ICS 27.180 F20 NB 备案号：64292-2018 中华人民共和国能源行业标准 NB/T31139—2018 高原风力发电机组用全功率变流器 液体冷却散热技术要求 Technical requirements of liquid cooling thermal design for the plateau wind turbine full-power converter 2018-04-03发布 2018-07-01实施 国家能源局 发布 NB/T 31139—2018 目 次 前言 范围 1 规范性引用文件 2 术语和定义 3 环境条件 5 技术要求 试验方法· 检验规则· 7 10 8包装、运输、贮存 11 附录A（资料性附录） 高原环境条件对液体冷却散热设计的影响 12 NB/T31139—2018 前言 本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则编写。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由全国高原电工产品环境技术标准化技术委员会（SAC/TC330）和能源行业风电标准化技术 委员会风电电器设备分技术委员会（NEA/TC1/SC6）归口。 本标准起草单位：北京天诚同创电气有限公司、昆明电器科学研究所、广州高澜节能技术股份有限 公司、新疆金风科技股份有限公司、浙江海德新能源有限公司、成都阜特科技股份有限公司、明阳智慧 能源集团股份公司、机械工业北京电工技术经济研究所、许昌许继风电科技有限公司、中车株洲电力机 车研究所有限公司风电事业部、云南电网有限责任公司电力科学研究院、重庆大学、中国船级社质量认 证公司。 本标准主要起草人：刘舒恒、李志道、程世宇、谢生清、刘世军、王艳华、卢志敏、果岩、周琼芳、 黄建锋、杨才建、高亚春、程林志、苏凤宇、杨阿娟、曹蕾蕾、王素飞、黄杨、付小林、高首聪、吴健超、 马仪、胡琴、欧阳华、董红云、赵煜、高波、隋红霞、马晓岩。 本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条 一号，100761)。 II NB/T31139—2018 高原风力发电机组用全功率变流器 液体冷却散热技术要求 1范围 本标准规定了高原风力发电机组用全功率变流器液体冷却系统的技术要求、试验方法、检验规则以 及包装、运输、贮存等。 本标准适用于海拔2000m～5000m风力发电机组用全功率变流器液体冷却系统的设计和试验。 高原风力发电机组用双馈变流器液体冷却系统的设计和试验可参照本标准。 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/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温 GB/T2423.17电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka：盐雾 GB/T3222.1 声学环境噪声的描述、测量与评价第1部分：基本参量与评价方法 GB/T4025 人机界面标志标识的基本和安全规则指示器和操作器件的编码规则 GB4208外壳防护等级（IP代码） GB/T4798.1 电工电子产品应用环境条件第1部分：贮存 GB/T 4798.2 电工电子产品应用环境条件第2部分：运输 GB/T7939 液压软管总成试验方法 GB/T13384 机电产品包装通用技术条件 GB/T14597— 2010 电工产品不同海拨的气候环境条件 GB/T20626.1 特殊环境条件 高原电工电子产品第1部分：通用技术要求 GB/T20626.3 特殊环境条件 高原电工电子产品第3部分：雷电、污移、凝露的防护要求 GB/T20644.1 特殊环境条件 选用导则第1部分：金属表面防护 GB/T 20644.2 特殊环境条件 选用导则 第2部分：高分子材料 GB/T20645 特殊环境条件高原用低压电器技术要求 GB/T25387.1 风力发电机组 全功率变流器第1部分：技术条件 GB/T25387.2 风力发电机组 全功率变流器第2部分：试验方法 GB/T30790.2 色漆和清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护第2部分：环境分类 GB/T30790.6 色漆和清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护第6部分：实验室性能测试方法 JB/T5833 3电力变流器用水冷却设备 JB/T7858液压元件清洁度评定方法及液压元件清洁度指标 3术语和定义 GB/T20626.1和JB/T5833界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 液体冷却系统liquidcoolingsystem 以液体作为热交换介质的冷却系统，规定为水冷主机（泵站）、换热器、连接管路和液体介质的集合。 1 NB/T31139—2018 3.2 冷却容量 cooling capacity 换热器具备的热量交换能力，不 在规定的温升条件下定义有效，单位为W。 环境条件 4 4.1 高原环境条件参数 高原环境条件参数见表1（符合GB/T14597一2010表1的规定）。 表1高原环境条件参数 海拔 序号 环境参数 m 0 1000 2000 3000 4000 5000 年平均 101.3 90.0 79.5 70.1 61.7 54.0 气压 1 kPa 最低 97.0 87.2 77.5 68.0 60.0 52.5 最高 45,40 45,40 35 30 25 20 最高日平均 35, 30 35, 30 25 20 15 10 空气温度 ℃ 年平均 15 10 5 20 20 0 2 最低 +5, 5, 15, 25, 40, 45 最大日温差 15,25，30 K 最湿月月平均最大 95,90 95, 90 90 90 90 90 （平均最低气温/℃） (25) (25) (20) (15) (10) (5) 相对湿度 3 % 最干月月平均最小 20 20 15 15 15 15 （平均最高气温/℃） (15) (15) (15) (O1) (5) (0) 年平均 11.0 7.6 5.3 3.7 2.7 1.7 绝对湿度 4 g/m3 年平均最小值 3.7 3.2 2.7 2.2 1.7 1.3 最大太阳直接辐射强度 5 1000 1000 1060 1120 1180 1250 W/m2 最大风速 6 25，30，35，40 m/s 最大10min降水量 7 15, 30 mm 1m深土壤最高温度 8 30 25 20 20 15 15 ℃ 4.2 标准大气条件 标准大气条件如下： 温度：to=20℃； 气压：bo=101.3kPa; 绝对湿度：ho=11g/m²。 2 NB/T31139—2018 5技术要求 5.1基本要求 液体冷却系统中所使用的低压电器设备应符合GB/T20645的规定，并根据产品使用环境、运输、贮 存等要求，对产品的结构、防护、安装方式等技术参数进行选择。 注：液体冷却系统是指高原风力发电机组用全功率变流器液体冷却系统，以下表述相同。 5.2正常工作条件 液体冷却系统的正常工作条件如下： a） 使用环境温度：塔内部分为-30℃50℃，塔外部分为-45℃40℃； 空气相对湿度：≤95%（25℃以下）； 海拔：大于2000m，小于或等于5000m； c） (P 电网电压波动范围：电网电压额定值的土10%； e) 电网频率波动范围：47.5Hz~52.5Hz。 5.3冷却介质 液体冷却系统的冷却介质主要为纯水、乙二醇（或丙二醇）和定量缓蚀剂的混合液，具有防冻和防 腐的作用。 冷却介质应根据不同海拔H的最低环境温度要求进行冰点配置，冷却介质的冰点应低于环境最低温 度值5℃以上。不同海拔的最低温度值见表2。 表2 不同海拔的最低温度值 海拔H 2000<H≤4000 4000<H≤5000 m 最低温度 - 40 45 ℃ 5.4冷却介质流量 冷却介质的流量应根据变流器设计提出的额定流量确定，并满足最大流量和最小流量要求， 闭式液体冷却系统流量不受大气环境影响。开式液体冷却系统应考虑大气压强变化对水泵扬程的影 响，并应增加空气过滤装置，避免环境对冷却介质的污染。 5.5压力损失 要求额定流量下，变流器的压力损失不超过150kPa（液体介质在20℃～30℃条件下测定）。 5.6系统压力 液体冷却系统的最大运行压力不应超过600kPa。 5.7冷却介质温度 正常工作条件下，流经变流器的冷却介质的温度范围应为5℃50℃。 流经变流器的冷却介质温度应根据现场工作环境温度和需冷却的内部器件的温升要求确定，为了保 3 NB/T31139—2018 证器件表面在低温环境下不产生凝露，冷却介质温度应高于当前空气的露点温度 5.8冷却容量 采用水-风（空气）换热器时，对数平均温度差应不大于8K，液体冷却设备中的换热器的传热系数 应不低于65W/（m²K）。 采用水-水换热器式，对数平均温度差应不大于5K，液体冷却设备中的换热器的传热系数应不低于 3500W/（m².K)。 液体冷却系统的冷却容量应具备不低于20%的设计裕量，以满足变流器全生命周期的散热要求。 5.9温升 对于户外条件使用的以空气介质为散热方式的器件，如果环境温度降低的补偿作用明显，允许对温 升极限值进行海拨修正。 不同海拔处的温升极限值应按式（1）确定： T=To+△T (1) 式中： T。——相关产品标准中规定的温升极限值； △T一—温升极限值的海拔修正值，参见附录A中表A.2的规定。 采用液体冷却设计的变流器以变流器入口液体介质的温度为温升基准，温升设计时，可分为以下几 部