GB/T 34928-2017 负载换相型软起动装置

　　ICS 29 . 200 K 46

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 34928—2017

　　负载换相型软起动装置

　　Loadcommutatedsoft-startdevice

　　2017-1 1-01 发布 2018-05-01 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 34928—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国电器工业协会提出。

　　本标准由全国电力电子系统和设备标准化技术委员会(SAC/TC 60)归口 。

　　本标准起草单位：大力电工襄阳股份有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、上海雷诺尔科技股份有限公司、大禹电器科技股份有限公司、万洲电气股份有限公司、西安派瑞功率半导体变流技术股份有限公司。

　　本标准主要起草 人：余 龙 海、徐 元 凤、陈 国 成、宁 国 云、赵 世 运、王 保 荣、杨 培 新、陈 宏、刘 德 刚、金祖勇。

　　GB/T 34928—20 17

　　负载换相型软起动装置

　　1 范围

　　本标准规定了负载换相型软起动装置(以下简称装置)的系统集成及型号命名，技术要求，试验方法，检验规则，标志、包装、运输及贮存。

　　本标准适用于额定输入交流电压 6 kV~10 kV、额定输入频率为 50 Hz 或 60 Hz 的三相交流同步电动机用负载换相型软起动装置。

　　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 311 . 1—2012 绝缘配合 第 1 部分：定义、原则和规则

　　GB/T 3797—2016 电气控制设备

　　GB/T 3859 . 1—2013 半导体变流器 通用要求和电网换相变流器 第 1-1 部分：基本要求规范GB/T 3859 . 3 半导体变流器 通用要求和电网换向变流器 第 1-3 部分：变压器和电抗器

　　GB/T 4025 人机界面标志标识的基本和安全规则 操作规则

　　GB/T 4208—2017 外壳防护等级(IP代码)

　　GB/T 4588 . 1 无金属化孔单双面印制板分规范

　　GB/T 4588 . 2 有金属化孔单双面印制板分规范

　　GB/T 4798 . 2 电工电子产品应用环境条件 第 2 部分：运输

　　GB/T 7947 人机界面标志标识的基本和安全规则 导体颜色或字母数字标识

　　GB/T 11022—2011 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求

　　GB/T 12668 . 3 调速电气传动系统 第 3 部分：电磁兼容性要求及其特定的试验方法

　　GB/T 12668 . 4—2006 调速电气传动系统 第 4 部分：一般要求 交流电压 1 000 V 以上但不超过 35 kV 的交流调速电气传动系统额定值的规定

　　GB/T 14048 . 1—2012 低压开关设备和控制设备 第 1 部分：总则

　　GB/T 33595—2017 电动机软起动装置 型号编制方法

　　GB/T 34927—2017 电动机软起动装置 通用技术条件

　　GB 50060—2008 3~110 kV高压配电装置设计规范

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　负载换相 loadcommutation

　　由交流负载提供的电源实现的换相。

　　3.2

　　同步软起动 synchronoussoft-start

　　电动机软起动时，电动机轴的转速与电动机定子频率一致的过程。

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　　3.3

　　负载换相型软起动装置 loadcommutatedsoft-startdevice

　　采用负载换相变流方式，调节三相交流电动机定子输入频率和电压，实现同步软起动的装置。

　　3.4

　　同期 synchronization

　　装置输出电压与电动机工频交流输入电源的幅值、相位、频率差达到规定值时，电动机从软起动状态切换到工频运行状态的控制过程。

　　4 系统集成及型号命名

　　4 . 1 系统集成原理图

　　装置的系统集成原理图如图 1 所示。

　　说明：

　　1 — 交流输入电源;

　　2 — 交流输入电源开关;

　　3 — 装置输入开关;

　　4 — 负载换相型软起动装置;

　　5 — 装置输出开关;

　　6 — 三相交流同步电动机;

　　7 — 电动机拖动的负载;

　　8 — 同期合闸开关;

　　9 — 励磁装置。

　　图 1 装置的系统集成原理图

　　4 . 2 拓扑结构

　　4 . 2 . 1 装置基本构成

　　装置完成从固定频率和电压的交流输入到设定频率和电压的交流输出的电力变换，中间采用直流环节。

　　装置一般包含整流单元、直流环节、逆变单元、变压器单元及控制单元，如图 2 所示。

　　说明：

　　1、5 — 变压器单元;

　　2 — 整流单元;

　　3 — 直流环节;

　　4 — 逆变单元;

　　6 — 控制单元;

　　7 — 同步电动机。图 2 装置基本构成

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　　4 . 2 . 2 装置配置

　　装置的典型配置参见附录 A。

　　4 . 3 型号命名

　　装置的型号应符合 GB/T 33595—2017 的规定。

　　5 技术要求

　　5 . 1 基本参数

　　5 . 1 . 1 额定工作电压

　　装置的额定工作电压 ue 为 6 kV或 10 kV。

　　5 . 1 . 2 额定工作频率

　　装置的额定工作频率 fe 为 50 Hz或 60 Hz。

　　5 . 1 . 3 输出电压范围

　　装置的输出电压范围为 0~ue 。

　　5 . 1 . 4 输出频率范围

　　装置的输出频率范围为 0 Hz~50 Hz或 0 Hz~60 Hz。

　　5 . 2 使用条件

　　5 . 2 . 1 周围环境条件

　　装置应在户内安装，在下列环境条件下应正常工作：

　　a) 环境温度：0 ℃ ~40 ℃ ;

　　b ) 相对湿度：24 h 内，相对湿度的平均值不超过 95% ;

　　c) 海拔：不超过 1 000 m;超过 1 000 m 时，每超过 100 m,外绝缘距离增大 1%,输出额定电流能力减小 1% ;

　　d) 供电电源：电压波动不超过 -20%~+10%,频率波动不超过 ±2% ;

　　e) 运行地点无导电或爆炸性气体、尘埃，无腐蚀金属或破坏绝缘的气体或蒸汽。

　　5 . 2 . 2 电气条件

　　电气条件应符合 GB/T 3859 . 1—2013 的 5 . 3 . 2 中的 C级的规定。

　　5 . 3 -般要求

　　5 . 3 . 1 柜体

　　5 . 3 . 1 . 1 装置柜体结构应牢固，能承受运输和正常使用条件下可能遇到的机械、电气和热的应力，其构件应具有良好的防腐蚀性能。

　　5 . 3 . 1 . 2 装置柜体表面涂层不得有脱落、起泡、裂纹、划伤痕迹，不得眩目反光，光泽、色调应均匀一致，表面平整、均匀，焊接处均匀牢固，无明显变形或裂纹、烧穿。

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　　5 . 3 . 1 . 3 装置柜体外壳前面(或后面)的明显部位应设置“高压危险”或类似的警示牌。

　　5 . 3 . 2 元器件

　　装置中的元器件应符合其自身相应的标准。

　　5 . 3 . 3 印制板

　　装置中的印制板应符合 GB/T 4588 . 1 和 GB/T 4588 . 2 的规定。

　　5 . 3 . 4 导线颜色

　　装置中的导线颜色应符合 GB/T 7947 的规定。

　　5 . 3 . 5 指示灯和按钮颜色

　　装置中的指示灯和按钮颜色应符合 GB/T 4025 的规定。

　　5 . 3 . 6 接线插件

　　装置中的接线插件应符合 GB/T 14048 . 1—2012 中 7 . 1 . 8 的规定。

　　5 . 3 . 7 电气连接

　　装置应按照电路的额定绝缘电压确定导线绝缘等级。

　　两个连接器件之间的导线不应有中间接头或焊点，应在固定的端子上接线。

　　一个端子上只能连接一根导线。 将两根或多根导线连接到一个端子上，只有在端子是为此用途设计或经特殊工艺处理并经试验验证时才允许。

　　5 . 3 . 8 变压器

　　装置中的变压器应符合 GB/T 12668 . 4—2006 中 6 . 3 和 8 . 2 的规定。

　　5 . 3 . 9 电抗器

　　装置中的电抗器应符合 GB/T 3859 . 3 的规定。

　　5 . 4 外壳防护等级

　　装置的外壳防护等级不应低于 GB/T 4208—2017 中 IP20 的规定。

　　5 . 5 安全和接地

　　5 . 5 . 1 接地

　　装置应通过直接的相互有效连接，或通过由保护导体完成的相互有效连接，确保保护电路的连续性 。可能触及的金属部件与外壳接地间的电阻不应大于 0 . 1 Ω。接地导线应使用黄、绿相间的双色线，接地点应有明显的接地标志。

　　5 . 5 . 2 防止触电的保护接地

　　装置应有防止触电的保护设施，金属结构体的架、门和盖等应可靠接地。 与接地点相连接的保护导体截面积应符合表 1 的规定。

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　　表 1 主接地点的导体截面积 单位为平方毫米

　　5 . 5 . 3 功能接地

　　装置应设置屏蔽功能(如抗干扰等)的接地，可与防止触电接地点共用。

　　5 . 6 电气间隙和爬电距离

　　5 . 6 . 1 一次回路电气间隙和爬电距离

　　装置 一 次 回 路 的 电 气 间 隙 应 符 合 GB 50060—2008 中 5 . 1 . 4 的 规 定，爬 电 距 离 应 符 合GB/T 11022—2011 中 5 . 14 的规定 。

　　5 . 6 . 2 二次回路电气间隙和爬电距离

　　装置中不等电位的裸导体之间以及带电的裸导体与金属零部件或接地零部件之间的电气间隙和爬电距离应符合 GB/T 3797—2016 中 4 . 7 的规定。

　　5 . 7 绝缘电阻和介电强度

　　5 . 7 . 1 绝缘电阻

　　在环境温度为 20 ℃和相对湿度为 85%时，装置中的带电电路与地(外壳)之间的绝缘电阻不应小于 10 MΩ。

　　5 . 7 . 2 介电强度

　　5 . 7 . 2 . 1 额定绝缘水平

　　装置的额定雷电冲击耐受电压应符合 GB/T 311 . 1—2012 中 6 . 10 . 4 . 1 的规定。

　　装置的额定短时工频耐受电压应符合 GB/T 311 . 1—2012 中 6 . 10 . 4 . 2 的规定。 装置的主电路应耐受表 2 给出的工频耐受电压，持续 1 min而不发生破坏性放电。

　　表 2 主电路工频耐受电压(方均根值) 单位为千伏

　　5 . 7 . 2 . 2 控制电路工频耐受电压

　　装置 中 的 控 制 电 路 和 辅 助 回 路 对 应 不 同 的 额 定 绝 缘 电 压 具 有 不 同 的 工 频 耐 压 值，应 符 合GB/T 14048 . 1—2012 中 7 . 2 . 3 . 2 的规定 。

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　　5 . 8 温升

　　装置的温升应符合 GB/T 11022—2011 中 4 . 5 . 2 的规定，并做如下补充：半导体器件及其他电气元器件应符合其自身标准的规定。

　　装置内部各部件的温升不得超过表 3 的规定。

　　表 3 装置内各部件温升最高值

　　5 . 9 噪声

　　装置的噪声应符合 GB/T 3797—2016 中 4 . 5 . 3 的规定。

　　5 . 10 起动性能

　　5 . 10 . 1 起动过程

　　装置应在电动机静止状态下起动，进而完成同步软起动。

　　装置应平滑输出可变频的电压到电动机的定子侧，并保证电动机在起动过程中不反转。

　　装置调节的电压频率范围应为 0~fe 。在该范围内，电动机转速不应逆向加速。

　　5 . 10 . 2 同期性能

　　装置在同期过程中，电动机端的电压幅值、频率和相位与电网侧的电压幅值、频率和相位应保持在设定的偏差范围内。

　　5 . 10 . 3 起动时间

　　装置的软起动时间与其设定值的偏差不应超过 3 s。

　　5 . 10 . 4 电压超调

　　同步电动机起动过程中，励磁也参与调节。 在整个起动过程中，电动机端的电压由软起动装置通过励磁间接控制。 起动过程中，装置的输出电压应有上限，避免电动机因为电压超调而损伤。

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　　5 . 10 . 5 频率超调

　　起动过程应有频率调节范围上限，其上限值不得大于电动机最大转速对应频率。

　　5 . 10 . 6 励磁控制

　　装置应有与励磁连接的接口 。起动过程能控制励磁信号给定。 起动完毕后，不控制励磁。

　　5 . 1 1 保护功能

　　5 . 1 1 . 1 变压器保护

　　装置应有变压器保护功能，保护动作时应发出跳闸信号及故障报警信号。

　　5 . 1 1 . 2 电压保护

　　装置应有过电压、欠电压、相电压不平衡、缺相电压保护功能，保护动作时应发出跳闸信号及故障报警信号。

　　5 . 1 1 . 3 功率器件故障保护

　　当功率器件发生故障时，保护动作时应发出跳闸信号及故障报警信号。

　　5 . 1 1 . 4 电流保护

　　装置应有过电流、电流不平衡保护功能，保护动作时应发出跳闸信号及故障报警信号。

　　5 . 1 1 . 5 起动超时保护

　　装置应有起动超时保护功能，在规定的起动时间内没有完成起动时，保护动作时应发出跳闸信号及故障报警信号。

　　5 . 12 电磁兼容性

　　装置的电磁兼容性应符合 GB/T 12668 . 3 的规定。

　　6 试验方法

　　6 . 1 -般检验

　　通过目测必要时使用测量工具进行如下项目检验：

　　a) 柜体及尺寸;

　　b) 元器件及安装;

　　c) 印制板;

　　d) 导线的规格、尺寸、颜色、相序;

　　e) 指示灯和按钮;

　　f) 接线插件。

　　6 . 2 外壳防护等级试验

　　外壳防护等级试验按照 GB/T 4208—2017 的规定执行。

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　　6 . 3 安全和接地试验

　　使用接地电阻测试仪测量接地电阻，通过目测检查接地的其他要求。

　　6 . 4 电气间隙和爬电距离试验

　　使用卡尺或其他测量工具检查装置中不等电位的裸导体之间，以及带电的裸导体与裸露导电部件之间的最小电气间隙和爬电距离。

　　6 . 5 绝缘电阻和介电强度试验

　　6 . 5 . 1 绝缘电阻测试

　　测试仪器为兆欧表，兆欧表应符合表 4 所列等级规定。

　　表 4 绝缘电阻试验时的电压等级允许值 单位为伏

　　测试应在电路与柜体的接地部件之间及彼此无电连接的导电部件之间进行。 测试时允许将某些元器件(如半导体器件、电容器)短接或断开。

　　6 . 5 . 2 介电强度试验

　　介电强度试验应在电路与接地部件间和彼此无电连接的导电部件之间进行。 试验时，所有电力半导体器件的端子短接，印制电路板拔除。 对有些因绝缘损坏会导致高电压进入低压电路的部件(如脉冲变压器、互感器等)，应在试验时(或试验前)承受相应的试验电压。 对绝缘材料的外壳，应在其相应部位敷以金属膜。

　　试验电压为工频正弦波，电压方均根值符合 5 . 7 . 2 的规定。 当因电磁滤波元件的存在而无法施加交流试验电压时，也可用与 5 . 7 . 2 中规定的工频正弦波电压的峰值等值的直流电压进行试验。

　　试验时，电压从零升到规定值的时间不应小于 10 s,保持试验电压规定值 1 min,不得发生击穿、闪络现象。

　　6 . 6 温升试验

　　温升试验的环境温度应符合 5 . 2 . 1 a) 的规定。 试验应在装置的冷却设备全部开启，额定电压、额定输入频率下进行。 温度测量可采用等效非接触方式。

　　功率单元的温升试验在额定工况下软起动过程中进行。 测试点为软起动装置最上一层功率单元散热器台面，测量值的最大值作为温升计算依据。

　　6 . 7 噪声试验

　　噪声试验应按照 GB/T 3797—2016 中 5 . 2 . 14 的规定执行。

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　　6 . 8 起动性能试验

　　供应商应和用户商定试验地点，可在装置的生产场所、现场调试场所或其他试验场地。

　　试验时，装置的输出端宜接适配其起动容量、电压和频率的同步电动机。 当无法提供适配容量的电动机时，可采用降额容量且满足起动性能验证的同步电动机替代。 电动机的轴与一个负载耦合，该负载能为试验中的装置提供阻力，实现对起动性能的验证。 负载可是被传动设备、负载机组，也可是采用背靠背结构配置的同类传动设备。 如果供应商与用户达成协议，可采用空载电动机进行试验。

　　输出频率范围应在进行额定输出试验时，在规定输入电压范围和规定负载变化范围内验证。

　　试验中，记录进线侧电流 I1、起动时间、同期并网特性以及同期并网动作时的电压 U1 和 U4 的波形 。各测量点如图 3 所示(可根据环境和试验仪器的情况，选择全部或部分测量点。 如果其他测试需要结合本试验进行，也可根据需要，选择部分或者全部测量点)。

　　说明：

　　QF1 —交流电源进线开关;

　　QF2 —软起装置输入开关;

　　QF3 —软起装置输出开关; QF4 —工频开关;

　　T1 — 整流变压器(若有变压器);

　　T2 — 逆变变压器(若有变压器); M — 同步电动机;

　　EX — 励磁装置;

　　U1 — 电源进线侧电压;

　　I1 — 电源进线侧电流;

　　P1 — 电源进线侧有功功率; U2 — 整流侧电压;

　　I2 — 整流侧电流;

　　U3 — 逆变侧电压;

　　I3 — 逆变侧电流;

　　U4 — 同步电动机侧电压;

　　I4 — 同步电动机侧电流;

　　P4 — 同步电动机侧有功功率。

　　图 3 起动性能试验测量点

　　6 . 9 保护功能试验

　　6 . 9 . 1 变压器保护试验

　　人为模拟变压器故障信号，观察装置的保护动作。

　　6 . 9 . 2 电压保护试验

　　设置电压保护定值，采用等值的二次模拟电压信号输入，观察装置的保护动作。

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　　6 . 9 . 3 功率器件保护试验

　　随机选取装置中的三组功率器件，装置起动前，人为短接一组功率器件，起动装置，观察装置的保护动作。 依次短接三组功率器件，进行三次起动试验。

　　6 . 9 . 4 电流保护试验

　　设置电流保护定值，采用等值的二次模拟电压信号输入，观察装置的保护动作。

　　6 . 9 . 5 超时保护试验

　　起动前，估算起动时间，设定起动时间使其小于估算值。 起动后，观察起动时间超过设定值时，装置的保护动作。

　　6 . 10 电磁兼容性试验

　　电磁兼容性试验应按照 GB/T 12668 . 3 的规定执行。

　　7 检验规则

　　7 . 1 检验分类

　　产品检验分为型式试验和出厂试验。

　　7 . 2 型式试验

　　有下列情况之一时，应进行型式试验：

　　a) 新产品试制定型时;

　　b) 已定型的产品，当设计、工艺或关键材料更改有可能影响到产品性能时;

　　c) 停产 12 个月后恢复生产时;

　　d) 制造厂或用户认为有必要时;

　　e) 批量生产的产品，每 5 年进行一次;

　　f) 相关机构提出要求时。

　　7 . 3 出厂试验

　　每台装置出厂前都应进行出厂试验。

　　7 . 4 检验项目

　　型式试验和出厂试验检验项目见表 5 。

　　表 5 检验项目

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　　表 5(续)

　　7 . 5 判定规则

　　型式试验时，试验项目全部符合检验要求的，判为合格。 若出现不合格项 目，应停止试验，查明原因，排除故障后复试，若复试不合格，则判为不合格。

　　出厂试验时，试验项目全部符合检验要求的，判为合格。 若出现不合格项 目，应停止试验，查明原因，排除故障后复试，若复试不合格，则判为不合格。

　　8 标志、包装、运输及贮存

　　8 . 1 铭牌

　　装置的铭牌应符合 GB/T 34927—2017 中 7 . 1 的规定。

　　8 . 2 包装

　　装置的包装应符合 GB/T 34927—2017 中 7 . 2 的规定。

　　8 . 3 运输

　　装置应在 GB/T 4798 . 2 规定的环境条件下进行运输，包括如下要求：

　　a) 温度范围为-25 ℃ ~+40 ℃ ;

　　b ) 有防雨防潮措施;

　　c) 不得剧烈振动、撞击和倒置;

　　d) 不与易燃、易爆、腐蚀性、潮湿的物体混运。

　　8 . 4 贮存

　　装置的贮存应符合 GB/T 34927—2017 中第 8 章的规定。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　系统拓扑结构

　　A.1 高-低-高串联结构

　　高-低-高串联结构如图 A. 1 所示，其一般特性如下：

　　— 静止和低速起动过程，旁路开关闭合，变流器直接连接电动机;

　　— 高速及转全压过程，旁路开关打开，通过电动机侧单回路变压器连接电动机;

　　— 电动机侧变流器电压等级可与电动机电压等级不一致。

　　说明：

　　1 — 网侧多绕组变压器;

　　2 — 网侧变流器;

　　3 — 直流环节的直流电抗器;

　　4 — 电动机侧变流器;

　　5 — 电动机双绕组变压器;

　　6 — 电动机侧变压器旁路开关;

　　7 — 同步电动机。

　　图 A.1 高-低-高串联结构配置

　　A.2 高-高串联结构

　　高-高串联结构如图 A. 2 所示，其一般特性为：

　　— 整个起动过程通过输出电抗器直接连接电动机;

　　— 电动机侧变流器电压输出等级与电动机电压等级一致。

　　说明：

　　1 — 网侧多绕组变压器;

　　2 — 网侧变流器;

　　3 — 直流环节的直流电抗器;

　　4 — 电动机侧变流器;

　　5 — 电动机侧电抗器;

　　6 — 同步电动机。图 A.2 高-高串联结构配置

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　　A.3 高-低-高独立双回路结构

　　高-低-高独立双回路结构如图 A. 3 所示，其一般特性如下：

　　— 起动过程通过电动机侧变压器直接连接电动机;

　　— 电动机侧变流器电压输出等级与电动机电压等级不一致;

　　— 静止和低速过程可选用单回路，也可选双回路起动;

　　— 高速及转全压过程通过双回路起动;

　　— 单回路起动时功率分配任意回路;

　　— 双回路起动时功率平均分配。

　　说明：

　　1 — 网侧多绕组变压器;

　　2 — 网侧变流器;

　　3 — 直流环节的直流电抗器;

　　4 — 电动机侧变流器;

　　5 — 电动机侧多绕组变压器;

　　6 — 同步电动机。图 A.3 高-低-高独立双回路结构配置

　　A.4 高-高冗余结构

　　高-高冗余结构如图 A. 4 所示，其一般特性如下：

　　— 任何一路都能独立实现电动机起动;

　　— 起动过程可双路同时使用。

　　说明：

　　1 — 网侧双绕组变压器;

　　2 — 网侧变流器;

　　3 — 直流环节的直流电抗器;

　　4 — 电动机侧变流器;

　　5 — 同步电动机。

　　图 A.4 高-高冗余结构配置