出电压 ;

　　— 输出电流 ;

　　— 额定功率 ;

　　— 输出频率 ;

　　— 载波频率 。

　　注 : 应符合 GB/T 12668. 2—2002 中第 5 章的规定 。

　　5 技术要求

　　5. 1 基本要求

　　5. 1. 1 变 频 调 速 控 制 器 应 符 合 GB/T 12668. 2—2002、GB/T 3859. 1—1993、GB 3836. 1—2010、 GB 3836. 2—2010和 GB 3836. 4—2010规定 。

　　5. 1. 2 变频调速控制器应符合本标准的规定 ,变频调速控制器的组成元件参见附录 A(包括隔爆外壳 、变频单元 、散热器 、控制单元及所有电气元件) ,除应满足本标准规定外 ,还应符合各自相关标准的规定 。

　　5. 1. 3 依据 GB 3836. 1—2010附录 D规定 ,对变频调速控制器按照经国家授权的检验机构审批的图样和技术文件制造 , 同时应取得该机构颁发的 “防爆合格证 ”后 ,方可投入生产 。

　　5. 1. 4 防爆标志为 Exd[ib]I。

　　5. 2 环境条件(正常工作条件)

　　环境条件包括 :

　　— 环境温度 -20 ℃ ~ +40 ℃ ;

　　— 海拔高度不超过 2 000 m ;

　　— 周围环境相对湿度 ≤95%(+25℃时) ;

　　— 无破坏绝缘材料及金属的气体环境中 ;

　　— 无淋水 、积水的地方 ;

　　— 无显著摇动与冲击震动的地方 ;

　　— 与水平面的安装倾斜度不超过 15°;

　　— 大气压力 80kPa~ 110 kPa;

　　— 安装类别 : Ⅲ类 ;

　　— 污染等级 :3 级 。

　　5. 3 结构和防爆要求

　　5. 3. 1 外壳结构

　　5. 3. 1. 1 外壳应具有足够的结构强度 ,承受 1 MPa水压 ,加压时间为 10 s,无结构损坏或可能影响隔爆性能的永久性变形 。

　　4

　　GB/T 28556—2012

　　5. 3. 1. 2 外壳应采用钢板制成 。外壳应由隔爆型主腔和隔爆型接线腔组成 ,并应具有使用中便于移动和固定的拖架 。

　　5. 3. 1. 3 外壳隔爆结合面的结构要求应符合 GB 3836. 2—2010第 5 章 、第 10章规定 。

　　5. 3. 1. 4 外壳的接线腔应有足够的空间 , 以便于将外部导体经引入装置引至接线端子上 。 引入装置和接线端子应预留足够的备用数量 ,引入装置应符合 GB 3836. 2—2010的规定 。

　　5. 3. 1. 5 外壳观察窗的透明件结构及耐冲击要求应符合 GB 3836. 2—2010第 9 章 和 GB 3836. 1— 2010的规定 。

　　5. 3. 1. 6 变频调速控制器的内外保护接地端子应符合 GB 3836. 1—2010第 15章的规定 。保护接地端子应有防锈措施并装配完整 ,有清晰耐久的接地符号 。

　　5. 3. 2 防爆措施

　　变频调速控制器采用隔爆型与本质安全型复合的防爆型式 ,其中 ,外壳及接线腔采用隔爆型 , 向 甲烷浓度传感器供电的电源采用本质安全型 ,本质安全型电源置于隔爆外壳内 。

　　5. 3. 3 防护等级

　　变频调速控制器外壳的防护等级不应低于 IP54。

　　5. 3. 4 警告标识

　　变频调速控制器外壳明显处应设有 “严禁带电开盖 ”和 “断电 × ×分钟后开盖 ”字样的警告牌 。

　　5. 3. 5 最高表面温度

　　变频调速控制器在允许的最不利条件下运行时 ,其外壳的最高表面温度不应超过 150 ℃ 。

　　5. 3. 6 本质安全要求

　　5. 3. 6. 1 电气间隙和爬电距离

　　本质安全电路的电气间隙和爬电距离应符 GB 3836. 4—2010 中表 5 规定 。

　　5. 3. 6. 2 电源变压器

　　5. 3. 6. 2. 1 变频调速控制器中的电源变压器应符合 GB 3836. 4—2010 中第 8章的规定 。

　　5. 3. 6. 2. 2 变压器结构应符合 GB 3836. 4—2010 中第 8章的规定 。

　　5. 3. 6. 3 接线端子之间的距离

　　接线腔内本质安全电路接线端子与非本质安全电路接线端子的距离应不小于 50 mm。本质安全电路接线端子与接地端子及外壳之间的距离应不小于 6 mm。

　　5. 3. 6. 4 本质安全电路配线

　　本质安全电路采用蓝色导线 ,并且蓝色导线应单独捆扎 ,非本质安全电路不能用蓝色导线 ;本质安全电路接线端子旁标注“ib”字样 。

　　5. 3. 6. 5 本质安全电路输出参数

　　本质安全电路输出参数包括 :

　　—Uo :最高输出电压 ;

　　5

　　GB/T 28556—2012

　　—Io :最大输出电流 ;

　　—Co :最大外部电容 ;

　　—Lo :最大外部电感 。

　　5. 3. 7 电气间隙和爬电距离

　　5. 3. 7. 1 电气间隙

　　5. 3. 7. 1. 1 主腔内的电气间隙

　　变频调速控制器按污染等级 3 级 、额定电压或工作电压及材料组别所确定的最小电气间隙见表 1。

　　表 1 主腔内的爬电距离

　　额定电压或工作电压

　　(交流有效值或直流)

　　V

　　爬电距离

　　mm

　　最小电气间隙

　　mm

　　Ⅰ

　　Ⅱ

　　Ⅲ

　　Ui≤15

　　1. 6

　　1. 6

　　1. 6

　　1. 6

　　15

　　1. 8

　　1. 8

　　1. 8

　　1. 8

　　30

　　2. 1

　　2. 6

　　3. 4

　　2. 1

　　60

　　2. 5

　　3. 2

　　4

　　2. 5

　　110

　　3. 2

　　4

　　5

　　3. 2

　　175

　　5

　　6. 3

　　8

　　5

　　275

　　8

　　10

　　12. 5

　　6

　　420

　　10

　　12. 5

　　16

　　8

　　550

　　12

　　16

　　20

　　10

　　750

　　20

　　25

　　32

　　14

　　1 100

　　32

　　36

　　40

　　30

　　2 200

　　40

　　45

　　50

　　36

　　3 300

　　50

　　56

　　63

　　44

　　4 200

　　63

　　71

　　80

　　50

　　5 500

　　80

　　90

　　100

　　60

　　6 600

　　100

　　110

　　125

　　80

　　8 300

　　125

　　140

　　160

　　100

　　注 : Ⅰ 类电气设备额定电压 1 140的最小爬电距离和最小电气间隙可用线性内插法计算 。

　　5. 3. 7. 1. 2 接线腔内的电气间隙

　　变频调速控制器接线腔内的电气间隙应符合 GB 3836. 3—2010第 4章的规定 。

　　5. 3. 7. 2 爬电距离

　　5. 3. 7. 2. 1 变频调速控制器主腔按污染等级 3 级 、额定电压或工作电压及材料组别所确定的爬电距离应大于或等于表 1 的规定 。

　　6

　　GB/T 28556—2012

　　5. 3. 7. 2. 2 变频调速控制器接线腔内的爬电距离应符合 GB 3836. 3—2010第 4章的规定 。

　　5. 4 电气性能要求

　　5. 4. 1 轻载特性

　　应符合 GB/T 12668. 2—2002 中 7. 4. 2. 1 的规定 。 为了证明变频调速控制器功能是正常的 ,要求选用适当的电动机做负载 。

　　在轻载条件下 ,变频调速控制器应正常运行 ,测试控制系统的所有功能都应正常 。

　　注 : 负载为被传动设备 ,或为了试验负载可以是被传动设备的模拟装置 。

　　5. 4. 2 过载能力

　　应符合 GB/T 12668. 2—2002 中 5. 2. 2 的规定 。

　　5. 4. 3 温升

　　运行在额定负载下 ,变频调速控制器内部各关键部位及与外部导线连接的接线端子的温升 ,应符合GB/T 3859. 1—1993的规定 。但不得超过表 2 和表 3 的数值 。温升试验进行到所有温度都稳定为止 。

　　表 2 变频调速控制器内部关键部位的极限温升

　　测试部位

　　温升极限K

　　腔体

　　65

　　IGBT散热基面

　　40

　　整流桥散热片

　　40

　　腔内导线

　　50

　　控制变压器

　　50

　　注 : 表中的极限温升按环境温度 40 ℃考虑 ,对于环境温度低于 40 ℃的使用条件 ,温升极限可以在各部件允许温度的范围内相应调整 。

　　表 3 与外部导线连接接线端子的极限温升

　　序号

　　端子材料

　　极限温升K

　　1

　　黄铜

　　60

　　2

　　裸黄铜

　　65

　　3

　　铜或黄铜镀锡

　　65

　　4

　　铜或黄铜镀银或镀镍

　　70

　　注 1: 序号 4接线端子温升极限 70 K,主要由外接聚氯乙烯(PVC)电缆或导线所决定 ,实际使用的连接导线不应明显不同于试验连接电缆或导线 ,否则会导致较高的温升 。

　　注 2: 不同于本标准试验规定得出的不同温升 ,可由产品标准规定 ,但不超过本表系列值 10K。

　　7

　　GB/T 28556—2012

　　5. 4. 4 绝缘性能及工频耐压要求

　　变频调速控制器的绝缘性能和工频耐压试验应符合表 4 的规定 。工频耐压试验历时 1 min,无击穿无闪络现象 ,漏电电流不大于 5 mA。

　　表 4 变频调速控制器的绝缘性能和工频耐压要求

　　测量部位

　　绝缘电阻MΩ

　　工频耐压试验V

　　常态

　　湿热试验后

　　660 V输入 、输出主回路接线柱之间及与地之间

　　>50

　　≥1. 5

　　3 000

　　1 140 V输入 、输出主回路接线柱之间及与地之间

　　>50

　　≥2. 5

　　4 200

　　60 V 以下输入 、输出主回路接线柱之间及与地之间

　　>50

　　≥1. 5

　　2 000

　　电源变压器输入与输出绕组之间

　　>50

　　≥1. 5

　　4Un 或 2 500,取较大值

　　电源变压器全部绕组与铁芯或屏蔽层之间

　　>50

　　≥1. 5

　　2Un 或 1 000,取较大值

　　本质安全电路端子与非本质安全电路端子之间

　　≥20

　　≥1

　　2Un +1 000或 1 500,取较大值

　　本质安全电路接线端子之间及对外壳之间

　　≥2

　　≥0. 5

　　500

　　5. 4. 5 交变湿热

　　湿热试验符合 GB/T 2423. 4—2008和 GB/T 1408. 1—2006的要求 。

　　变频调速控制器应能承受最严酷的交变湿热试验 ,试验后应进行工频耐压试验和绝缘电阻测试 ,应符合表 4 的规定 ,且隔爆面没有锈蚀现象 。

　　5. 4. 6 稳态性能

　　应根据 GB/T 12668. 2—2002 中 6. 1. 1~ 6. 1. 4 来 规 定 传 动 变 量 , 如 输 出 转 速 、转 矩 的 稳 态 性 能 。性能精度由制造商给出 ,并应符合 GB/T 12668. 2—2002 中表 5 的规定 。

　　5. 4. 7 转矩特性

　　5. 4. 7. 1 恒转矩特性 :在 0~ 50 Hz频率范围内 ,具有恒转矩特性 ,输出转矩不低于额定转矩的 95% 。

　　5. 4. 7. 2 变转矩特性 :在 0~ 50 Hz频率范围内 ,具有平方率转矩特性 。 转速和转矩的关系应符合下式(1) :

　　T= 9 550P/n …………………………( 1 )

　　式中 :

　　T — 转矩 ,单位为牛米(N · m) ;

　　P — 额定功率 ,单位为千瓦(kW) ;

　　n — 转速 ,单位为转每分(r/min) 。

　　5. 4. 8 输出频率稳定精度

　　变频调速控制器输出频率 50 Hz,在额定负载条件下 ,频率应稳定在(50±0. 2) Hz。