【政策法规】GBT_34133-2017_储能变流器检测技术规程_48页_12mb

报告摘要

中华人民共和国国家标准 GB/T34133—2017 储能变流器检测技术规程总结

核心内容概述

本标准《GB/T34133—2017 储能变流器检测技术规程》规定了电化学储能变流器（Power Conversion System, PCS）的检测项目、检测条件、检测装置和检测步骤，适用于低压三相储能变流器，且直流侧电压不超过1000V。该标准旨在确保储能变流器在各种工况下具备良好的性能、安全性和电能质量。

主要观点

适用范围：适用于以电化学电池为储能载体的低压三相储能变流器。
检测项目：涵盖充放电性能、并离网切换、效率、电能质量、保护功能、电磁兼容性等。
检测条件：规定了环境条件和电网电能质量条件，如电压谐波、频率偏差、电压偏差等。
检测装置：明确了电压、电流、数据采集、电网模拟、电池模拟、负载、温度检测、电磁兼容测试等装置的技术要求。
检测步骤：包括充放电转换时间、稳流稳压精度、效率、电能质量、保护功能、电磁兼容性等具体检测流程。
记录与判定：检测结果需记录于附录A，并依据附录B和附录C进行判定。

关键信息

1. 检测条件

环境条件：
- 环境温度：20°C～30°C
- 相对湿度：≤90%
- 环境气压：86kPa～106kPa
电网电能质量条件：
- 电压谐波总畸变率应满足GB/T14549
- 电网频率偏差应满足GB/T15945
- 电网电压偏差应满足GB/T12325
- 电网电压三相不平衡度应满足GB/T15543
电气安全要求：测试场地应满足GB4793.1的安全要求。

2. 检测装置要求

测量装置：
- 电压、电流、数据采集装置准确度等级应至少为0.2级
- 传感器响应时间 ≤ 100μs
- 数据采集装置采样频率 ≥ 10kHz（电能质量测量时 ≥ 20kHz）
- 频率测量精度 ≥ 0.01Hz
电网模拟装置：
- 各相电压可独立调节
- 频率可调节
- 电能可双向流动
- 输出电压基波偏差值 ≤ 0.2%
- 输出频率偏差值 ≤ 0.01Hz
- 输出电压可调节步长 ≤ 1/2被测设备可调节步长
- 额定功率 ≥ 1.2倍被测设备额定功率
电压跌落发生装置：
- 能模拟三相对称、相间、单相电压跌落
- 限流电抗器和短路电抗器可调
- 电抗值与电阻值之比 (X/R) ≥ 10
- 三相对称短路容量 ≥ 3倍被测设备额定功率
- 跌落时间与恢复时间 ≤ 20ms
直流电源：
- 电压调节范围覆盖被测设备工作电压范围
- 功率 ≥ 1.2倍被测设备额定功率
- 电压响应时间 ≤ 20ms
- 动态电压瞬变值 ≤ ±10%电压设定值
电池模拟装置：
- 满足直流电源要求
- 能模拟电化学电池充放电特性
- 可设置电池类型、标称电压、容量等参数
直流负载：
- 阻值可调，具备电压电流闭环控制
- 负载电流变化步长 ≤ 0.01A
- 在各电压点允许电流应大于变流器最大电流
- 宜采用无源器件
孤岛模拟负载：
- 阻性、感性、容性负载调节精度 ≤ 0.2%
- 调节步长 ≤ 0.05%额定功率
- 品质因数 $Q_f$ 调整范围 ≥ 1
- 具备三相独立调节功能
温度检测设备：
- 能存储全部温度数据
- 通道数量满足测温点需求
- 测温范围：-20°C～160°C
- 测温精度 ≥ 0.5%
- 采样频率 ≥ 1Hz/s
电磁兼容性测试设备：
- 应满足GB/T17626.2～GB17626.6及GB4824要求

3. 检测项目与检测步骤

3.1 充放电检测

充放电转换时间检测：
- 从90%额定功率充电状态切换至90%额定功率放电状态的最小时间间隔
- 从90%额定功率放电状态切换至90%额定功率充电状态的最小时间间隔
- 计算平均充放电切换时间 $t = \frac{t_1 + t_2}{2}$
直流充电性能检测：
- 测量实际电流值，计算电流误差 $\Delta I = \frac{I_2 - I_{20}}{I_{20}} \times 100%$
恒流充电稳流精度检测：
- 记录负载变化过程中直流电流最大波动值 $I_M$
- 计算稳流精度 $\delta_I = \left[ \left(I_M - I_2 \right)/I_2 \right] \times 100%$
恒流充电电流纹波系数检测：
- 测量纹波有效值系数 $X_{I_{\mathrm{rms}}}$ 和纹波峰值系数 $X_{I_{PP}}$
电压误差检测：
- 测量实际电压值，计算电压误差 $\Delta U = \frac{U_2 - U_{20}}{U_{20}} \times 100%$
恒压充电稳压精度检测：
- 记录负载电流变化过程中输出电压最大波动值 $U_M$
- 计算稳压精度 $\delta_U = \left[ \left(U_M - U_2 \right)/U_2 \right] \times 100%$
恒压充电电压纹波检测：
- 测量纹波有效值系数 $X_{U_{\mathrm{rms}}}$ 和纹波峰值系数 $X_{U_{PP}}$

3.2 并离网切换检测

主动并离网切换检测：
- 从并网切换至离网，再切换回并网，确认是否成功
- 负荷类型为阻感性（PF=0.8）和阻容性（PF=0.8）
被动并网转离网切换时间检测：
- 断开并网开关，测量放电电流达到90%额定电流的时间
- 重复测试于不同负荷功率（100%、30%、60%）
- 负荷类型为阻感性（PF=0.8）和阻容性（PF=0.8）

3.3 效率检测

整流效率检测：
- 计算整流效率 $\eta_1 = \frac{p_{\mathrm{DC}}}{p_{\mathrm{AC}}} \times 100%$
逆变效率检测：
- 计算逆变效率 $\eta_2 = \frac{p_{\mathrm{AC}}}{p_{\mathrm{DC}}} \times 100%$
损耗检测：
- 待机损耗：$P_{\mathrm{backup}} = U_{\mathrm{DC}} \times I_{\mathrm{DC}} + U_{\mathrm{AC}} \times I_{\mathrm{AC}}$
- 空载损耗：$P_{\mathrm{noload}} = U_{\mathrm{DC}} \times I_{\mathrm{DC}}$

3.4 过载能力检测

控制交流侧电压为额定值，电流为110%和120%额定值，保持10min和1min

3.5 电能质量检测

电流谐波检测：
- 测量并计算电流谐波子群总畸变率 $THDS_i = \sqrt{\sum_{h=2}^{50} \left( \frac{G_h}{G_1} \right)^2} \times 100%$
电压谐波检测：
- 在离网运行模式下，连接阻性负载，进行电压谐波检测
电流间谐波检测：
- 测量并计算电流间谐波中心子群的有效值
- 最高频率应达到2kHz
电压间谐波检测：
- 在离网运行模式下，连接阻性负载，进行电压间谐波检测
闪变检测：
- 持续运行检测：测量短时闪变值 $P_{\mathrm{st}}$，计算长时闪变值
- 停机操作检测：测量从100%额定功率切除过程中的闪变值
三相不平衡度检测：
- 并网三相不平衡度：测量负序电流不平衡度
- 离网三相不平衡度：在离网模式下，测量三相电压不平衡度
直流分量检测：
- 测量交流侧电流中的直流分量
输出电压偏差检测：
- 计算输出电压偏差率 $U_{\delta} = \frac{U_{\mathrm{re}} - U_{\mathrm{N}}}{U_{\mathrm{N}}} \times 100%$
输出频率偏差检测：
- 计算频率偏差率 $f_{\delta} = \frac{f_{\mathrm{re}} - f_{\mathrm{N}}}{f_{\mathrm{N}}} \times 100%$
电压动态瞬变值检测：
- 测量突加/突卸负载时的电压波动恢复时间

3.6 功率控制检测

有功功率控制检测：
- 按设定曲线控制有功功率，记录功率变化情况
- 检测有功功率控制精度和响应时间（附录B）
无功功率调节功能检测：
- 测量无功功率输出能力，绘制无功-有功特性曲线
功率因数检测：
- 调节储能变流器功率因数为0.98（超前或滞后）

3.7 电网适应性检测

频率适应性检测：
- 调节电网模拟装置输出频率在49.55Hz～50.45Hz之间，测试变流器的频率适应能力
电压适应性检测：
- 调节电网模拟装置输出电压在86%～109%额定电压之间，测试变流器的电压适应能力

3.8 低电压穿越能力检测

检测准备：
- 按图8连接检测回路
- 模拟三相对称、相间、单相电压跌落
- 跌落点应包含0%和20%电压跌落，其他点在20%～50%、50%～75%、75%～85%三个区间内分布
检测步骤：
- 记录电压跌落前10s到恢复后6s的数据
- 测试不同输出功率下的低电压穿越能力

3.9 保护功能检测

短路保护检测：
- 检测相线与相线、相线与中性线、相线与地线之间的短路保护
极性反接保护检测：
- 检测直流输入极性反接时的保护功能
直流过欠压保护检测：
- 测试直流过压和欠压时的保护动作值及时间
离网过流保护检测：
- 模拟过流情况，测试保护动作值及时间
过温保护检测：
- 方法一：通过加热温度检测元件，测试过温保护
- 方法二：降低过温保护限值，验证温度传感器有效性
交流进线相序保护检测：
- 检测相序反接时的保护功能
通讯故障保护检测：
- 模拟通讯故障，测试变流器是否能可靠告警
冷却系统故障保护检测：
- 风冷：堵住或断开风扇，测试异常情况
- 水冷：停止或限制冷却液系统，测试异常情况

3.10 电磁兼容性检测

静电放电抗扰度检测：
- 接触放电6kV，空气放电8kV
- 测试端口：外壳整体
- 放电次数：正负极性各10次，间隔≥1s
- 性能判据：B
电快速瞬变脉冲群抗扰度测试：
- 试验电压：±2kV（电源线），±1kV（信号线）
- 重复频率：100kHz
- 持续时间：1min
- 性能判据：B
射频电磁场辐射抗扰度测试：
- 频率范围：80MHz～1000MHz
- 试验场强：10V/m（非调制）
- 正弦波1kHz，80%幅度调制
- 测试端口：外壳整体
- 天线极化方向：水平和垂直
- 性能判据：A
浪涌（冲击）抗扰度测试：
- 试验电压：±2kV（共模），±1kV（差模）
- 重复频率：每分钟一次
- 试验次数：正负极性各5次
- 性能判据：B
射频场感应的传导骚扰抗扰度测试：
- 频率范围：0.15MHz～80MHz
- 试验场强：10V/m（非调制）
- 正弦波1kHz，80%幅度调制
- 扫描频率：≤1%
- 性能判据：A
发射测试：
- 传导发射：测试频段150kHz～30MHz，测试端口为输入输出电源端口、信号线
- 辐射发射：测试频段30MHz～1000MHz，测试端口为外壳整体
- 测试限值参照GB4824组A类或B类