高原光伏水泵提水系统

ICS 27.160 F 12 NB 中 华 人 民 共 和 国 能 源 行 业 标 准 NB/T10198— 2019 高原光伏水泵提水系统 Photovoltaic pumping system for plateau 2019 -06 -04 发布 2019 -10 -01 实施 国家能源局 发布 NB/T10198— 2019 I 目 次 前 言 II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 系统分类 . 2 5 一般要求 . 2 6 部件技术要求 . 3 7 试验方法与检验规则 . 4 8 标志、包装、运输和储存 . 4 附 录 A （资料性附录） 系统配置 6 附 录 B （规范性附录） 高原环境条件参数及绝缘介电强度修正系数 8 附 录 C （规范性附录） 高原环境对温升的影响 . 11 NB/T10198— 2019 II 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 全国高原电工产品环境技术标准化技术委员会（ SAC/TC 330） 归口。 本标准起草单位 : 上海禧龙科技股份有限公司、昆明电器科学研究所、合肥聚能新能源科技有限公 司、上海交通大学、江苏印加新能源科技股份有限公司、 宁波锦浪新能源科技股份有限公司 、常州市乐 阳光电科技有限公司、上海俊玥能源科技有限公司、 嘉兴清源电气科技有限公司 、 易事特集团股份有限 公司、 广东远光电缆实业有限公司、 云南大红山管道有限公司、 东营市智通新能源科技股份有限公司。 本标准主要起草人 : 包龙新、周琼芳、王志新、马志保、张云鹏、王一鸣、马松、唐建超、包俊、 徐海波、李菁、林嘉伟、徐斌、蔡仲光、蒋陆肆、 李剑锋、韩军刚、 王 征山 。 NB/T10198— 2019 1 高原光伏水泵提水系统 1 范围 本标准规定了高原光伏水泵提水系统的术语和定义、 系统 分类与配置、技术要求、试验 方法与 检验 规则 、 标志 、包装、运输和 储 存要求 。 本标准适用于 海拔 1 000 m以上至 5 000 m高原地区使用的 高原光伏水泵提水系统 。 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 191 包装储 运 图示标志 GB/T 2423.1-2008 电工电子产品环境试验 第 2部分 ： 试验方法试验 A： 低温 GB/T 2423.4 电工电子产品环境试验 第 2部分：试验方法 试验 Db：交变湿热 (12h＋ 12h循环 ) GB/T 7251.1-2013 低压成套开关设备和控制设备 第 1部分：总则 GB/T 13306 标牌 GB/T 14597-2010 电工产品不同海拔的气候环境条件 GB/T 20626.1-2017 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/T 20626.2-2006 特殊环境条件高原电工电子产品 第 2部分：选型和检验规范 GB/T 20626.3 特殊环境条件高原电工电子产品 第 3部分：雷电、污秽、凝露的防护要求 GB/T 20645-2006 特殊环境条件高原用低压电器技术要求 GB/T 34581 光伏系统用直流断路器通用技术要求 NB/T 32017-2013 太阳能光伏水泵系统 NB/T 34038 太阳能光伏水泵系统用逆变器 NB/T 42104.4 地面用晶体硅光伏组件环境适应性测试要求 第 4部分：高原气候条件 3 术语和定义 GB/T 20626.1-2017、 NB/T 32017-2013界定的 以及下列 术语和定义适用于本文件。 3.1 高原 plateau 本标准所指的高原是海拔 1 000 m以上至 5 000 m范围内的地区 。 3.2 并联双电源控制器 parallel dual power supply controller NB/T10198— 2019 2 以光伏作为 主要电源、市电作为补充电源，实现光伏水泵提水系统混合供电的控制器。根据负载类 型可分为：并联双电源直流控制器、并联双电源交流控制器 。 3.3 光伏水泵提水系统控制器 photovoltaic pumping system controller 光伏水泵提水系统用控制器，根据输入电源的数量和类型可分为：单电源直流控制器、单电源交流 控制器、并联双电源直流控制器、并联双电源交流控制器 。 4 系统分类 根据负载类型可分为光伏直流水泵提水系统和光伏交流水泵提水系统，参见附录 A。 5 一般要求 5.1 运行环境 高原环境条件参数按 GB/T 20626.1-2017中第 4章的规定，见 附录 B表 B.1。 系统在满足 NB/T 32017-2013对平原地区光伏水泵提水系统的条件下，还应能在如下高原气候环境 中正常工作： a） 环境温度、湿度要求见附录 B表 B.1； b） 无导电爆炸尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体和蒸汽； c） 无严重霉菌； d） 污秽等级：不 低 于 III级； e） 地震引发的地面加速度 ag：水平方向不大于 3 m/s2， 垂直方向不大于 1.5 m/s2。 5.2 电气间隙 以空气作为绝缘介质的高原光伏水泵提水系统，随着安装场地海拔高度的增加，应增大电气间隙， 其修正系数按 GB/T 20626.1-2017中第 5章表 2的规定 ，见附录 B表 B.2。 5.3 爬电距离 爬电距离应符合 GB/T 7251.1-2013中 第 8.3条 对应 的产品标准的爬电距离规定， 并考虑使用地区高 原环境条件参数等对产品微观环境、绝缘材料等影响， 见附录 B表 B.3。 5.4 介电强度 按绝缘配合等相关要求，结合产品的绝缘方式，并考虑产品使用海拔高度的修正系数（见 附录 B表 B.2、表 B.4），确定绝缘介质最低承受的介电强度。 5.5 温升 高原光伏水泵提水系统在额定负载及正常使用条件下，其主要零部件的温升应为：电力半导体功率 元器件（晶闸管、整流管、场效应管、绝缘栅双极型晶体管等）的温升应符合 有关标准 规定；变压器及 电抗器的温升， E级绝缘应不超过 75 K， A级绝缘温升应不超过 60 K；导体器件连接的塑料绝缘导线、橡 胶导线的温升应不超过 45 K。 注： 此处的温度为未修正值。 NB/T10198— 2019 3 高原光伏水泵提水系统的温升随海拔的升高而递增，但户外平均环境温度随海拔的升高而递减（见 附录 C表 C.1），对产品的温升递增有明显的补偿作用。因此，户外使用的以及无人值守场所使用的光伏 水泵提水系统允许对温升极限值进行海拔修正。 不同海拔高度的温升极限值应按以下公式确定： τ=τ0+Δτ 式中： τ 0—— 相关产品标准中 规定的温升极限值； Δτ—— 温升极限值的海拔修正值，具体参数由附录 C表 C.2查出 。 对温升极限值进行修正后，温升 不应超过 GB/T 7251.1-2013中对应的产品标准温升 极 限值。选用部 件的温升与环境温度的要求应根据户内和户外的不同场景要求，满足 GB/T 20626.2-2006中 第 5.2条 和 GB/T 20645-2006中第 7章的规定。 当环境温度不符合 GB/T 7251.1-2013第 7.1条 对应的产品标准规定的低温限值时，应采取措施，如 自动投切的加热装置等。 5.6 工频耐受电压和雷电冲击耐受电压 在高原环境条件下，应符合 NB/T 32017-2013 太阳能光伏水泵系统 的要求， 并 保证产品在高原地 区使用时有足够的工频耐压能力和雷电冲击耐压能力。在产品使用海拔与试验海拔不同时，试验的海 拔修正系数应满足 附录 B 表 B.4 的要求。 5.7 灭弧性能 光伏水泵提水系统的开关电器应充分考虑由于高海拔低气压带来的灭弧性能降低。 5.8 雷电、凝露与污秽 应符合 GB/T 20626.3的规定。 6 部件 技术要求 6.1 总体要求 部件技术要求应满足 NB/T 32017-2013中第 6章 的要求。 光伏水泵提水系统控制器 降额运行修正值应符合以下要求： a） 海拔高度在 1 000 m～ 4 000 m，按照 100％功率运行； b） 海拔高度在 4 000 m～ 5 000 m，海拔高度每提高 200 m，功率下降 10％。 6.2 并联双电源控制器 要求 6.2.1 功能要求 并联双电源 控制器 应符合 NB/T 34038的规定，同时还需满足以下要求： a） 对输入的光伏和市电 电源具有自动识别、自动接入和断开的功能，同时能够显示当前接入电源 的状态； b） 优先使用光伏电源，并根据光照强度大小与市电进行自动切换，实现光伏为主、市电为辅的功 能； c） 在光伏完全无输出时，需要将光伏输入完全脱离系统，避免市电反灌入光伏组件侧； d） 对市电接入需要有手动隔离、过流保护和软启动的功能； NB/T10198— 2019 4 e） 具有输入过压保护和指示、光伏输入极性反接保护的功能；当出现过电压时能够立即断开，待 电压恢复正常后能够自动允许再次接入；当光伏输入极性反接时，系统能够正常保护且不工作， 待极性恢复正常后可以自动允许再次接入。 6.2.2 接通 和 分 断 短路电 流 的能力 并联双电源控制器的直流断路器分断能力应满足 GB/T 34581的要求。在高原 环境条件下 ，并联双电 源控制器 接通和分断 短路电流的 能力 下降 ， 下降的 数值 由 制造厂在产品说明书中规定。 6.3 材料 光伏组件应满足 NB/T 42104.4的要求。管道、隔热材料、金属表面防护材料等应符合相关标准。 7 试验方法与检验规则 7.1 试验条件 对 本标准规定的、 受 高原环境条件影响的 试验 项目 可在 下列 任意一种试验 条件下进行试验： a） 在 相应海拔 环境 条件下进行 。 b） 在 人工模拟环境条件 （模拟 实验室 ）下 进行。 c） 当 使用地点与试验地点海拔不同时， 可在试验 地点试验， 但 产品相关性能 应采用 GB/T 20645-2006中 8.3规定 的修正 方法 进行 系数 修正 。 7.2 试验方法 7.2.1 基本试验 光伏水泵提水系统中的并联双电源控制器应按照 NB/T 34038中的要求进行检测，光伏 组件试验 按照 NB/T 42104.4中的试验 方法 进行，其他部件 检验项目按 照 NB/T 32017-2013中第 7章的试验方法进行。 7.2.2 高温、低温试验 高温 试验温度为相应海拔高度的 极限温度，试验时被 测 试品应 持续 通电 7 h。试验结束 被 测 试品恢 复至常温状态后，外观和结构应无损坏和变形，功能和性能指标应满足要求。 低温 试验时， 被测试品 应能正常启动。 试验 持续时间 选定的原则参照 GB/T 2423.1-2008中 第 6.6条 的规定 。试验时， 被测试品 不接负载。试验后， 被测试品 在标准大气条件下恢复后，检查 被测试品 外观， 应没有影响其使用的损坏。 7.2.3 交变湿热试验 交变湿热试验按 GB/T 2423.4中规定 进行 。交变湿热试验后 ，被测试品置于正常环境，放置 2 h后再 次开机，光伏水泵提水系统控制器各部件应能正常工作，性能符合设计要求。 8 标志、包装、运输和储存 8.1 一般原则 应根据产品本身的性能、高原环境来选取 适合 产品的包装、运输和防护措施。 8.2 标志 NB/T10198— 2019 5 产品应按 GB/T 13306 的规定 进行标志，必要时标志高原运输及储存的特殊要求。 产品耐受高海拔 低气压等环境能力应在技术文件中表述，或在铭牌中给出，作为选型与检验的依据。 根据高原光伏水泵提水系统实际使用地点的海拔高度，按照高原环境条件参数，在相应海拔分级区 间确定高原光伏水泵提水系统的海拔适应能力级别。 适应能力级别确定为： 1 000 m海拔 ≤ 2 000 m 为 G2； 2 000 m海拔 ≤ 3 000 m 为 G3； 3 000 m海拔 ≤ 4 000 m 为 G4； 4 000 m海拔 ≤ 5 000 m 为 G5。 如 需按实际海拔标注的，可按如下方法标注，如： G2.8 表示海拔 2 800 m； G3.5 表示海拔 3 500 m。 8.3 包装 包装应符合 GB/T 191 的相关规定，箱外的标志应清晰整齐， 必要时应在包装的醒目位置说明运输 及贮存的特殊要求； 对设备的运动部件 要 进行合理固定， 应有适当的减震措施， 并根据实际包装情况采 取防止沙尘进入的措施。 8.4 运输 产品在运输过程中，不得碰撞、损坏、受潮和受压，应根据相应高原环境条件采取减震措施。 必要 时应有防沙尘、雨雪侵入和防寒措施。 8.5 储存 除应 按 GB/T 7251.1-2013 中对应的产品标准储存和安置条件的规定 外，还应满足以下要求： a） 防止沙尘、雨雪侵入。 b） 采取相适应的防寒措施。 c） 定期巡视、检查。 NB/T10198— 2019 6 A A 附 录 A （ 资料 性附录） 系统配置 系统 的基本构成和主要配置 见 图 A. 1、图 A.2、图 A.3、图 A.4所示，其中图 A.1、图 A.2为光伏直流水 泵提水系统，图 A.3、图 A.4为光伏交流水泵提水系统。可根据实际使用需要，增加并联双电源控制器， 实现光伏为主、市电为辅的功能， 见 图 A. 2和图 A.4。 图 A.1 单电源 光伏 直流 水泵提水 系统配置 图 A.2 并联双电源光伏直流 水泵提水 系统配置 直流无刷电机 DC 并联双电源直流控制器 直流无刷电机 单电源直流控制器 NB/T10198— 2019 7 图 A.3 单电源光伏交流水泵 提水 系统配置 图 A.4 并联双电源光伏交流水泵 提水 系统配置 并联双电源 交流 控制 器 并联双电源交流控制器 单电源 交流控制器 NB/T10198— 2019 8 附 录 B （ 规范 性附录） 高原环境条件参数及绝缘介电强度修正系数 标准大气条件 ： （ GB/T 2900.19-1994 中 4.7）： 温度： t0=20 ℃； 气压： b0=101.3 kPa； 绝对湿度： h0=11 g/m3。 表 B.1 高原环境条件参数 序 号 环境参数 海拔 m 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 1 气压 kPa 年平均 101.3 90.0 79.5 70.1 61.7 54.0 最低 97.0 87.2 77.5 68.0 60.0 52.5 2 空气温度 ℃ 最高 45， 40 45， 40 35 30 25 20 最高日平均 35， 30 35， 30 25 20 15 10 年平均 20 20 15 10 5 0 最低 +5， -5， -15， -25， -40， -45 最大日温差 /K 15， 25， 30 3 相对湿度 % 最湿月月 平均最大 （平均最低气温） ℃ 95,90 （ 25） 95,90 （ 25） 90 （ 20） 90 （ 15） 90 （ 10） 90 （ 5） 最干月月平均最大 （平均最高气温） ℃ 20 （ 15） 20 （ 15） 15 （ 15） 15 （ 10） 15 （ 5） 15 （ 0） 4 绝对湿度 g/m3 年平均 11.0 7.6 5.3 3.7 2.7 1.7 年平均最小 3.7 3.2 2.7 2.2 1.7 1.3 5 最大太阳直接辐射强度 W/m2 1 000 1 000 1 060 1 120 1 180 1 250 6 最大风速 m/s 25,30,35,40 7 最大 10 min 降水量 mm 15,30 8 1 m 深土壤最高温度 ℃ 30 25 20 20 15 15 注 1： 本表数据见 GB/T 14597-2010。 注 2： 为便于比较，将标准大气条件参数（海拔 0 m-1 000 m 下的大气条件参数）列入表中。 注 3： 在最低气温、最大日温差、最大风速、 最大 10 min 降水 量 等几项中，根据不同使用地区的环境条件，来确定 实际数值。 NB/T10198— 2019 9 表 B.2 电气间隙 的 海拔修正系数值 使用地点海 /m 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 电气间隙 海拔 修正 系数 以 1 000 m 为基准 1.00 1.13 1.28 1.46 1.67 以 2 000 m 为基准 0.88 1.00 1.14 1.29 1.48 注 1： 本表仅适用于低压产品。 注 2： 在实际使用中应考虑风速对产品电气间隙的影响 。 示例 1： 某高原型产品以海拔 1 000 m 为基准设计，使用于海拔 3 000 m，其电气间隙应为常规电气间隙乘以 1.28 系数。 示例 2： 某高原型产品以海拔 2 000 m为基准设计，使用于海拔 4 000 m，其电气间隙应为常规电气间隙乘以 1.29系 数。 表 B.3 爬电距离 额定绝 缘电压 / V 最小爬电距离 /mm 污染等级 1 2 3 材料组别 材料组别 材料组别 所有材料组 Ⅰ Ⅱ Ⅲ a、 Ⅲ b Ⅰ Ⅱ Ⅲ a Ⅲ b 32 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 40 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.6 1.8 1.8 50 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.7 1.9 1.9 63 1.5 1.5 1.5 1.5 1.6 1.8 2 2 80 1.5 1.5 1.5 1.5 1.7 1.9 2.1 2.1 100 1.5 1.5 1.5 1.5 1.8 2 2.2 2.2 125 1.5 1.5 1.5 1.5 1.9 2.1 2.4 2.4 160 1.5 1.5 1.5 1.6 2 2.2 2.5 2.5 200 1.5 1.5 1.5 2 2.5 2.8 3.2 3.2 250 1.5 1.5 1.8 2.5 3.8 3.6 4 4 320 1.5 1.6 2.2 3.2 4 4.5 5 5 400 1.5 2 2.8 4 5 5.6 6.3 6.3 500 1.5 2.6 3.6 5 6.3 7.1 8.0 8.0 630 1.8 3.2 4.5 6.3 8 9 10 10 800 2.4 4 5.6 8 10 11 12.5 1000 3.2 5 7.1 10 12.5 14 16 1250 4.2 6.3 9 12.5 16 18 20 1600 5.6 8 11 16 20 22 25 材料组别Ⅲ b一般不推荐用于 630 V以上的污染等级 3。 作为例外，对于额定电压 127 V、 208 V、 415 V/440 V、 660 V/690 V和 830 V，可采用分别对应于： 125 V、 200 V、 400 V、 630 V和 800 V的较低档的爬电距离。 NB/T10198— 2019 10 根据相比电痕化指数（ CTI）的范围值，材料组别分组如下： —— 材料组别 Ⅰ 600 ≤ CTI —— 材料组别 Ⅱ 400 ≤ CTI ＜ 600 —— 材料组别Ⅲ a 175≤ CTI ＜ 400 —— 材料组别Ⅲ b 100≤ CTI ＜ 175 注 1： CTI的值是根据 GB/T 4207-2003中所用绝缘材料方法 A取得的。 注 2： 值来自 GB/T 16935.1-2008，但保持最小值 1.5 mm。 表 B.4 工频耐受电压和冲击耐受电压的海拔修正系数 Ka 产品使用地点海拔 /m 1 000 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000 4 500 5 000 产品试验地点海拔 /m 0 1.13 1.28 1.36 1.44 1.54 1.63 1.74 1.85 1 000 1 1.13 1.20 1.28 1.36 1.44 1.54 1.63 2 000 0.88 1 1.06 1.13 1.20 1.28 1.36 1.44 3 000 0.78 0.88 0.94 1 1.06 1.13 1.20 1.28 4 000 0.69 0.78 0.83 0.88 0.94 1 1.06 1.13 5 000 0.61 0.69 0.74 0.78 0.83 0.88 0.94 1 注 1： 在以考核内绝缘质量为主的例行试验中，按有关产品标准的规定，试验电压取海拔 1 000 m 或 2 000 m 时， 产品的耐受电压值不作修正。 注 2： 试验电压值为常规型产品标准规定值与海拔修正系数 Ka的乘积。 注 3： 海拔超过 3 500 m 以上，本表仅供参考，尤其是对超高压、特高压设备。 注 4： 本表数据见 GB 20626.1-2017。 示例： 某 400 V高原光伏水泵提水系统 ，使用地点海拔为 3 000 m，试验地点为 2 000 m，产品标准规定工频耐压值为 2 500 V，则试验电压值为 2 500 V*1.13=2 825 V。 NB/T10198— 2019 11 附 录 C （ 规范 性附录） 高原环境对温升的影响 海 拔升高，空气密度降低，使以空气介质为散热方式的产品散热困难。一般，海拔每升高 100 m， 产品温升增加约 0.4 K。 海拔升高，环境温度降低。一般，海拔每升高 100 m，环境温度降低 0.5 K。高原不同海拔高度处的 平均环境温度值见表 C.1。 表 C.1 不同海拔高度处的平均环境温度值 海拔 /m 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 平均温度 /℃ 20 20 15 10 5 0 表 C.2 温升极限值的海拔修正值 使用或试验地点的海拔高度 H/m ∆τ /K H =2 000 0 2 000＜ H≤ 2 500 2 2 500＜ H≤ 3 000 4 3 000＜ H≤ 3 500 6 3 500＜ H≤ 4 000 8 4 000＜ H≤ 4 500 10 4 500＜ H≤ 5 000 12 注： 本表的依据为海拔每升高 100 m，环境温度降低 0.5 ℃。 在高海拔地区的户内及局部特定环境，若环境温度的降低不能补偿由于海拔升高而导致的温升增加 值，此时不允许对温升限制进行海拔修正。 在高海拔地区的户外条件使用的，由于环境温度降低的补偿作用明显，允许对温升极限值进行海拔 修正。 当试验地点的海拔与使用地点的海拔不同时，温升极限值按两者的海拔差进行修正。 当试验地点的 海拔高于使用地点时，温升极限值为相应产品标准规定的温升值 加上 修正值 。 当试验地点的海拔 低于 使 用地点时，温升极限值为相应产品标准规定的温升值 减去 修正值。 计算海拔差时，低于 2 000 m的海拔 均算作 0 m。 _________________________________