GB/T 25122.3-2018 轨道交通 机车车辆用电力变流器 第3部分：机车牵引变流器

　　ICS 29 . 280 S 35

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 25122 . 3—2018

　　轨道交通 机车车辆用电力变流器第 3 部分：机车牵引变流器

　　Railwayapplications—powerconvertersinstalledonboardrolling

　　stock—part3：Tractionconverterforlocomotive

　　2018-12-28 发布 2019-07-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 25122 . 3—2018

　　GB/T 25122 . 3—2018

　　前 言

　　GB/T 25122《轨道交通 机车车辆用电力变流器》分为 5 个部分：

　　— 第 1 部分：特性和试验方法;

　　— 第 2 部分：补充技术资料;

　　— 第 3 部分：机车牵引变流器;

　　— 第 4 部分：电动车组牵引变流器;

　　— 第 5 部分：城轨车辆牵引变流器。

　　本部分为 GB/T 25122 的第 3 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　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这些专利的责任。

　　本部分由国家铁路局提出。

　　本部分由全国牵引电气设备与系统标准化技术委员会(SAC/TC 278)归口 。

　　本部分负责起草单位：中车株洲电力机车研究所有限公司。

　　本部分参加起草单位：中车永济电机有限公司、中车大连电力牵引研发中心有限公司、中车戚墅堰机车有限公司。

　　本部分主要起草人：冯江华、张义。

　　本部分参加起草人：刘可安、饶沛南、刘立刚、姜涛、李斌。

　　GB/T 25122 . 3—2018

　　轨道交通 机车车辆用电力变流器

　　第 3 部分：机车牵引变流器

　　1 范围

　　GB/T 25122 的本部分规定了交流传动机车牵引变流器的使用条件、系统构成、主要参数、技术要求、检验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。

　　本部分适用于交流传动机车牵引变流器(以下简称变流器)，其他类似用途的牵引变流器可参照执行。

　　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 1402—2010 轨道交通 牵引供电系统电压

　　GB/T 2423 . 1—2008 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 A：低温

　　GB/T 2423 . 2—2008 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 B：高温

　　GB/T 2423 . 17 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Ka：盐雾

　　GB/T 2900 . 32 电工术语 电力半导体器件

　　GB/T 2900 . 33 电工术语 电力电子技术

　　GB/T 4208—2017 外壳防护等级(IP代码)

　　GB/T 21413 . 1—2008 铁路应用 机车车辆电气设备 第 1 部分：一般使用条件和通用规则GB/T 21414 铁路应用 机车车辆 电气隐患防护的规定

　　GB/T 21563—2018 轨道交通 机车车辆设备 冲击和振动试验

　　GB/T 24338 . 4—2018 轨道交通 电磁兼容 第 3-2 部分：机车车辆 设备

　　GB/T 25119 轨道交通 机车车辆电子装置

　　GB/T 25122 . 1—2018 轨道交通 机车车辆用电力变流器 第 1 部分：特性和试验方法

　　GB/T 25343 . 3 铁路应用 轨道车辆及其零部件的焊接 第 3 部分：设计要求

　　GB/T 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

　　GB/T 34571 轨道交通 机车车辆布线规则

　　GB/T 34575—2017 电力机车辅助变流器

　　TB/T 1484 . 1 机车车辆电缆 第 1 部分：动力和控制电缆

　　TB/T 1484 . 3 机车车辆电缆 第 3 部分：通信电缆

　　TB/T 1508 机车电气屏柜

　　3 术语和定义

　　GB/T 2900 . 32、GB/T 2900 . 33 和 GB/T 25122 . 1—2018 界定的以及下列术语和定义适 用 于 本文件。

　　GB/T 25122 . 3—2018

　　3.1

　　四象限脉冲变流器 fourquadrantpulse-widthmodulationconverter

　　一种按脉宽调制(PWM)方式工作的变流器，通过调节脉冲的宽度、频率及相位以控制电压、电流、功率的大小与方向。

　　4 使用条件

　　4 . 1 环境条件

　　变流器在以下环境条件下应能正常工作：

　　a) 海拔不超过 2 500 m ;

　　b ) 大气环境温度为- 40 ℃ ~ +40 ℃;工作环境温度- 25 ℃ ~ + 55 ℃;通过加强防寒和预加热的可选配方案可在 -40 ℃ ~-25 ℃工作环境温度下正常工作;短时间运行( 即启动阶段)的工作环境温度为-40 ℃ ~+70 ℃ ;

　　c) 相对湿度不超过 95%(该月月平均最低温度为 +25 ℃ ) ;

　　d) 应能承受使用时的冲击和振动而无损坏或故障，符合 GB/T 21563—2018 中 1 类 A 级冲击和振动条件;

　　e) 应能承受机车正常运行时的风、雨、雪、沙尘天气和偶尔发生的盐雾、酸雨等现象。当变流器使用环境条件超出上述条件时，由供需双方协商确定。

　　4 . 2 电气条件

　　4 . 2 . 1 电力机车

　　4.2. 1 . 1 标称电网电压为单相 AC25 kV/50 Hz,应符合 GB/T 1402—2010 中第 4 章规定，其中最高非持续电压不大于 AC31 kV。

　　4 . 2 . 1 . 2 辅助电压额定值为三相 AC380 V/50 Hz,特殊要求由供需双方协商确定。 稳态电压波动范围为 ±5%;电压总谐波含量应小于或等于 5%。

　　4 . 2 . 1 . 3 控制电源宜为 DC110 V,控制电源电压应满足 GB/T 25119 的要求。

　　4 . 2 . 1 . 4 输入电压特性应符合 GB/T 1402—2010 的规定。

　　4 . 2 . 2 内燃机车

　　4 . 2 . 2 . 1 交流传动内燃机车主发电机输出电压和整车的装车功率有关，主发电机输出电压由供需双方协商确定。

　　4 . 2 . 2 . 2 辅助电压额定值为三相 AC380 V/50 Hz,特殊要求由供需双方协商确定。 稳态电压波动范围为 ±5%;电压总谐波含量应小于或等于 5%。

　　4 . 2 . 2 . 3 控制电源宜为 DC110 V,控制电源电压应满足 GB/T 25119 的要求。

　　5 系统构成

　　5 . 1 电力机车变流器

　　主要实现牵引变压器向牵引电机的交-直-交电力电子变换，完成对牵引电机的驱动和控制，从而控制机车的运行。 主要包括预充电电路、四象限脉冲变流器、中间直流电路(含斩波电路)、PWM 逆变器、牵引控制单元(TCU)、电压电流检测电路和冷却系统等。 其中冷却系统根据实际需求可以作为单独部件独立于变流器。 典型系统构成如图 1 所示。

　　GB/T 25122 . 3—2018

　　图 1 电力机车变流器系统示意图

　　5 . 2 内燃机车变流器

　　主要实现主发电机组向牵引电机的交-直-交电力电子变换，完成对牵引电机的驱动和控制，从而控制机车的运行。 主要包括三相不可控整流器、中间直流电路(含斩波电路)、PWM 逆变器、牵引控制单元(TCU)、电压电流检测电路和冷却系统等。 其中冷却系统根据实际需求可以作为单独部件独立于变流器。 典型系统构成如图 2 所示。

　　图 2 内燃机车变流器系统示意图

　　6 主要参数

　　6 . 1 输入特性参数

　　6 . 1 . 1 电力机车变流器

　　6 . 1 . 1 . 1 铁路接触网供电的电力机车变流器，额定交流电网供电时额定交流输入电压由负载的输出特性决定，由供需双方协商确定，宜选取单相 AC950 V、AC1450 V、AC2010 V。

　　6 . 1 . 1 . 2 牵引绕组短路阻抗一般由供需双方协商确定，宜大于 33% 。

　　6 . 1 . 2 内燃机车变流器

　　由主发电机组供电的内燃机车变流器，额定交流输入电压选取由系统设计和负载输出特性决定。

　　GB/T 25122 . 3—2018

　　6 . 2 输出特性参数

　　变流器输出电压、电流、频率应满足整车牵引特性的要求。

　　7 技术要求

　　7 . 1 __般要求

　　7 . 1 . 1 柜体的外观、电气和机械接口、外形尺寸、重量、涂装等由供需双方协商确定。

　　7 . 1 . 2 外壳应至少设置 2 个保护性接地连接点且应有接地标识，接地线应有足够的截面积。

　　7 . 1 . 3 应设置高压、有电等安全警告标识，宜配备高压指示灯显示装置，电气安全应符合 GB/T 21414的规定。

　　7 . 1 . 4 非金属材料应采用无卤、低烟、阻燃的材料。

　　7 . 1 . 5 电子元器件宜采用环保器件，其装配宜采用无铅焊接工艺。

　　7 . 1 . 6 使用的电缆应符合 TB/T 1484 . 1 和 TB/T 1484 . 3 的规定。

　　7 . 1 . 7 柜体如采用焊接结构，应符合 GB/T 25343 . 3 的规定，如有特殊要求，由供需双方协商确定。

　　7 . 1 . 8 结构及组装等应符合 TB/T 1508 中的有关规定。

　　7 . 1 . 9 布线应符合 GB/T 34571 的规定。

　　7 . 1 . 10 所有 M8 及以上规格的紧固件紧固后应打防松标记。 紧固件选用应根据使用条件满足防锈、防腐蚀等要求。

　　7 . 1 . 1 1 密闭部分的防护等级应满足 GB/T 4208—2017 中 IP42 或以上的要求，非密闭部分的防护等级不宜低于 IP20 的要求。

　　7 . 2 功能要求

　　7 . 2 . 1 应能在空载、轻载和额定负载下正常工作并具有过载能力。

　　7 . 2 . 2 变流器内部电力电容器固定放电时间宜小于 10 min,快速放电时间宜小于 10 s。

　　7 . 2 . 3 应具有故障记录功能并具有故障数据下载接 口，该通信接口可实现变流器故障数据的下载、转储，下载的故障数据可用于软件分析。

　　7 . 2 . 4 应具有通信功能，可实现与整车网络进行互联，也可通过硬线信号与列车控制系统进行信息交互。

　　7 . 2 . 5 电力机车变流器在再生制动时可将制动能量回馈电网。

　　7 . 2 . 6 变流器应至少具有缺相、过压、欠压、过流、接地、短路和过热等保护功能。

　　7 . 3 性能要求

　　7 . 3 . 1 在额定工况下，变流器效率不应低于 97 . 5%(不含谐波引起的变压器和电机上的损耗以及辅助系统的损耗)。

　　7 . 3 . 2 网侧电流谐波含量、等效干扰电流和功率因数应满足整车要求。

　　7 . 3 . 3 电力机车网压功率曲线如图 3,网压与机车功率关系如下：

　　a) 网压在 22 . 5 kV~29 kV 间，机车可满功率运行;

　　b ) 网压在 22 . 5 kV~19 kV 间，机车牵引功率线性下降至额定功率的 84% ;

　　c) 网压在 19 kV~17 . 5 kV 间，机车牵引功率线性下降至零;

　　d) 网压在 29 kV~31 kV 间，机车牵引功率线性下降至零;

　　e) 网压大于 17 . 5 kV且小于 31 kV 时，可为中间电压取流的辅助变流器提供功率;

　　f) 网压在 29 kV~30 kV 间，变流器再生功率从额定功率线性下降至零。

　　GB/T 25122 . 3—2018

　　a)牵引工况网压功率发挥曲线

　　b)制动工况网压功率发挥曲线

　　图 3 不同电压的功率发挥曲线

　　7 . 3 . 4 变流器各部件的温升应满足 GB/T 21413 . 1—2008 中 8 . 2 . 2 的要求。

　　7 . 3 . 5 绝缘性能满足以下要求：

　　a) 绝缘电阻值应符合 GB/T 25122.1—2018 中 4.5.3.8 的规定;

　　b ) 电气间隙和爬电距离应符合 GB/T 32350 . 1—2015 的规定;

　　c) 各部件应具有良好的绝缘性能，各电路应能承受 GB/T 32350 . 1—2015 中表 B. 1 规定的耐受电压。

　　7 . 3 . 6 电磁兼容性能应符合 GB/T 24338 . 4—2018 所规定的限值要求，具体要求见表 1 。

　　GB/T 25122 . 3—2018

　　表 1 电磁兼容性能

　　7 . 3 . 7 噪声应满足整车规定的要求，按 GB/T 25122 . 1—2018 中 4 . 2 . 10 . 1 由供需双方协商确定噪声等级。

　　7 . 3 . 8 若变流器在长期持续盐雾环境下使用，盐雾性能应满足 GB/T 2423 . 17 的要求，严酷等级由供需双方协商确定。

　　7 . 3 . 9 若变流器的主电路中存在并联供电组件的结构形式，应考虑并联组件的电流分配，具体的允差范围由供需双方协商确定。

　　7 . 4 冷却系统要求

　　7 . 4 . 1 风冷变流器冷却系统可包括冷却风机、散热器，进风口可设置过滤装置且过滤装置应易于拆装和维护。

　　7 . 4 . 2 水冷变流器冷却系统一般包括冷却风机、水泵、热交换器、膨胀水箱，冷却单元可设置温度、压力、流量和液位检测装置;冷却单元的冷却介质为水和防冻液的混合体。

　　7 . 4 . 3 冷却系统应考虑整车运用环境，当有效进风面积减少 15%时应仍能满足变流器在额定功率运用下的冷却能力要求。

　　8 检验方法

　　8 . 1 概述

　　变流器除按 GB/T 25122 . 1—2018 中 4 . 5 . 3 规定的检验方法进行试验外，还应按 8 . 2~8 . 4 进行试

　　GB/T 25122 . 3—2018

　　验，如牵引变流器包含了辅助变流器，辅助变流器部分应按 GB/T 34575—2017 进行试验。

　　8 . 2 绝缘电阻试验

　　在介电强度试验前后，分别测量主电路、辅助电路、控制电路对地以及主电路对辅助电路、控制电路之间的绝缘电阻值。

　　8 . 3 高温试验

　　8 . 3 . 1 高温启动试验

　　将变流器置于 70 ℃环境中，温度稳定后保温存储不少于 16 h。 将环境温度调整到 55 ℃ ,温度稳定后在额定输入条件下，按 GB/T 2423 . 2—2008 中 5 . 3 进行，启动变流器，负载等级按 GB/T 25122 . 1 — 2018 的表 1 选取。

　　8 . 3 . 2 高温运行试验

　　将变流器置于 55 ℃环境中，温度稳定或存放不少于 2 h,启动变流器，调节给定，使变流器输出额定电流，让变流器工作 6 h,变流器应无任何损坏，工作正常。

　　8 . 4 低温试验

　　按 GB/T 2423 . 1—2008 中 5 . 3 进行 。

　　将变流器置于 -40 ℃环境中，温度稳定后保温存储不少于 16 h。 将环境温度调整到- 25 ℃ ,温度稳定后在额定输入条件下，启动变流器，负载等级按 GB/T 25122 . 1—2018 的表 1 选取。

　　9 检验规则

　　9 . 1 检验分类

　　变流器的检验分为出厂检验和型式检验。

　　9 . 2 出厂检验

　　9 . 2 . 1 对每台出厂的产品，制造商都应进行出厂检验。

　　9 . 2 . 2 在出厂检验过程中，若任意一项不合格，则该产品不合格。

　　9 . 3 型式检验

　　9 . 3 . 1 检验样品在出厂检验的合格品中抽取，数量为 1 台 。

　　9 . 3 . 2 型式检验全部项目应在抽样样品上进行，检验项目全部合格时，该产品合格;若发现任意一项不合格，则该产品不合格。

　　9 . 3 . 3 凡具有下列情况之一者，应进行型式检验：

　　a) 新产品试制完成时;

　　b ) 产品的结构、工艺或材料的变更影响到产品的某些特性或参数变化时，应部分或全部检验;

　　c) 连续生产的定型产品每满 4 年时，检验项 目 由供需双方协商确定;

　　d) 转厂生产或停产 2 年及以上重新生产时。

　　9 . 4 检验项目

　　变流器的检验项目见表 2 。

　　GB/T 25122 . 3—2018

　　表 2 变流器的检验项目

　　GB/T 25122 . 3—2018

　　10 标志、包装、运输和贮存

　　10 . 1 产品标志

　　每台产品均应在易见部位牢固安装有耐久、不易腐蚀、标注清晰的铭牌和其他标志，在产品寿命周期内应能清楚辨识。 铭牌应至少标明以下内容：

　　a) 产品名称;

　　b ) 型号 ;

　　c) 主要参数;

　　d) 出厂编号;

　　e) 制造年月;

　　f) 重量 ;

　　g) 制造商。

　　10 . 2 包装

　　10 . 2 . 1 产品包装应牢固，保证在正常运输中不损坏。

　　10 . 2 . 2 包装箱内至少应附有以下文件：

　　a) 装箱单应注明产品装箱日期;

　　b ) 产品检验合格证、出厂检验报告;

　　c) 产品使用维护说明书。

　　10 . 2 . 3 包装箱外至少应注明：

　　a) 制造商名称;

　　b ) 产品名称、型号、数量及制造日期;

　　c) 注明“小心轻放”“请勿倒置”“勿受潮湿”“倾斜度限值”等标志;

　　d) 收货单位、名称、地址。

　　10 . 3 冷却液灌装

　　用户要求变流器需自带冷却液的，变流器出厂时应按规定配比灌装好冷却液。

　　10 . 4 运输和贮存

　　10 . 4 . 1 产品应正置运输，不应有剧烈振动、撞击，运输过程中产品不应发生损伤。

　　10 . 4 . 2 应贮存在空气流通，无腐蚀性气体、无暴晒、无淋雨的室内环境，贮存环境温度为-40 ℃~+70 ℃ ,贮存时间 2年以上应重新做出厂检验。