《T CPSS 1011-2023-電弧爐用柔性直流電源裝置技術(shù)規(guī)范》

T/CPSS1011—2023

電弧爐用柔性直流電源裝置技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了電弧爐用柔性直流電源裝置（以下簡(jiǎn)稱柔性直流電源裝置）的術(shù)語(yǔ)和定義、使用條件、

系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)計(jì)原則、技術(shù)要求、試驗(yàn)要求及方法、檢驗(yàn)規(guī)則、運(yùn)維及檢修要求、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和

貯存。

本文件適用于功率等級(jí)兆瓦級(jí)及以上，能滿足冶金行業(yè)直流電弧爐冶煉工況要求的高可靠、高穩(wěn)定、

高能源轉(zhuǎn)化效率供電的高功率柔性直流電源裝置。

本文件中所述柔性直流電源裝置，采用以絕緣柵雙極型晶體管（InsulateGateBipolarTransistor—

IGBT）為代表的全控型功率半導(dǎo)體器件。

本文件不適用于冶金行業(yè)以晶閘管等非全控器件為元器件的大功率直流電源裝置。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T2423.1—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)A：低溫

GB/T2423.2—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)B：高溫

GB/T2423.3—2016環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Cab：恒定濕熱試驗(yàn)

GB/T2423.5—1995電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)Ea和導(dǎo)則:沖擊

GB/T2423.10—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fc：振動(dòng)(正弦)

GB/T2900.33—2004電工術(shù)語(yǔ)電力電子技術(shù)

GB/T3859.1—2013半導(dǎo)體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-1部分：基本要求規(guī)范

GB/T3859.2—2013半導(dǎo)體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-2部分：應(yīng)用導(dǎo)則

GB/T4208外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）

GB/T4879防銹包裝

GB/T5048防潮包裝

GB/T5959.1—2019電熱和電磁處理裝置的安全第1部分:通用要求

GB/T10067.2—1988電熱設(shè)備基本技術(shù)條件煉鋼電弧爐

GB/T12325電能質(zhì)量供電電壓偏差

GB/T12668.501—2013調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)第5-1部分：安全要求電氣、熱和能量

GB/T13306標(biāo)牌

GB/T13384機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件

GB/T14549電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波

GB/T15543電能質(zhì)量三相電壓不平衡

GB/T15945電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差

GB/T16935.1低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合第1部分：原理、要求和試驗(yàn)

GB/T17626.17—2005電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)直流電源輸入端口紋波抗擾度試驗(yàn)

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GB/T17626.29—2006電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)直流電源輸入端口電壓暫降、短時(shí)中斷和電

壓變化的抗擾度試驗(yàn)

GB/T21560.3低壓直流電源第3部分：電磁兼容性（EMC）

GB/T37429—2019電弧爐工序能效評(píng)估導(dǎo)則

NB/T41007—2017交流電弧爐供電技術(shù)導(dǎo)則供電設(shè)計(jì)

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T2900.33—2004、GB/T10067.2—1988、GB/T37429—2019和NB/T41007—2017界定的以

及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

電弧爐變壓器electricarcfurnacetransformer

電弧爐變壓器指用于各種金屬、礦石冶煉、熱處理、制取合金、電渣回爐等電弧爐的供電電源，其

作用是將變壓器一次側(cè)高達(dá)10kV～110kV的高壓，通過(guò)降壓變壓器將一次側(cè)電壓降低到100V～1200

V后輸出，提供電弧爐冶煉所需的大電流。

3.2

柔性直流電源裝置flexibleDCpowersupply

采用IGBT等全控型半導(dǎo)體器件和高頻調(diào)制技術(shù)進(jìn)行交流-直流變換的電能變換裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)全

控型半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的寬度、頻率及相位控制輸出端電壓、電流和功率。

3.3

整流單元AC-DCconverterunit

一種將交流電能變換成負(fù)載所需直流電能的電力電子變換裝置，可為不控整流、全控整流等。

3.4

直流變換單元DC-DCconverterunit

一種將直流電能變換成負(fù)載所需直流電壓、直流電流可控的電力電子變換裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)全控型半

導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的寬度、頻率及相位控制輸出端的電壓、電流和功率。

3.5

均流不平衡度currentunbalancedegree

K

柔性直流電源裝置中，有多個(gè)直流變換單元并聯(lián)輸出以滿足負(fù)載所需的大電流要求，均流不平衡度

K是對(duì)直流變換單元間通流差異的一種量化描述，以百分?jǐn)?shù)表示。

|Ii-Im|

Ki=×100%················································（1）

Im

式中：

Ki——柔性直流電源裝置中第i個(gè)直流變換單元的均流不平衡度；

Ii——柔性直流電源裝置中第i個(gè)直流變換單元實(shí)際輸出的電流（平均值），單位為安培（A）；

Im——柔性直流電源裝置中所有并聯(lián)直流變換單元實(shí)際輸出電流的平均值，單位為安培（A）。

3.6

功率因數(shù)powerfactor

cosφ

用電設(shè)備輸入側(cè)有功功率與視在功率的比值。

P

cos=·····················································（2）

S

2????

T/CPSS1011—2023

式中：

P——用電設(shè)備輸入側(cè)計(jì)量所得有功功率，單位為瓦特（W）；

S——用電設(shè)備輸入側(cè)計(jì)量所得視在功率，單位為伏安（VA）。

3.7

電壓諧波總畸變率totalharmonicdistortionofvoltage

THDu

電壓中各次諧波成分的方均根值與基波電壓成分之比，以百分?jǐn)?shù)表示。

∞2

h=2Uh

THDu=×100%············································（3）

?∑U1

式中：

Uh——電壓中第h次諧波成分方均根值，單位為伏特（V）；

U1——電壓中基波有效值，單位為伏特（V）。

3.8

電流諧波總畸變率totalharmonicdistortionofcurrent

THDi

電流中各次諧波成分的方均根值與基波電流成分之比，以百分?jǐn)?shù)表示。

∞

THD=2×100%···········································（4）

?∑?=2?????

式中：????????1

Ih——電流中第h次諧波成分方均根值，單位為安培（A）；

I1——電流中基波有效值，單位為安培（A）。

3.9

抗沖擊能力impactresistance

負(fù)荷急劇變化引起電源裝置輸出端功率達(dá)100%×Pn/s（每秒100%額定功率）及以上變化，甚至短

路時(shí)柔性直流電源裝置的穩(wěn)定供電和自保護(hù)能力。

4使用條件

環(huán)境條件

柔性直流電源裝置在以下環(huán)境條件下應(yīng)能正常工作：

a)室內(nèi)使用，防火等級(jí)不低于二級(jí)丁類；

b)海拔≤2000m；海拔高度＞2000m時(shí)，應(yīng)按GB/T3859.2—2013規(guī)定降額使用；

c)工作環(huán)境溫度-25℃～+55℃；

d)工作相對(duì)濕度≤90%（40±1）℃，無(wú)凝露；

e)安裝地面傾斜度不大于5°，振動(dòng)符合國(guó)標(biāo)技術(shù)條件；

f)安裝地點(diǎn)周圍無(wú)易燃、易爆危險(xiǎn)源，無(wú)腐蝕性氣體、粉塵源，無(wú)導(dǎo)電塵埃；

g)污染等級(jí)：不低于3級(jí)；

若需室外運(yùn)行時(shí)，訂貨商需提供風(fēng)速、風(fēng)沙、覆冰、積雪、凝霜等條件，由供需雙方協(xié)商確定。

系統(tǒng)供電條件

電網(wǎng)條件應(yīng)滿足如下要求：

a)電壓偏差應(yīng)不超過(guò)GB/T12325規(guī)定的限值；

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b)頻率偏差應(yīng)不超過(guò)GB/T15945規(guī)定的限值；

c)三相電壓不平衡度應(yīng)不超過(guò)GB/T15543規(guī)定的限值；

d)諧波電壓應(yīng)不超過(guò)GB/T14549規(guī)定的限值。

5系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)構(gòu)成

電弧爐用柔性直流電源裝置電氣系統(tǒng)由交流隔離開關(guān)、真空斷路器、網(wǎng)側(cè)保護(hù)單元、預(yù)充電路、柔

性直流電源裝置及相關(guān)儀器儀表等構(gòu)成，如圖1所示。其中，柔性直流電源裝置由若干個(gè)移相變壓器、

AC-DC單元、DC-DC單元、直流隔離開關(guān)等組成。

預(yù)充電路短網(wǎng)

ACDC

交流真空網(wǎng)側(cè)保護(hù)單元DCDC

隔離開關(guān)斷路器頂電極

預(yù)充電路

ACDC電弧爐

三相電網(wǎng)電源

交流真空DCDC

網(wǎng)側(cè)保護(hù)單元

直流隔離底電極

隔離開關(guān)斷路器移相變壓器AC-DC單元DC-DC單元

開關(guān)

短網(wǎng)

柔性直流電源裝置

圖1電弧爐用柔性直流電源裝置電氣系統(tǒng)示意圖

設(shè)計(jì)原則

電弧爐的容量大小及運(yùn)行工況對(duì)柔性直流電源裝置的性能和運(yùn)行提出了要求，電源裝置的系統(tǒng)應(yīng)

根據(jù)訂貨商提供的工況條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定電源裝置的功率等級(jí)、額定電壓、額定電流、主電路拓?fù)浣Y(jié)

構(gòu)、功率器件選型及數(shù)目、并聯(lián)直流變換單元數(shù)量、移相變壓器額定容量及裕量、變壓器繞組連接組別

及連接方式、調(diào)壓方式、隔離開關(guān)及斷路器型號(hào)、導(dǎo)體材料、散熱系統(tǒng)等主要參數(shù)及信息。

電源裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮避免人身觸電的風(fēng)險(xiǎn)，并應(yīng)制定詳細(xì)的使用說(shuō)明書。電源裝置應(yīng)設(shè)

置接地端子箱，功率單元與控制系統(tǒng)宜單獨(dú)設(shè)置接地線，功率單元接地電阻應(yīng)≤4Ω，控制系統(tǒng)接地電

阻應(yīng)≤1Ω，金屬殼體和要求接地的元器件應(yīng)與接地線具有良好的電氣連接，且接地線要可靠接地。原

材料選型時(shí)應(yīng)充分考慮電源裝置運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和電應(yīng)力對(duì)材料的可靠性和壽命影響。

6技術(shù)要求

總體要求

柔性直流電源裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、簡(jiǎn)易化的原則，器件、配件、線纜、導(dǎo)體、絕緣

件及其他結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化的型材和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)通用性原則，應(yīng)盡可能合并、

減少組件的型號(hào)和結(jié)構(gòu)件的種類，簡(jiǎn)化生產(chǎn)維護(hù)管理和相應(yīng)工藝流程，提高整個(gè)電源裝置的可靠性、安

全性、耐用性、可維護(hù)性和使用壽命。

半導(dǎo)體變流器的共性要求，其檢驗(yàn)要求和試驗(yàn)方法應(yīng)符合GB/T3859.1—2013第4、5、6、7章節(jié)

的規(guī)定。

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電氣性能

柔性直流電源裝置的電氣性能設(shè)計(jì)指標(biāo)應(yīng)滿足表１要求。

表1柔性直流電源裝置的電氣性能

序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)要求備注

電源裝置輸入指標(biāo)

1輸入電壓UN（1±10%）VUN為線電壓

2輸入頻率（50±0.5）Hz—

3功率因數(shù)cosφcosφ≥0.95—

交流側(cè)并網(wǎng)電壓總諧波

4電壓諧波總畸變率THDu≤5%

畸變率滿足GB/T14549

交流側(cè)并網(wǎng)電流總諧波

5電流諧波總畸變率THDi≤5%

畸變率滿足GB/T14549

電源裝置輸出指標(biāo)

6輸出電壓穩(wěn)壓精度±1%—

7輸出電流穩(wěn)流精度±1%—

8輸出功率控制精度±2%—

9正常運(yùn)行方式效率電源裝置效率≥97%—

10過(guò)載能力1.2倍額定負(fù)載PN過(guò)載30min—

并聯(lián)直流變換單元

11≤3%—

電流不均衡度

輸出功率變化率≥100%×PN/s

12抗沖擊能力PN為電源裝置額定功率

時(shí)，裝置可穩(wěn)定工作

13功率模塊溫升≤70℃—

14噪聲≤80dB—

冷卻系統(tǒng)

功率達(dá)到兆瓦級(jí)以上的柔性直流電源裝置宜采用水冷系統(tǒng)為主、風(fēng)冷系統(tǒng)為輔對(duì)功率模塊、電纜及

短網(wǎng)進(jìn)行散熱，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮電源裝置的散熱需求，宜留有10%的散熱裕量以應(yīng)對(duì)柔性直

流電源裝置短時(shí)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的散熱需求。

水冷系統(tǒng)管道外壁應(yīng)考慮凝露、積水對(duì)材料的腐蝕、老化影響，避免管道外壁在規(guī)定使用壽命和壓

力范圍內(nèi)出現(xiàn)滲水或爆管等情況，冷卻系統(tǒng)閥門等關(guān)鍵控制裝置，宜定期檢查，有條件時(shí)可配備防塵、

防水罩。

水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)預(yù)留泄水孔，用于檢修維護(hù)時(shí)泄放管道積水，還應(yīng)設(shè)置排氣孔，便于加入冷卻液

時(shí)管道內(nèi)部氣體的排除，泄水孔和排氣孔在水冷系統(tǒng)正常運(yùn)行期間應(yīng)具備良好的密封性。

風(fēng)冷散熱系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)口應(yīng)考慮設(shè)置防塵過(guò)濾裝置，過(guò)濾裝置積塵情況應(yīng)易于觀測(cè)、拆卸和維護(hù)。水冷

散熱系統(tǒng)所有部件設(shè)計(jì)和選型應(yīng)和冷卻液體相適應(yīng)，閥門、管道、接頭、彎頭、法蘭等部件，在規(guī)定的

使用壽命和壓力范圍內(nèi)，均應(yīng)保持良好的密封性。

通信功能

直流電源裝置應(yīng)具有以太網(wǎng)、CAN/RS232、CAN/RS485三類標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，根據(jù)訂貨商要求宜

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支持ModbusTCP、ProfibusDP等通訊協(xié)議，并提供與通信接口配套使用的通信線纜和各種告警信號(hào)輸

出端子。

通訊系統(tǒng)應(yīng)配合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀器儀表進(jìn)行設(shè)計(jì)，及時(shí)精確地將現(xiàn)場(chǎng)采集到的電壓、電流、溫度、壓力、

流量、液位及故障情況及時(shí)反饋至中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并傳輸至存儲(chǔ)器進(jìn)行保存，響應(yīng)時(shí)間應(yīng)≤500

ms。

遠(yuǎn)程監(jiān)控

中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控內(nèi)容應(yīng)包括：變壓器工作狀態(tài)、變壓器額定功率、電源裝置直流母線電壓、電源裝

置輸出電壓電流、并聯(lián)直流變換單元電流實(shí)時(shí)值、功率模塊溫升、電源裝置通訊系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)

采集和傳輸系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等。

電源裝置及附屬系統(tǒng)某一部件出現(xiàn)故障時(shí)，中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)顯示故障部位及故障情況。

電源裝置出現(xiàn)嚴(yán)重過(guò)流、過(guò)溫、高壓側(cè)短路、通信系統(tǒng)斷開及冷卻系統(tǒng)停機(jī)等嚴(yán)重故障時(shí)，應(yīng)立即啟動(dòng)

保護(hù)停機(jī)檢查。

絕緣耐壓性能

6.6.1絕緣電阻

在4.1規(guī)定的正常試驗(yàn)大氣條件下，柔性直流電源裝置各獨(dú)立電路與外露的可導(dǎo)電部分之間（變壓

器二次側(cè)至電源裝置輸入側(cè)之間的進(jìn)線管母、電源裝置輸出側(cè)至電弧爐電極之間的出線管母），以及與

各獨(dú)立電路之間，用直流兆歐表測(cè)量其絕緣電阻，對(duì)于工作電壓≤1000V時(shí)，絕緣電阻不應(yīng)小于1MΩ；

對(duì)于工作電壓＞1000V時(shí)，電壓每提升1V，絕緣電阻的阻值應(yīng)在1MΩ的基礎(chǔ)上提高1000Ω。輸入回

路對(duì)外殼大于100MΩ，輸出回路對(duì)外殼大于100MΩ。

6.6.2介電強(qiáng)度

在4.1規(guī)定的正常試驗(yàn)大氣條件下，電源應(yīng)能承受頻率為50Hz，歷時(shí)1min的工頻耐壓試驗(yàn)而無(wú)

擊穿閃絡(luò)及元件損壞現(xiàn)象；可采用工頻交流試驗(yàn)電壓，也可以采用直流試驗(yàn)電壓，其值應(yīng)為規(guī)定的工頻

交流試驗(yàn)電壓值的1.414倍；試驗(yàn)過(guò)程中，任一被試電路施加電壓時(shí)，其余電路等電位互聯(lián)接地。

電磁兼容

柔性直流電源裝置功率達(dá)兆瓦級(jí)及以上需諸多組直流變換單元并聯(lián)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮裝置運(yùn)行

時(shí)直流變換單元間電流不均衡的問題，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以避免或削弱母排瞬態(tài)磁場(chǎng)變化對(duì)暫態(tài)均流

特性的影響。此外，還應(yīng)考慮先進(jìn)的均流優(yōu)化控制方法調(diào)節(jié)電源裝置運(yùn)行時(shí)的均流。

檢測(cè)儀器儀表、控制線纜、信號(hào)線纜、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮良好的電磁屏

蔽，避免電磁干擾影響電源裝置的正常運(yùn)行。

電源裝置進(jìn)線的母排宜采用空間對(duì)稱布置，減小三相之間的阻抗差異和線路有功、無(wú)功損耗，避免

進(jìn)線三相電流存在較大差異。

電弧爐用柔性直流電源裝置其他方面的電磁兼容應(yīng)滿足GB/T21560.3和GB/T17626.29—2006中

的要求。

外殼防護(hù)等級(jí)

除訂貨商有特殊要求外，本標(biāo)準(zhǔn)中柔性直流電源裝置的外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)滿足GB/T4208的規(guī)定，室

內(nèi)使用不低于IP20。若需室外運(yùn)行時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用條件，由供需雙方協(xié)商確定。

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環(huán)境適應(yīng)性要求

柔性直流電源裝置在規(guī)定的貯存和工作溫度、濕度要求范圍內(nèi)電源裝置應(yīng)可以正常工作；運(yùn)輸、貯

存過(guò)程中的輕微振動(dòng)（縱向振幅≤2cm，橫向位移≤5cm），電源裝置不應(yīng)有機(jī)械損壞，緊固件不應(yīng)松

動(dòng)。

保護(hù)與告警功能

6.10.1短路保護(hù)

電弧爐起弧時(shí)直流電源輸出端近似短路狀態(tài)，且冶煉過(guò)程中爐內(nèi)工況不斷變化易引起電源輸出端

短路。電源裝置進(jìn)行短路保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮電弧爐的冶煉工況，正常冶煉過(guò)程中電源輸出端出現(xiàn)的

短路，直流電源裝置不應(yīng)發(fā)出故障告警和聲光報(bào)警；非正常冶煉工況引起的電源輸出端短路，直流電源

裝置應(yīng)啟動(dòng)自保護(hù)停機(jī)、發(fā)出故障告警信號(hào)并觸發(fā)聲光報(bào)警。

6.10.2過(guò)流保護(hù)

柔性直流電源裝置正常工作時(shí)，輸出電流宜具備短時(shí)（30min）過(guò)流能力（1.2倍額定電流），超

過(guò)此限值時(shí)，電源裝置應(yīng)啟動(dòng)自保護(hù)停機(jī)、發(fā)出故障告警信號(hào)并觸發(fā)聲光報(bào)警。

6.10.3過(guò)載保護(hù)

柔性直流電源裝置正常工作時(shí)，輸出功率宜具備短時(shí)（30min）過(guò)載能力（1.2倍額定功率），超

過(guò)此限值時(shí)，電源裝置應(yīng)啟動(dòng)自保護(hù)停機(jī)、發(fā)出故障告警信號(hào)并觸發(fā)聲光報(bào)警。

6.10.4功率模塊過(guò)溫保護(hù)

柔性直流電源裝置正常工作時(shí)，功率模塊溫升檢測(cè)反饋值高于預(yù)設(shè)值時(shí)，電源裝置應(yīng)啟動(dòng)自保護(hù)停

機(jī)、發(fā)出故障告警信號(hào)并觸發(fā)聲光報(bào)警。

6.10.5冷卻系統(tǒng)故障保護(hù)

柔性直流電源裝置正常工作時(shí)，冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，電源裝置應(yīng)啟動(dòng)自保護(hù)停機(jī)、發(fā)出故障告警

信號(hào)并觸發(fā)聲光報(bào)警。

6.10.6通訊故障保護(hù)

柔性直流電源裝置正常工作時(shí)，通訊系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，電源裝置應(yīng)啟動(dòng)自保護(hù)停機(jī)、發(fā)出故障告警

信號(hào)并觸發(fā)聲光報(bào)警。

7試驗(yàn)要求及方法

試驗(yàn)總則

試驗(yàn)是檢驗(yàn)柔性直流電源裝置功能設(shè)計(jì)是否滿足工程應(yīng)用需求，生產(chǎn)加工質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)的重要手

段，電源裝置試驗(yàn)測(cè)試時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范和準(zhǔn)則進(jìn)行，對(duì)于測(cè)試未通過(guò)的項(xiàng)目應(yīng)查找原因，重新進(jìn)行檢

測(cè)，直至檢測(cè)項(xiàng)目全部達(dá)標(biāo)。

7

T/CPSS1011—2023

電源裝置輸入指標(biāo)檢測(cè)

7.2.1輸入電壓范圍

測(cè)試電路如圖2所示。電源裝置輸出接額定阻性負(fù)載，調(diào)節(jié)電源裝置在全功率范圍內(nèi)運(yùn)行，變壓器

網(wǎng)側(cè)電壓范圍應(yīng)符合表1中第1項(xiàng)的規(guī)定。

7.2.2輸入頻率范圍

測(cè)試電路如圖2所示。電源裝置輸出接額定阻性負(fù)載，調(diào)節(jié)電源裝置在全功率范圍內(nèi)運(yùn)行，變壓器

網(wǎng)側(cè)頻率范圍應(yīng)符合表1中第2項(xiàng)的規(guī)定。

7.2.3功率因數(shù)

測(cè)試電路如圖2所示。電源裝置輸出接額定阻性負(fù)載，調(diào)節(jié)電源裝置在全功率范圍內(nèi)運(yùn)行，變壓器

網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)應(yīng)符合表1中第3項(xiàng)的規(guī)定。

7.2.4電壓總諧波畸變率

測(cè)試電路如圖2所示。電源裝置輸出接額定阻性負(fù)載，調(diào)節(jié)電源裝置在全功率范圍內(nèi)運(yùn)行，變壓器

網(wǎng)側(cè)電壓總諧波畸變率應(yīng)符合表1中第4項(xiàng)的規(guī)定。

7.2.5電流總諧波畸變率

測(cè)試電路如圖2所示。電源裝置輸出接額定阻性負(fù)載，調(diào)節(jié)電源裝置在全功率范圍內(nèi)運(yùn)行，變壓器

網(wǎng)側(cè)電流總諧波畸變率應(yīng)符合表1中第5項(xiàng)的規(guī)定。

功率分析儀

電力諧波分析儀

A

移相變超高功率柔性

B負(fù)載

C壓器直流電源裝置

變壓器網(wǎng)側(cè)直流電源輸出側(cè)

圖2柔性直流電源裝置指標(biāo)測(cè)試電路

電源裝置輸出指標(biāo)檢測(cè)

7.3.1輸出電壓穩(wěn)壓精度

測(cè)試電路如圖2所示。柔性直流電源裝置輸出接額定阻性負(fù)載，設(shè)定電源裝置工作在恒壓模式，調(diào)

節(jié)輸出電壓在全域范圍內(nèi)變化，測(cè)量電源裝置的輸出電壓Uo，輸出電壓穩(wěn)壓精度可根據(jù)式（5）計(jì)算，

測(cè)量精度應(yīng)符合表1中第6項(xiàng)的規(guī)定。

=×100%R···············································（5）

?????????????????

????

式中：????????????

——電源裝置輸出電壓控制精度；

Uo——電源裝置實(shí)際輸出電壓，單位為伏特（V）；

????????

8

T/CPSS1011—2023

Us——電源裝置設(shè)定輸出電壓，單位為伏特（V）。

7.3.2輸出電流穩(wěn)流精度

測(cè)試電路如圖2所示。柔性直流電源裝置輸出接額定阻性負(fù)載，設(shè)定電源裝置工作在恒流模式，調(diào)

節(jié)輸出電流在全域范圍內(nèi)變化，測(cè)量電源裝置的輸出電流Io，輸出電流穩(wěn)壓精度可根據(jù)式（6）計(jì)算，

測(cè)量精度應(yīng)符合表1中第7項(xiàng)的規(guī)定。

=×100%···············································（6）

?????????????????

????

式中：????????????

——電源裝置輸出電流控制精度；

Io——電源裝置實(shí)際輸出電流，單位為安培（A）；

????????

Is——電源裝置設(shè)定輸出電流，單位為安培（A）。

7.3.3輸出功率控制精度

測(cè)試電路如圖2所示。柔性直流電源裝置輸出接額定阻性負(fù)載，設(shè)定電源裝置工作在恒功率模式，

調(diào)節(jié)輸出功率在全域范圍內(nèi)變化，測(cè)量電源裝置的輸出功率Po，輸出功率控制精度可根據(jù)式（7）計(jì)算，

測(cè)量精度應(yīng)符合表1中第8項(xiàng)的規(guī)定。

=×100%···············································（7）

?????????????????

????

式中：????????????

——電源裝置輸出功率控制精度；

Po——電源裝置實(shí)際輸出功率，單位為瓦特（W）；

????????

Ps——電源裝置設(shè)定輸出功率，單位為瓦特（W）。

7.3.4效率

測(cè)試電路如圖2所示。柔性直流電源裝置輸出接額定阻性負(fù)載，調(diào)節(jié)輸出功率為額定功率，測(cè)量變

壓器網(wǎng)側(cè)的輸入功率P1和電源裝置的輸出功率Po，效率可根據(jù)式（8）計(jì)算，效率應(yīng)符合表1中第9項(xiàng)

的規(guī)定。

=×100%·················································（8）

????0

式中：????????1

η——電源裝置的總效率；

P1——電源裝置輸入功率；

Po——電源裝置輸出功率。

7.3.5過(guò)載能力

測(cè)試電路如圖2所示。柔性直流電源裝置輸出接額定阻性負(fù)載，先調(diào)節(jié)電源裝置的電壓、電流至額

定值，穩(wěn)定工作后，加大輸出電流至1.2倍電源裝置額定功率，持續(xù)工作半小時(shí)，測(cè)量裝置各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)

在正常范圍內(nèi)。

7.3.6并聯(lián)直流變換單元電流不均衡度

測(cè)試電路如圖3所示。柔性直流電源裝置輸出接額定阻性負(fù)載，調(diào)節(jié)輸出功率在全域范圍內(nèi)變化，

測(cè)量電源裝置的輸出總電流Iout，各并聯(lián)直流變換單元的輸出電流Ix，并聯(lián)直流變換單元的電流不均衡

9

T/CPSS1011—2023

度可根據(jù)式（1）計(jì)算，應(yīng)符合表1中第11項(xiàng)的規(guī)定。

直流變換單元1

I1Iout

直流變換單元2I2

阻

性

負(fù)

載

直流變換單元3I3

…

直流變換單元N

IN

圖3并聯(lián)直流變換變換單元電流不均衡度測(cè)試電路

7.3.7抗沖擊能力

柔性直流電源裝置輸出接可調(diào)阻性負(fù)載，調(diào)節(jié)輸出功率在全域范圍內(nèi)快速變化，功率變化率一般應(yīng)

達(dá)100%×PN/s（每秒100%額定功率）及以上，電源裝置可穩(wěn)定工作。

7.3.8功率模塊溫升

電源裝置所使用的功率模塊可預(yù)埋溫度檢測(cè)傳感器在功率模塊內(nèi)，傳感器可為負(fù)溫度系數(shù)的電阻

（NegativeTemperatureResistance，NTR），傳感器檢測(cè)得到的溫度應(yīng)及時(shí)反饋至中控室監(jiān)控系統(tǒng)。

7.3.9噪聲檢測(cè)

柔性直流電源裝置正常運(yùn)行時(shí)，輸出端接額定阻性負(fù)載，將聲級(jí)計(jì)置于電源裝置正前方1m、裝置

1/2高度處進(jìn)行聲音分貝檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果應(yīng)滿足表1中第14項(xiàng)的規(guī)定。

冷卻系統(tǒng)試驗(yàn)

冷卻系統(tǒng)試驗(yàn)通過(guò)注入冷卻液，冷卻液進(jìn)口注入冷卻液的同時(shí)封閉出口，施加試驗(yàn)要求的水壓，維

持壓力恒定2h以上。試驗(yàn)過(guò)程中，冷卻系統(tǒng)回路不應(yīng)有泄露情況出現(xiàn)，壓力損失值需在規(guī)定的范圍內(nèi)。

此外，試驗(yàn)應(yīng)對(duì)電源裝置冷卻系統(tǒng)的進(jìn)出水口壓力差值進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量在工廠環(huán)境溫度（0℃～45℃）

下進(jìn)行，冷卻系統(tǒng)所有部件（管道、接頭、法蘭、閥門、儀表、軟管）均應(yīng)按照其運(yùn)行狀態(tài)裝配。試驗(yàn)

中，進(jìn)口水壓、水溫、流量等參數(shù)應(yīng)保持額定運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)出水口壓力差應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。

通信功能測(cè)試

檢查電源裝置有無(wú)標(biāo)準(zhǔn)通信接口，且配置了與標(biāo)準(zhǔn)通信接口配套使用的通信線纜和各種告警信號(hào)

輸出端子。

根據(jù)提供的通信協(xié)議逐條檢測(cè)6.4中的功能，應(yīng)確保系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)指令及時(shí)、準(zhǔn)確的傳輸至現(xiàn)場(chǎng)

設(shè)備，并將現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)得到的信號(hào)及時(shí)回傳至控制系統(tǒng)進(jìn)行功能判斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

10

T/CPSS1011—2023

遠(yuǎn)程監(jiān)控功能測(cè)試

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)涵蓋6.5中重要內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、傳感器的檢測(cè)參數(shù)應(yīng)及時(shí)反饋呈現(xiàn)在

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)畫面上，模擬設(shè)備故障或傳感器檢測(cè)參數(shù)超標(biāo)，檢測(cè)中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控畫面是否及時(shí)、準(zhǔn)確

顯示故障信號(hào)并發(fā)出告警信號(hào)。

絕緣耐壓性試驗(yàn)

柔性直流電源裝置型式試驗(yàn)和出廠試驗(yàn)的絕緣耐壓試驗(yàn)按照GB/T3859.1—2013的7.2相關(guān)要求

執(zhí)行，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合6.6的規(guī)定。絕緣電阻試驗(yàn)要求見6.6.1，試驗(yàn)方法如表2所示；介電強(qiáng)度試驗(yàn)

要求見6.6.2，試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表2絕緣電阻試驗(yàn)電壓等級(jí)

單位為伏特（V）

額定絕緣電壓等級(jí)U試驗(yàn)電壓

250＜U≤10001000

U>10002500

表3電源裝置介電強(qiáng)度試驗(yàn)電壓

單位為伏特（V）

額定電壓UN交流試驗(yàn)電壓直流試驗(yàn)電壓

UN≤6010001414

60＜UN≤30020002828

300＜UN≤50025003535

500＜UN≤100030004242

UN＞10002UN+10002.828UN+1414

注：表中交流試驗(yàn)電壓數(shù)值為頻率50Hz時(shí)的有效值。電源裝置的

沖擊電壓應(yīng)滿足GB/T16935.1的要求。

雷電沖擊試驗(yàn)為特殊試驗(yàn)，若訂貨商有此特殊需求時(shí)，由供需雙方協(xié)商確定，雷電沖擊試驗(yàn)流程及試驗(yàn)

要求按GB/T12668.501—2013執(zhí)行。

電磁兼容試驗(yàn)

本試驗(yàn)按照GB/T17626.17—2005和GB/T17626.29—2006的規(guī)定執(zhí)行。

外殼防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)

外殼防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)方法按GB/T4208執(zhí)行，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合6.8的規(guī)定。

環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)

低溫貯存試驗(yàn)按照GB/T2423.1—2008中“試驗(yàn)Ab”進(jìn)行，試驗(yàn)溫度為（-25±3）℃。電源不通電，

達(dá)到試驗(yàn)溫度后，持續(xù)20h，然后25℃常溫下恢復(fù)2h后，電源裝置應(yīng)能正常工作。

低溫工作試驗(yàn)按照GB/T2423.1—2008中“試驗(yàn)Ad”進(jìn)行，試驗(yàn)溫度為（5±2）℃，電源裝置輸出

端接額定阻性負(fù)載通電工作2h，試驗(yàn)過(guò)程中電源裝置的各項(xiàng)輸出指標(biāo)應(yīng)滿足表1的規(guī)定。

11

T/CPSS1011—2023

高溫貯存試驗(yàn)按照GB/T2423.2—2008中“試驗(yàn)Bb”進(jìn)行，試驗(yàn)溫度為（50±2）℃。電源不通電

達(dá)到試驗(yàn)溫度后，持續(xù)20h，然后25℃常溫下恢復(fù)2h后，電源裝置應(yīng)能正常工作。

高溫工作試驗(yàn)按照GB/T2423.2—2008中“試驗(yàn)Bd”進(jìn)行，試驗(yàn)溫度為（50±2）℃，電源裝置輸

出端接額定阻性負(fù)載通電工作2h，試驗(yàn)過(guò)程中電源裝置的各項(xiàng)輸出指標(biāo)應(yīng)滿足表1的規(guī)定。

恒定濕熱試驗(yàn)按照GB/T2423.3—2016中“試驗(yàn)Cab”進(jìn)行，試驗(yàn)溫度為（40±2）℃，相對(duì)濕度為

（90±3）%，達(dá)到規(guī)定條件后，通電加額定負(fù)載，試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)2h，電源裝置應(yīng)能正常工作，各項(xiàng)輸出

指標(biāo)應(yīng)符合表1中的規(guī)定。

振動(dòng)試驗(yàn)按照GB/T2423.10—2008中“試驗(yàn)Fc”進(jìn)行，電源裝置不通電，振動(dòng)頻率為10Hz～150

Hz，振幅為0.35mm，三個(gè)方向各連續(xù)5個(gè)循環(huán)，試驗(yàn)結(jié)束以后，電源裝置不應(yīng)有機(jī)械損壞，緊固件不

應(yīng)松動(dòng)，通電以后應(yīng)能正常工作。

2

沖擊試驗(yàn)按照GB/T2423.5—1995中“試驗(yàn)Ea”進(jìn)行，電源裝置不通電，峰值加速度為150m/s，

持續(xù)時(shí)間11ms，3個(gè)方向各連續(xù)5個(gè)循環(huán)，試驗(yàn)后電源裝置不應(yīng)有機(jī)械損壞，緊固件不應(yīng)松動(dòng)，通電

以后應(yīng)正常工作。

保護(hù)與告警功能檢測(cè)

保護(hù)與告警功能檢驗(yàn)內(nèi)容按6.10的規(guī)定執(zhí)行。通過(guò)模擬對(duì)應(yīng)故障，故障顯示與報(bào)警信號(hào)應(yīng)與故障

項(xiàng)目一致，電源裝置應(yīng)及時(shí)得到有效保護(hù)，無(wú)電氣和機(jī)械損傷，故障解除后，電源裝置可以正常使用。

8檢驗(yàn)規(guī)則

出廠檢驗(yàn)

出廠檢驗(yàn)時(shí)，每臺(tái)出廠的產(chǎn)品，制造商都應(yīng)進(jìn)行出廠檢驗(yàn)，出廠檢驗(yàn)過(guò)程中，若任意一項(xiàng)指標(biāo)不合

格，則該產(chǎn)品為不合格，并應(yīng)找出造成指標(biāo)不合格的原因，重新進(jìn)行檢測(cè)，直至全部指標(biāo)合格，全部項(xiàng)

目達(dá)標(biāo)以后，應(yīng)出具合格證明。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工況有特殊要求的，由供需雙方協(xié)商進(jìn)行特殊試驗(yàn)。

型式檢驗(yàn)

型式檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)樣品應(yīng)在出廠檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品中隨機(jī)抽取1臺(tái)進(jìn)行檢驗(yàn)，抽檢產(chǎn)品的檢驗(yàn)項(xiàng)目必

須全部合格，任一項(xiàng)指標(biāo)不合格，需查明原因重新進(jìn)行型式檢驗(yàn)。新產(chǎn)品試制完成，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝、

材料變更影響到產(chǎn)品的某些特性及參數(shù)變化時(shí)，應(yīng)對(duì)全部指標(biāo)進(jìn)行型式檢驗(yàn)。

型式檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品，應(yīng)出具型式試驗(yàn)合格證明。

檢驗(yàn)項(xiàng)目

出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)的檢驗(yàn)項(xiàng)目見表4。

表4電弧爐用柔性直流電源裝置檢驗(yàn)項(xiàng)目及判定

序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目出廠檢驗(yàn)型式檢驗(yàn)技術(shù)要求試驗(yàn)方法

1電網(wǎng)輸入電壓————

2電網(wǎng)輸入頻率————

3電網(wǎng)功率因數(shù)————

4電網(wǎng)電壓總諧波畸變率————

5電網(wǎng)輸入電流總諧波畸變率————

12

T/CPSS1011—2023

表4電弧爐用柔性直流電源裝置檢驗(yàn)項(xiàng)目及判定（續(xù)）

序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目出廠檢驗(yàn)型式檢驗(yàn)技術(shù)要求試驗(yàn)方法

6輸出電壓穩(wěn)壓精度————

7輸出電流穩(wěn)流精度————

8輸出功率控制精度————

9效率————

10過(guò)載能力————

11并聯(lián)直流變換單元電流不均衡度————

12抗沖擊能力————

13功率模塊溫升————

14噪聲————

15冷卻系統(tǒng)—