磁约束聚变大电流变流系统集成测试要求

磁约束聚变大电流变流系统集成测试要求

国家标准 GB/T39226一2020 磁约束聚变大电流变流系统 集成测试要求 Requirementsontheintegratedtestforhighpoerconvertersystemof magneticconfinementfusion 2020-11-19发布 2021-06-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB/39226一2020 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 ，， 集成测试的要求 测试方法及流程 附录A资料性附录十二脉波、四象限运行变流器单元的结构示意图
GB/39226一2020 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由全国核能标准化技术委员会(SAC/TC58)提出并归口 本标准起草单位:科学院等离子体物理研究所,荣科恒阳整流技术有限公司、华中科技大学 本标准主要起草人:高格、张秀青、傅鹏、周奇、张明
GB/39226一2020 磁约束聚变大电流变流系统 集成测试要求 范围 本标准规定了磁约束聚变大电流变流系统集成的测试项目、测试条件、测试方法/流程及合格判定 准则 本标准适用于使用晶闸管的大于10kA的磁约束聚变大电流变流系统的集成测试 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/T2900.332004电工术语电力电子技术 GB:/T3859.1一2013半导体变流器通用要求和电网换相变流器第11部分;基本要求规范 GB/T3859,32013 半导体变流器通用要求和电网换相变流器第13部分:变压器和电抗器 GB/T12325电能质量供电电压偏差 GB/T12326电能质量电压波动和闪变 GB/T14549电能质量公用电网谐波 GB/T15543电能质量三相电压不平衡 术语和定义 GB/T2900.33一2004界定的以及下列术语和定义适用于本文件 为了便于使用,以下重复列出了 GB/T2900.332004中的一些术语和定义 3.1 磁约束聚变mgnetieconfinementfusiom 利用强磁场将高温度和高密度等离子体约束足够长的时间而产生的核聚变反应 3.2 交流/直流变流器a.e./d.c.converter 用于整流或逆变,或既可以整流也可以逆变的电力电子变流器 3.3 半导体变流器semieonduetorconverter 使用半导体阀器件的电力电子变流器 [GB/T2900.332004,定义551-12-42] 3.4 集成测试integratedtest 对由半导体变流器、整流变压器、直流开关和控制器等部件组成的一个完整的变流系统进行的性能 测试
GB/T39226一2020 3.5 电流闭环控制 currentclosed-loopcontrol 使用半导体阀器件的电力电子变流器 以变流器的实际输出电流为反馈信号和参考电流相比较 对差值电流进行放大,使用放大的结果来控制变流器的触发角,以使输出电流跟踪参考电流的控制 方式 3.6 电压阶跃volta tagestep 电压值从一个值跳变到另一个值 3.7 桥臂bridge arm 在由桥式联结变流器的一侧向另一侧传送电力的阀臂,阀臂的一端连接交流电路的相端子,另一端 连接直流端子 3.8 触发triggering 使擎住阅器件或由其构成的臂实现开通的控制动作 [GB/T2900.332004,定义551-16-61] 3.9 触发延迟角trigerdelayangle 相控时,触发脉冲滞后于基准点的时间间隔,以电角度表示 [GB/T2900.33一2004,定义551-16-33 3.10 换相失败 commutatiomfailure 换相时,电流未能由导电臂转移到后继导电臂的现象 [GB/T2900.33一2004,定义551-16-59 3.11 六脉波 sixpulse 在一个基本周期内,在桥臂之间对称而不是同时发生的直接或非直接的换相次数为6 3.12 十二脉波 twelvepulse 在一个基本周期内,在桥臂之间对称而不是同时发生的直接或非直接的换相次数为12 3.13 半导体开关seminduetorswiteh 使用半导体阀器件的电力电子开关 [GB/T2900.332004,定义551-13-05] 3.14 外旁通 externalbypass 在变流器的外部,可以为负载电流提供续流路径的一种半导体开关 3.15 单变流器singleconverter -种电流型可逆交流/直流变流器,其直流电流只有一个方向 [GB/T2900.332004,定义551-12-38]
GB/39226一2020 3.16 四象限变流器fourquadramt c0nverter -种交流/直流变流器或直流变流器,与电流方向和电压方向均可改变相联系,直流功率的流动有 两个可能的方向 GB/T2900.332004,定义551-12-36] 3.17 六脉波变流桥sixpulsecomverterbridge 输出电压为六脉波的三相全控桥式变流器 注此处变流器的定义仅适用于本标准 3.18 volta 电压响应 ageresponse 在外加阶跃电压作用的激励下,变流器输出电压对激励信号的响应 3.19 环流运行 circulatingcurrentoperation 在四象限运行的变流器单元中一个正向变流桥和一个反向变流桥同时运行,在维持负载电流的同 时,在变流器单元内部形成回路,以利于负载电流在零点附近能够平滑过渡 3.20 单桥运行singlebridgeoperatiom 在多桥系统中,仅一个变流桥投人运行,其余变流桥被脉冲封锁 3.21 并联运行paraleloperation 两个或两个以上变流桥的输出端以并联方式连接,运行时各变流桥等额分担负载电流 3.22 电流不均衡度 currentimbalancefaetor 两个变流桥并联运行时,输出电流之差的绝对值与输出电流的平均值之比 3.23 tolerance 容许偏差 测量值与规定值之间的允许差值与规定值之比 3.24 均流系数eurentsharingceficiemt 各并联半导体器件承载的平均电流之和的平均值与所有并联半导体器件中承担电流最大的器件承 载的平均电流之比 集成测试的要求 4.1概述 4.1.1测试应在与实际运行条件等效的电气条件下进行 如果测试条件不具备,对应的组件和设备应 在证实满足规定性能的条件下进行 4.1.2除非另有协议约定,交流供电电压和测试电压应为工频电压 4.1.3变流系统的子系统或其组成部件应在集成前通过符合性测试 4.1.4测试电压、测试电流和触发角的容许偏差不超过表1的规定值 4.1.5磁约束聚变大电流变流系统通常采用模块化结构 四象限变流系统通常采用十二脉波、四象限 变流器单元为基本模块,其结构示意图如图A.1所示 在四象限变流器单元中,输出电流与参考电流
GB/T39226一2020 方向一致的变流桥为正向变流桥,输出电流与参考电流方向相反的变流桥为反向变流桥 表1容许偏差 参数 最大容许偏差 电流 土5% 直流电压 士3% 触发角 士1" 4.2测试条件 4.2.1环境条件 测试推荐在以下条件下进行: 温度:5C一35C; a b) 相对湿度;45%~75%,或最高以不出现凝露为准; 气压;86kPa一106kPa c 4.2.2供电电网 磁约束聚变大电流变流系统集成测试的供电电网要求如下 供电电网容量应足以提供被测大电流变流系统输出的额定电流和额定带载电压; 系统漏抗应满足变流器各种运行模式的需求; 电压频率应为50Hz,电力系统正常运行条件下频率偏差限值为士0.2Hz; 交流输出电压应满足被测磁约束聚变大电流变流系统交流输人电压范围的要求; -供电电压正、负偏差绝对值之和应符合GB/T12325的规定; 电压的波动和闪变应符合GB/T12326的规定; 总谐波畸变率应符合GB/T14549的规定; -供电电压的三相不平衡度应符合GB/T15543的规定 4.2.3测试负载 基于磁约束聚变大电流变流系统负载的特殊性,用于集成测试的负载应是能够模拟被测变流系统 集成测试的电感 注:无外接负载的空载测试除外,其实际测试负载是电阻 4.3测试项目 表2规定了集成测试包含的所有测试项目 4.4确定合格判定标准值 根据用户提供的参数,分析变流系统在各种运行模式下的触发角范围,输出电压能力以及电流 纹波 基于分析结果提出各种运行模式的测试要求,规定测试结果合格判定的标准值
GB/39226一2020 表2测试项目一览表 序号 试验项目 单变流器 四象限变流器 章条号 外观检查 5. 绝缘电阻测量 5.2 控制器测试 5.3 无外接负载的空载测试 5. 轻载测试 5.5 六脉波变流桥全电流测试 5.6 5," 电压响应测试 5.8 环流运行测试 并联运行测试 5.9 10 四象限运行测试 5.10 11 额定电流测试 5.ll 外旁通保护测试 12 5.12 温升测试 13 5.13 注，除非另有协议标示“”的项目是必选的测试项目;标示“()”的项目只在合同要求时进行;标示“A"的项 目仅存在并联结构的变流系统要求进行;标示“"的项目是不要求的测试项目 测试方法及流程 5.1外观检查 5.1.1检查方法及流程 依次目视检查变流系统各组成部件的外观 依照接线图检查变流系统的回路连接 5.1.2合格判定准则 如果检查结果满足以下条件,则认为外观检查合格 a)变流系统各组成部件表面均清洁无污物、且没有裂痕和变形 b)各组成部件之间连接正确 5.2绝缘电阻测量 5.2.1测量方法及流程 -2013中7.2.31适用,并补充如下内容 GB/T3859.1一 用至少500V的兆欧表测量变流系统主回路与地之间的绝缘电阻 测试时,应断开接地电阻器(如有) 5.2.2 合格判定准则 如果测量结果满足以下条件,则认为绝缘电阻测量合格
GB/T39226一2020 电压U/区不超过1000V时,绝缘电阻不得小于1MQ a b) 电压Uu/区超过1000V时,绝缘电阻应大于1000Q/V 5.3控制器测试 5.3.1同步信号测试 5.3.1.1测试方法及流程 测试方法及流程如下 a 在不同触发角如15"，30"，60"，90"和135)下,同时检测变流桥的同步信号和控制器的输出 脉冲信号; b)触发信号与同步信号之间的时间差换算成电角度 5.3.1.2合格判定准则 如果触发角的测量值与预设值的偏差不超过士1,则认为同步信号测试合格 5.3.2脉冲封锁测试 5.3.2.1测试方法及流程 测试方法及流程如下 选择单桥运行模式,运行控制程序,记录各变流器桥臂上的脉冲指示灯和脉冲封锁指示灯; a b 选择环流运行模式(如有),运行控制程序,记录各变流器的脉冲指示灯和脉冲封锁指示灯; c 选择正向并联运行模式(如有),运行控制程序,记录各变流器的脉冲指示灯和脉冲封锁指 示灯; d 选择反向并联运行模式(如有),运行控制程序记录各变流器的脉冲指示灯和脉冲封锁指 示灯 5.3.2.2 合格判定准则 如果测试结果满足以下条件,则认为脉冲封锁测试合格 单桥运行模式,仅运行变流器的脉冲指示灯亮,未运行变流器的脉冲被封锁 a b) 环流运行模式如有),仅参与环流运行的正向变流桥和反向变流桥的脉冲指示灯亮,不参与环 流运行的变流器脉冲被封锁 正向并联运行模式(如有),正向变流桥的脉冲指示灯亮.反向变流桥的脉冲被封锁 c 反向并联运行模式(如有),反向变流桥的脉冲指示灯亮,正向变流桥的脉冲被封锁 d 5.3.3设备状态监测测试 5.3.3.1测试方法及流程 在变流系统的设备状态输人端模拟输人数字信号,确认控制器监控界面的状态显示与各设备的实 际状态一致 测试流程如下 依次在变流系统各设备状态输人端模拟输人数字信号; a b 记录控制器监控界面上对应设备的状态显示; 改变设备输人状态,记录控制器监控界面上对应设备的状态显示 c
GB/39226一2020 5.3.3.2合格判定准则 如果测试结果满足以下条件,则认为脉冲封锁测试合格 设备状态显示应与其输人状态一致 a b 设备状态显示应随着设备输人状态的改变而改变 5.3.4模拟故障测试 5.3.4.1测试方法及流程 在变流系统的故障信号输人端,模拟输人故障信号,变流系统应对各种故障做出正确响应,响应方 式依据技术要求 测试流程如下 在故障信号输人端,模拟输人故障信号,其中信号包括:水温、水压、水流量、整流变压器瓦斯状 态、整流变压器压力释放状态、,变流桥快熔状态、外旁通状态等; b 记录状态显示界面中对应故障显示灯是否与输人信号匹配,故障时,对应状态显示红灯,正常 时,对应状态显示绿灯; 运行控制程序,拔掉控制器的通信网线,记录系统是否报通信故障 d 运行控制程序,在过电压信号输人端模拟输人过电压信号,记录系统是否过电压报警; 运行控制程序,在过电流信号输人端模拟输人过电流信号,记录系统是否过电流报警 5.3.4.2合格判定准则 如果测试结果满足以下条件,则认为模拟故障测试合格 对于水系统故障、整流变压器瓦斯故障、整流变压器压力释放故障、变流桥快熔故障、外旁通故 障,状态显示灯红色表示故障,绿色表示正常 b)在控制程序运行过程中拔掉控制器的通信网线,系统应报通信故障 系统运行中,发生过电压信号时,系统应过电压报警 c d 系统运行中,发生过电流信号时,系统应过电流报警 5.3.5网络通信测试 5.3.5.1测试方法及流程 当变流系统的控制器与其他系统之间有通信时,应对变流系统的控制器进行通信测试， 在建立通信关系的两个系统之间发送和接收数据,利用发送的数据包数量和接收的数据包数量计 算数据丢包率,利用发送数据包的时间与接收到数据包的时间计算接收廷迟. 测试流程如下 在控制程序中,从数据发送方以1kHz的发包率发送数据包,连续运行控制程序 a 以固定的统计周期如3600s),统计数据发送方发送的数据包数量和数据接收方接收到的数 b 据包数量,同时统计数据发送方发送数据的时间和数据接收方接收到数据的时间 利用式(1)计算数据丢包率 N，一N L，= N， 式中 数据丢包率; N 发送的数据包数量;
GB/T39226一2020 N -接收的数据包数量 d)计算接收延迟,即数据接收方接收到数据的时间与数据发送方发送数据的时间之差 5.3.5.2合格判定准则 数据丢失率和接收延迟应在规定的限值范围内,除非另有协议,测试结果应满足以下条件,认为网 络通信测试合格: 数据丢失率应小于1/10'; a D)接收延迟应小于1 mS 5.4无外接负载的空载测试 5.4.1测试方法及流程 无外接负载的空载测试是后续测试的前提,其测试方法及流程如下 a 被测变流系统接人额定输人电压; 各变流桥触发角分别设为60",30,15",依次进行空载测试 b 记录变流桥输出电压 c 合格判定准则 5.4.2 如果测试结果满足以下条件,则认为空载测试合格 变流桥输出电压应为六脉波 a) b)空载测试的实际负载是大电阻,变流桥输出电压与触发角之间应满足式(2)关系 U，=1.35U,cosa 式中 U 变流桥输出电压的平均值; U 变流桥交流输人电压的线电压有效值 变流桥的触发角 5.5轻载测试 5.5.1测试方法及流程 轻载测试是后续测试的前提采用外接的感性假负载 轻载测试方法及流程如下 确认空载测试合格 a b采用开环控制,变流桥以固定触发角运行,测试电流不超过变流桥额定电流的10% 运行结 束查看变流桥输出电压波形,确认变流桥、监控系统、测量设备和采集系统应在开环控制下运 行正常 采用闭环控制,对变流桥进行轻载测试,测试电流不超过变流桥额定电流的1/3 运行结束查 看变流桥输出电压和电流波形,确认变流桥在闭环控制下运行是否正常 5.5.2合格判定准则 如果试验结果满足以下条件,则认为轻载测试合格 在开环控制下,变流桥输出六脉波,不能有换相失败或任何故障报警现象; a b 在闭环控制下,变流桥输出六脉波,不能有换相失败或任何故障报警现象，且输出电流能够跟 踪预设电流波形 除非另有协议,输出电流与预设电流的偏差不超过预设电流的3%
GB/39226一2020 5.6六脉波变流桥全电流测试 5.6.1测试方法 六脉波变流桥全电流测试宜在额定交流电压下进行 若无法满足额定交流输人电压条件,则输人 电压应保障变流桥可以输出额定连续直流电流 半导体器件并联连接时,由于各器件正向电压或通态电压的差异、开通时间的差异和触发延迟角的 差异,可能引起其承载的电流分配不均衡 对于桥臂中使用并联半导体器件的变流桥,应检查额定电流 下各桥臂的均流系数 并联半导体器件的均流系数按式(3)计算 3 /n,x1o" K，= 式中: 各并联半导体器件承载的平均电流之和; " 并联半导体器件的数量; n， 1！ 所有并联半导体器件中,承担电流最大的半导体器件承载的平均电流 5.6.2测试流程 测试流程如下 确认空载测试和轻载测试均合格 aa b 采用电流闭环控制,对变流桥进行半额定电流测试 运行结束查看变流桥输出电压和电流波 形,确认变流桥及其辅助设备运行是否正常 对于桥臂中使用并联半导体器件的变流桥,计算半额定电流下的桥臂均流系数 d 采用电流闭环控制,对变流桥进行全电流测试,测试电流为被测变流桥额定电流 运行结束查 看变流桥输出电压和电流波形,确认变流桥能否在额定电流下正常运行 对于桥臂中使用并联半导体器件的变流桥,计算额定电流下的桥臂均流系数 5.6.3合格判定准则 如果试验结果满足以下条件,则认为六脉波变流桥全电流测试合格 测试过程中,不出现任何故障报警现象; a b 变流桥输出六脉波,没有换相失败现象; 变流桥输出电流能够跟踪预设电流波形,除非另有协议,输出电流与预设电流的偏差不超过预 设电流的3%; d 均流系数不低于设计要求值 5.7电压响应测试 5.7.1测试方法 采用电压开环控制,给变流桥施加对称的阶跃电压控制信号,检测变流桥对阶跃电压信号的响应速 度 阶跃电压的幅值以及电压响应时间限值由技术条件规定 对于额定电流的电压响应测试,可先采用电流闭环控制,变流桥电流达预设稳态后,再转换成电压 开环控制,使负载电流达到额定值,从而实现额定电流的电压响应测试
GB/T39226一2020 5.7.2合格判定准则 如果变流桥在对称的全电压范围内的电压响应时间满足设计要求,则认为电压响应测试合格 5.8环流运行测试 5.8.1测试方法及流程 环流运行测试的方法及流程如下 确认空载测试和轻载测试均合格 a b稳态环流测试 采用电流闭环控制,为变流系统预设图1所示的电流波形,检测变流系统的稳态环流 运行; 运行结束应查看变流系统的输出电流波形 若输出电流大于0,则反向变流桥输出电流 应为环流,正向变流桥提供负载电流和环流;若输出电流小于0,则正向变流桥输出电流 为环流,反向变流桥提供负载电流和环流;若输出电流等于0,则正向变流桥和反向变流 桥的输出电流相等,在变流系统内部形成环流回路 负载电流在零点附近应平滑过渡 l/kA 说明" I 负载电流; tt， 对应四个变流器桥的输出电流 稳态环流测试的预设电流波形 固定触发角的动态环流测试 固定一个变流桥的触发角,根据环流控制算法调节另一个变流桥的触发角,以检测变流系 统在固定触发角下的环流运行特性 依次检测在不同触发角(如45",60*,75",90"和120)下的动态环流运行,在不同触发角下 的环流值都应满足规定的设计要求 电压阶跃的动态环流测试 d 一个变流桥按照预设的阶跃电压运行,根据环流控制算法调节另一个变流桥的输出电压 以检测变流系统在电压阶跃过程中的动态环流特性; 运行结束应查看各变流桥输出电流和电压波形 在电压突变的过程,环流控制不能失控 5.8.2 合格判定准则 如果测试结果满足以下条件,则认为环流运行测试合格 输出负载电流与预设电流偏差应在士3%范围内,电流纹波应不超过5% a b)在稳态环流过程中,环流值及环流纹波应满足设计要求; 10
GB/39226一2020 变流系统在不同触发角下输出的环流值和环流纹波均应满足设计要求 c d)在电压突变的动态环流运行中,环流控制不能失控,即环流值不能为0; 负载电流在零点附近应能够平滑过渡,不能出现控制死区 e 5.9并联运行测试 5.9.1测试方法及流程 并联运行测试的方法及流程如下 确认空载测试和轻载测试均合格 a 稳态并联测试 b 采用电流闭环控制,为变流系统预设图2所示的电流波形,进行并联运行试验,检测变流 1 系统的稳态并联运行特性; 从并联运行的最小电流开始测试,按照电流增加的顺序依次对变流系统进行稳态并联测 22 试,直到测试电流达到变流系统的额定电流 每次测试电流的增加幅值不超过额定电流 的20% 固定触发角的动态并联测试: 固定一个变流桥的触发角,根据并联控制算法调节另一个与其并联变流桥的触发角,以检 测变流系统在固定触发角下的并联运行特性 依次检测不同触发角(如30",45",60'、75",90"和120')下的动态并联运行,并联变流桥的 不均衡度应在规定的限值范围内 1.kA .kA ts 正向变流桥 反向变流桥 a b 说明: -测试电流; 额定电流; -时间 t1t 图2稳态并联运行的预设电流波形 d 电压阶跃的动态并联测试: 一个空流桥按照预设的阶跃电压运行,根据并联控制算法调节另一个与其并联变流桥的 输出电压,以检测变流系统在电压阶跃过程中的动态环流特性; 运行结束应查看各变流桥输出电流和电压波形,在电压突变的过程,并联控制不能失控 5.9.2合格判定准则 如果测试结果满足以下条件,则认为并联运行测试合格 在稳态并联运行中,变流系统的输出电流应能够跟踪预设电流,各变流桥输出电压均为六脉 a 波,并联变流桥共同承担负载电流,并联变流桥的电流不均衡度应在规定的限值范围内 除非 另有协议,并联变流桥的电流不均衡度不超过10% 1
GB/T39226一2020 b 变流系统在不同触发角下并联运行时,各变流桥均输出六脉波,并联变流桥输出电流的不均衡 度应在规定的限值范围内 在电压突变的动态并联运行中,变流桥不能出现换相失败或任何其他故障报警现象 5.10四象限运行测试 5.10.1测试方法及流程 四象限运行测试的方法及流程如下 a 确认六脉波桥全电流测试、环流运行测试和并联运行测试均合格 b 半额定电流的四象限运行测试: 采用电流闭环控制,预设图3波形所示的电流波形,对变流系统进行半额定电流的四象 限运行测试 22 运行结束查看变流系统的输出电流和电压波形,确认变流系统在半额定电流下的环流运 行、单桥运行以及并联运行均正常 如果运行异常,则停止试验,排查故障 33 测试电流提高到额定电流的60%,继续四象限运行测试 60%额定电流的四象限运行测试: 1 采用电流闭环控制,预设图3波形所示的电流波形,对变流系统进行四象限运行测试 若变流系统在60%额定电流下的四象限运行正常,则测试电流提高到额定电流的80%、 22 继续测试,否则停止测试、排查故障 80%额定电流的四象限运行测试 d 采用电流闭环控制,预设图3波形@所示的电流波形,对变流系统进行四象限运行测试 1！ 若变流系统在80%额定电流下的四象限运行正常,则测试电流提高到额定电流、继续测 2 试,否则停止测试、排查故障 1AA 0.8 0.6/a 0.5 -0.i -0.6 -0.8 说明: 额定电流 I -时间 图3四象限运行测试的预设电流波形 采用电流闭环控制,预设图3波形所示的电流波形,对变流系统进行额定电流的四象限运 行测试 12
GB/39226一2020 5.10.2合格判定准则 如果测试结果满足以下条件,则认为四象限运行测试合格 变流系统及其辅助设备应能够在额定电流下进行四象限运行,不能出现换相失败或其他故障 a 报警现象 在环流运行阶段,负载电流在过零处应平滑过渡,不能出现零电流的控制死区,环流值以及环 b 流纹波应满足设计要求 在单桥运行阶段,变流系统输出六脉波,输出电流应跟踪预设电流波形,其偏差不超过士3% d 在并联运行阶段,变流系统输出十二脉波,并联变流桥的电流不均衡度应在规定的限值范围内 除非另有协议,并联变流桥的电流不均衡度不超过10%). 5.11额定电流测试 5.11.1测试方法及流程 额定电流测试的方法及流程如下 正向变流桥的额定电流测试 a 采用电流闭环控制,为变流系统预设图4a)所示的电流波形,进行正向变流桥的额定电流 1 测试; 当电流达到额定值且稳定之后,每隔一定时间间隔(如15 ),检测正向变流桥的关键 22 min 部位是否产生局部过热现象(温度超过表3规定的限值),如果有局部过热现象,则立即终 止测试; 33 如果正向变流桥在其额定电流下正常运行达1h,可结束测试 5 反向变流桥的额定电流测试: 采用电流闭环控制,为变流系统预设图4b)所示的电流波形,进行反向变流桥的额定电流 测试; 当电流达到额定值且稳定之后,每隔一定时间间隔(如15min),检测反向变流桥的关键 部位是否产生局部过热现象(温度超过表3规定的限值),如果有局部过热现象,则立即终 止测试; 33 如果反向变流桥在其额定电流下正常运行达1h,可结束测试 .kA .AA a 正向变流桥 反向变流桥 说明 额定电流 I由 电流上升到额定电流的时间 图4额定电流测试的预设电流波形 13
GB/T39226一2020 表3局部过热的温度限值 铝排 铜排 RC回路电阻 软连接 95 60 65C 70C 5.11.2合格判定准则 如果测试结果满足以下条件,则认为变流系统额定电流测试合格 测试中,变流系统及其辅助设备应在额定电流下正常运行,不能出现换相失败或其他故障报警 a 现象; b)测试中,变流系统的所有电气设备及其连接均不能产生局部过热现象 c 额定电流运行阶段,并联变流桥(如有)的电流不均衡度应不超过10% 5.12外旁通保护测试 5.12.1测试方法及流程 应在额定交流输人电压和额定直流输出电流的条件下验证外旁通为负载电流提供续流回路的 能力 外旁通保护测试方法及流程如下 交流输人电压调至额定值; a) b 采用电流闭环控制,为变流系统预设电流波形如图4所示,变流系统按照给定的电流波形 运行 当测试电流达到额定值且稳定之后,变流桥由整流模式转为逆变模式,并触发外旁通,负载电 流由变流桥向外旁通转移; 如果外旁通以脉冲方式工作,则外旁通耐受负载电流时间达到要求后,应设法将外旁通电流降 d 到零 注:外旁通承载负载电流的时间由设计要求确定 合格判定准则 5.12.2 姐果割试结果满足以下条件,则认为外旁通保护测试合格 测试过程中,变流系统不应出现换相失败或其他任何故障报警现象; a b) 外旁通一旦被触发导通,负载电流立即由变流桥向外旁通转移 外旁通应能够承载额定的负载电流 c 5.13温升测试 5.13.1测试方法及流程 温升测试方法及流程如下 a)布置测温元件 测试之前,应在变流系统各组成部件的可能温度最高的位置安装测温元件,并在其周围1m的范 围内布置2个3个环境测温点 b 记录各温度测量点的初始温度 c 变流系统在其额定电流下连续运行: 在额定交流输人电压的条件下,采用电流闭环控制,为变流系统预设图4所示的电流波形,变流系 14
GB/39226一2020 统在其额定电流下连续运行 d)记录各温度测量点的温度: 当测试电流达到额定值后,每隔一定时间间隔(如15min)记录一次各测温点的温度,以及冷却系 统(如有)的进出口温度、压力和流量 并检测测温点以外的可能高温部位的温度,确认变流系统中是否 存在局部过热现象温度超过表3规定的限值) 判断温度是否达到稳态: 如果温度每小时变化不超过1K,则认为温度达到稳态,可结束测试 fD 计算稳态温度 取最后1内测量温度的平均值为其稳态温度 对于环境,环境测温点最后1h内的温度变化应不超过3K,取各环境测温点最后1h内测量数据 的平均值为稳态时的环境温度 g 利用式(4)计算各组成部件的关键部位的温升 AT=T T 式中: AT 各组成部件关键部位的温升; 各组成部件关键部位的稳态温度; -稳态时的环境温度 T h》计算环境温升,即稳态时的环境温度与初始环境温度之差 如有以下情况,应立即终止测试 1)发生局部过热现象; 环境温升超过10K: 2 3)变流系统在额定电流下连续运行8h,温度仍未达到稳态 5.13.2合格判定标准 如果测试结果满足以下条件,则认为变流系统温升测试合格 测试中,变流系统各组成部件及其连接回路均不能出现局部过热现象 aa b)变流系统各组成部件关键部位的温升应不超过表4规定的限值 表4温升限值 温升限值 部件或部位 K 变流器半导体器件的有效结温和外壳温升 按照设计要求 变流器半导体器件与导体连接处 裸铜 45 5 锡镀层 银镀层 70 母排(非连接处 35 铝 25 整流变压器(绕组 65 袖浸式 干式 60 15
GB/T39226一2020 表4续 温升限值 部件或部位 70 直流电抗器 直流隔离开关(操作时不触及部件 金属的 40 非金属的 50 绕组温升限值60K只适用于温度等级A的干式变压器,温度等级非A的变压器应按照GB/T3859.3一2013 中表2规定的温升限值 16
GB/39226一2020 录 附 A 资料性附录 十二脉波、四象限运行变流器单元的结构示意图 十二脉波,四象限运行变流器单元是构成四象限变流系统的基本模块,其结构示意图如图A.1所 示,由整流变压器、反并联连接及并联连接的变流器模块、直流电抗器、外旁通、直流隔离开关及其控制 系统组成,具有环流运行、单桥运行以及并联运行多种运行模式 在四象限运行变流器单元中,输出电流与参考电流方向一致的变流桥称为正向变流桥如图A.1l 的cU和cU.),输出电流与参考电流方向相反的变流桥称为反向变流桥(如图A.1的cU 和cU,) Ds 整流变 本 剽 家 交流输入 cU CU cU. cU 电源 控制器 说明 CUCU -六脉波变流桥; 环流电抗器 I DS -直流隔离开关; 对应四个变流器桥的输出电流 1i~1 I -负载电流 图A.1十二脉波、四象限运行变流器单元的示意图

磁约束聚变大电流变流系统集成测试要求GB/T39226-2020

磁约束聚变技术是一种可持续且清洁的能源来源，目前正在得到越来越多的关注和研究。而磁约束聚变大电流变流系统则是磁约束聚变装置中的核心部件之一。为保证该系统的正常运行，需要对其进行集成测试。GB/T39226-2020就是针对磁约束聚变大电流变流系统集成测试所制定的标准。

该标准主要包括测试程序、测试方法和测试要求三个方面。在测试程序方面，该标准规定了测试应当按照一定的顺序进行，以确保测试结果的准确性和有效性。在测试方法方面，该标准详细描述了各类测试的具体方法，包括静态和动态测试、电气参数测量等内容。在测试要求方面，该标准要求测试应当满足一定的标准和指标，以保证系统的安全性、可靠性和稳定性。

磁约束聚变大电流变流系统集成测试是磁约束聚变装置建设和开发的重要环节之一。通过遵循GB/T39226-2020所规定的要求，可以保证测试结果的准确性和有效性，同时也可以为磁约束聚变技术的发展做出贡献。

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磁约束聚变大电流变流系统集成测试要求

2022/7/19 23:13:08 现行