GB/T 34929-2017 单元级联型软起动装置

　　ICS 29 . 200 K 46

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 34929—2017

　　单元级联型软起动装置

　　unitcascadedsoft-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 34929—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、万洲电气股份有限公司、上海雷诺尔科技股份有限公司、大禹电气科技股份有限公司、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、郭 振 岩、赵 世 运、陈 国 成、肖 少 兵、张 英 泽、杨 培 新、陈 宏、金 祖 勇、刘德刚。

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　　单元级联型软起动装置

　　1 范围

　　本标准规定了单元级联型软起动装置(以下简称装置)的术语和定义，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 3 kV~10 kV、额定输入频率 50 Hz 或 60 Hz 的三相交流电动机用单元级联型软起动装置。

　　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—2013 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 14549 电能质量 公用电网谐波

　　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

　　单元级联型软起动装置 unitcascadedsoft-startdevice

　　主拓扑结构采用功率单元串联方式，通过调节频率和输出电压实现三相交流电动机起动过程的软起动装置。

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　　3.2

　　同期 synchronization

　　软起动装置输出电压与电动机的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，其中各模块可根据要求进行整合或删减。

　　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 — 单元级联型软起动装置;

　　5 — 装置输出开关;

　　6 — 三相交流电动机;

　　7 — 电动机拖动的负载;

　　8 — 工频开关。

　　图 1 装置的系统集成原理图

　　4 . 2 拓扑结构

　　装置的主电路拓扑结构参见附录 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

　　额定工作电压 ue : 3 kV、6 kV或 10 kV。

　　5 . 1 . 2 额定工作频率

　　额定工作频率 fe : 50 Hz或 60 Hz。

　　5 . 1 . 3 输出电压范围

　　输出电压范围：0~ue 。

　　5 . 1 . 4 输出频率范围

　　输出频率范围：0 Hz~50 Hz或 0 Hz~60 Hz。

　　5 . 1 . 5 谐波要求

　　输出电压谐波、电流谐波应符合 GB/T 14549 的规定。

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　　输入电压谐波、电流谐波应符合 GB/T 14549 的规定。

　　5 . 2 使用条件

　　5 . 2 . 1 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 内的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，海拔每超过 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 中 5 . 3 . 2 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。

　　5 . 3 . 1 . 3 装置柜体外壳前面(或后面)的明显部位应设置有“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 导线的颜色

　　装置中的导线的颜色应符合 GB/T 7947 的规定。

　　5 . 3 . 5 指示灯和按钮的颜色

　　装置中的指示灯和按钮的颜色应符合 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

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　　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(如果有)应符合 GB/T 3859 . 3—2013 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，来确保保护电路的连续性 。可能触及的金属部件与外壳接地点之间的电阻不应大于 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。

　　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 -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

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　　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 。

　　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的标准规定。

　　装置内部各部件的温升不得超过表 3 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。

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　　5 . 10 起动性能

　　5 . 10 . 1 软起动特性

　　5 . 10 . 1 . 1 起动电流

　　装置应具有限流起动功能，起动电流不应大于电动机额定电流。

　　5 . 10 . 1 . 2 同期并网特性

　　装置在同期过程中，输出电压幅值与电网侧电压的幅值差应小于 5%ue , 频率差应小于 0 . 1 Hz,相位差应小于 5 °。

　　5 . 10 . 1 . 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 . 1 1 保护功能

　　5 . 1 1 . 1 装置应具有防止误操作的功能。

　　5 . 1 1 . 2 装置应具有移相变压器保护、缺相保护、起动超时保护、欠电压保护、过电压保护、短路保护、过电流保护、过热保护、输出相电流不平衡保护及相电压不平衡保护功能。

　　5 . 1 1 . 3 各种保护应输出硬接点，并与外部报警或跳闸回路连接。

　　5 . 1 1 . 4 各种保护动作后，应实现故障自动记录、事故记忆，故障记录应自动记录各种保护的动作类型、动作时间，实现故障定位。

　　5 . 1 1 . 5 任一个功率单元故障时，应使故障单元自动旁路，保证装置连续运行。

　　5 . 12 电磁兼容性

　　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。

　　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。

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　　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 绝缘电阻试验

　　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)短接或断开。

　　6 . 5 . 2 介电强度试验

　　介电强度试验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，将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，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

　　温升试验在 5 . 2 . 1 a) 的环境温度下，且在冷却设备全部开启，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。

　　6 . 8 起动性能试验

　　采用一台电压、转速、频率范围与装置相匹配，功率小于装置额定功率的电动机进行起动试验。 在额定条件下起动电动机，记录起动电流、起动时间、同期并网特性，记录同期并网动作时的输出电压和工频输入交流电源电压波形。 连续进行 3 次起动试验，每次起动性能应符合规定。

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　　6 . 9 保护功能试验

　　6 . 9 . 1 误操作保护试验

　　通过目测检验是否有操作指示及注意事项说明，并人为误操作 3 次，装置不应损坏。

　　6 . 9 . 2 移相变压器保护试验

　　人为模拟变压器的故障信号，观察装置的保护动作。

　　6 . 9 . 3 缺相保护试验

　　人为模拟缺相信号，观察装置的保护动作。

　　6 . 9 . 4 起动超时保护试验

　　人为模拟起动超时故障信号，观察装置的保护动作。

　　6 . 9 . 5 欠电压、过电压保护试验

　　分别设置欠电压、过电压保护定值，采用等值的二次模拟信号输入，观察装置的保护动作。

　　6 . 9 . 6 短路保护试验

　　人为模拟短路故障信号，观察装置的保护动作。

　　6 . 9 . 7 过电流保护试验

　　设置电流保护定值，采用等值的二次模拟电流信号输入，观察装置的保护动作。

　　6 . 9 . 8 过热保护试验

　　人为模拟功率器件温度传感器故障信号，观察装置的保护动作。

　　6 . 9 . 9 输出相电流不平衡及相电压不平衡保护试验

　　分别设置相电流不平衡保护定值、相电压不平衡保护定值，分别采用等值的二次模拟信号输入，观察装置的保护动作。

　　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

　　产品检验分为出厂试验和型式试验。

　　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;

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　　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，每五年进行一次;

　　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

　　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：

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　　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、潮湿的物体混装。

　　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

　　装置主电路拓扑结构如图 A. 1 所示。 其中，Ai，Bi，Ci(i=1,…,n)分别为电动机 A、B、C 三相中结构相同的串联 H 桥单元(如图 A. 2 所示)。

　　图 A. 1 中，曲折连接变压器的一次侧直接接入电网，其二次侧有多个三相绕组[分别以 ∠0°、∠θ°、 ……、∠(60-θ)°表示]，0°、θ°、……、(60-θ)°分别为二次侧三相绕组的线电压滞后一次侧线电压的相位角。 当每相 n 个 H 桥单元串联时，θ=60°/n，实现了输入的多重化，形成 6n脉波整流。 理论上，一次侧输入电流中不含有(6n±1)次以下的谐波，并提高功率因数。

　　图 A.1 电路拓扑结构示意图

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　　图 A.2 H桥单元结构示意图