ChinaAutoRegs｜GB/T 36544-2018 英文版翻译 变电站用质子交换膜燃料电池供电系统
Proton Exchange Membrane Fuel Cell Power Supply System for Power Distribution Substation

CONTENTS

Foreword
1 Scope
2 Normative References
3 Terms and Definitions
4 System Composition
5 Technical Requirements
6 Test Methods
7 Marking, Packaging, Transportation and Storage
Annex A (Normative) Test Instruments and Equipment

1 SCOPE

This standard specifies the system composition, technical requirements, test methods, marking, packaging, transportation and storage for the proton exchange membrane fuel cell power supply system for power distribution substation.
This standard is applicable to the DC backup power supply system of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), fuelled with hydrogen, for power distribution substation.

2 NORMATIVE REFERENCES

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the editions cited apply. For undated references, the latest editions of the normative document (including any amendments) apply.
GB/T 3785 (All parts) Electroacoustics – Sound level meters
GB/T 4208 Degrees of protection provided by enclosure (IP code)
GB/T 9254-2008 Information technology equipment – Radio disturbance characteristics – Limits and methods of measurement
GB/T 19826-2014 General specification and safety requirements for DC power supply equipment of power projects
GB/T 27748.1 Stationary fuel cell power systems – Part 1: Safety
GB/T 27748.3 Stationary fuel cell power system – Part 3: Installation
GB/T 28816 Fuel cell – Terminology
GB/T 31036-2014 Proton exchange membrane fuel cell backup power system – Safety
GB/T 31037.1-2014 Fuel cell power system used for industrial lift truck applications – Part 1: Safety
JB/T 5777.2-2002 General specification for control and protection panel (cabinet, desk) of secondary circuit of power system

3 TERMS AND DEFINITIONS

For the purposes of this document, the terms and definitions given in GB/T 28816 and the following apply.
3.1
合闸冲击放电 switching-on impulse discharge
变电站多个断路器合闸机构同时或短时间内动作，直流供电系统在合闸时间内电流增加过程。
3.2
事故电流 current required during fault clearance service
变电站交流电源系统事故停电的状态下，所有电气控制、信号、测量、继电保护、自动装置、交流不停 电电源、断路器分合闸机构、远动、通信装置和事故照明等负荷电流的总称。
4系统组成
变电站用质子交换膜燃料电池供电系统主要由燃料处理系统、氧化剂处理系统、燃料电池模块、电 能变换单元、控制系统、通风系统、水热管理系统及辅助储能模块等组成，该系统结构原理图如图1。
图1中，燃料处理系统是指燃料电池供电系统所需要的、准备燃料及必要时对其加压的、由化学和/ 或物理处理设备以及相关的热交换器和控制器所组成的系统。
氧化剂处理系统是指用来计量、调控、处理并可能对输入的氧化剂进行加压以便供燃料电池供电系统使用的系统。
5技术要求 5.1使用条件
变电站用质子交换膜燃料电池供电系统应能在下列环境条件下正常运行：
——工作环境温度为：一10 C〜40 ——环境相对湿度：1〇%〜95%，不凝露；
——海拔不超过2 000
5.2系统技术要求 5.2.1通用安全要求
质子交换膜燃料电池供电系统（以下简称“系统”）应符合GB/T 27748.1和GB/T 27748.3规定的要求，
5.2.2外观和结构
系统的外观和结构应符合下列要求：
系统外表应清洁，无机械损伤，接口触点无锈蚀；
——系统表面应有产品标识，且标识清楚；
——系统的通信接口、电源接口、干接点接口、氢气接口等应有明确的标识。
5.2.3直流供电能力 5.2.3.1直流母线输出电压
直流母线输出电压最大变化范围应为直流系统标称电压的90%〜110%。
5.2.3.2 事故放电能力
系统在额定功率下完成指定时间的放电后，进行合闸冲击放电试验，叠加8倍的冲击电流用来模拟 事故电流，在3次合闸冲击放电试验过程中，直流母线输出电压应不低于直流标称电压的90%。
5.2.4启动/关机方式
系统应具备以下启动/关机方式：
手动启动/关机；
——遥控启动/关机；
自动启动/关机。
5.2.5 系统待机功耗
系统待机功耗应不大于系统额定输出功率的1%。
注：不包含燃料电池电加热部分功耗。
5.2.6过载能力
输出为额定功率的110%时，系统应能正常运行10 min。
5.2.7系统初始发电效率
系统输出额定功率时，系统初始发电效率应不低于35%。
5.2.8连续运行时间
额定功率下，系统连续运行时间应不低于10 h，直流母线输出电压瞬时波动应不低于指标标称电
压的87.5%,
5.2.9保护与告警功能 5.2.9.1过载保护
输出超过额定功率时，系统应能发出报警信号。当系统处于：
——输出在额定功率100%〜110%之间，持续10 min;或 ——输出超过额定功率110%，持续3 s。
电能变换单元应A动进人输出限流保护状态，故障消除后，应能A动恢复T.作.
5.2.9.2电池堆入口氢气高、低压保护
当系统检测到电池堆人口氢气压力低于产品规定的最低压力或高于产品规定的最高压力时，应能 发出报警信号并自动关机保护。
5.2.9.3输出过电压及欠电压保护
系统输出电压超过过压保护设定值或者低于欠压设定值时，应发出报警信号。当电压超过过压保
护设定值时应能自动关机保护。
5.2.9.4 输出短路保护
当输出短路时，应能发出报筲信号并自动进人输出限流保护状态，故障消除后，应能自动恢复T.作。
5.2.9.5过温保护
系统中的部件T.作温度超过过温保护设定值时，应发出报箸信号，并自动关机保护。
5.2.9.6氢气泄漏保护
系统应具有氢气泄漏检测功能，并能发出报鳘信号，应符合GB/T 31037.1—2014中4.8.6的要求。
5.2.9.7告警信息
系统应具有下述告警信息：负载过载、氢气泄漏、燃料电池故障、辅助储能模块故障、DC/DC模块故 障、供氢压力低、供氢压力高、系统输出电压高、系统输出电压低、短路、过温、环境温度高、环境温度低 等。系统应能自动发出告警信号，并能通过通信接口将告警信号传送到近端、远程监控设备。
5.2.10监控功能
系统应具备标准通信接口，并具有以下监控功能：
一遥测：直流母线输出电压，燃料电池系统输出电流，氢气供气压力，燃料电池温度，环境温度； -遥信:燃料电池（电池堆/模块输出过/欠压、过温、输出过流），燃料电池运行氢气压力低/高，环 境温度低/高，氢气泄露；
——遥控：系统开/关机。
5.2.11系统噪音
系统正常运行时的噪音应不大于65 dB。
5.2.12 绝缘电阻
系统绝缘电阻应符合GB/T 19826—2014中5.3.2的要求。
5.2.13介质强度
系统介质强度应符合GB/T 19826—2014中5.3.3的要求。
5.2.14 耐湿热性能
系统耐湿热应符合GB/T 19826—2014中5.3.6的要求。
5.2.15防护等级
系统防护等级不应低于IP20。
5.2.16 防触电措施
系统的防触电措施应符合JB/T 5777.2—2002中5.12的规定。
5.2.17 电磁兼容性要求 5.2.17.1抗扰度要求
系统抗扰度应符合GB/T 19826—2014中5.4.1的规定。
5.2.17.2 电磁发射限制要求
电磁发射限制的要求是指辐射发射限制的要求。系统辐射发射限值应符合GB/T 19826—2014中 表12的规定。
5.2.18系统寿命要求
系统累计运行1 500 h之后，可以正常启动，并输出额定功率，直流母线输出电压应满足5.2.3.1的要求。
6试验方法
6.1试验前准备
6.1.1试验用仪器、设备及要求
试验用仪器和设备见附录A，仪器和设备的精度要求如下：
——测量电压的仪表精度应不低于±1%(F.S.);
——测量电流的仪表精度应不低于±1%(F.S.);
——测量时间用的仪表精度应不低于1 s/h;
——测量温度的仪表精度应不低于±1
——恒流源的电流可阏，在恒流充电或放电过程中，其电流的相对变化应在±1%(F.S.)范围内;
——恒压源的电压可调，在恒压充电过程中，其电压变化应在±1%(F.S.)范围内。
6.1.2试验环境条件
除非另有规定外，本标准中各项试验应在以下条件下进行：
a) 温度:25°C±5X：;
b) 相对湿度：不大于75%;
c) 大气压力：86 kPa〜106 kPa。

6.1.3试验电路框图
试验电路框图见图2。

图2试验电路框图
试验前准备:每项试验开始前，都要使用辅助储能模块充电设备对辅助储能模块进行充电，待充满 电后，关闭辅助储能模块充电设备，进行试验。
6.2外观与结构检查
目测检查系统的外观与结构。
6.3直流母线输出电压试验
按以下步骤进行试验：
a) 按照图2连接试验电路；
b) 启动系统，接通负载，使系统在额定功率下丁作，测量直流母线输出电压。
6.4事故放电能力试验
针对变电站直流系统，按以下少骤进行事故放电能力试验：
a) 使系统在额定功率下放电指定时长；
b) 系统持续运行，并叠加8倍于额定电流的冲击电流，持续时间为500 ms，期间测量直流（动力) 母线的电压俏（测试位置如罔2所示），之后恢复在额定电流条件下运行；
c) 重复b)步骤3次，每次间隔2 s。
6.5启动/关机方式试验
测试手动方式时，手动启动或关闭燃料电池供电系统，检查系统是否正常启动或关闭。
测试遥控方式时，远程启动或关闭燃料电池供电系统，检查系统是否正常启动或关闭。
测试A动方式时，通过通断电网供电及辅助储能模块充电设备供电，检查系统是否正常启动或关闭。
6.6系统待机功耗试验
系统待机时，测量其输人功率(扣除燃料电池电加热功耗），具体测量方法如下：
1) 只利用储能单元为系统供电，储能单元输出端串接直流电流表或其他可测量直流电流的仪器;
2) 用万用表测量储能单元的输出电压u。，记录储能单元的输出电流r。，根据式（1)计算系统待机功耗。
6.7过载能力试验
按以下步骤进行试验：
a) 按照图2连接试验电路；
b) 启动系统，调节负载使负载功率为110%的额定值，直流输出电压为出厂整定值，记录系统能 正常运行的时间。
6.8系统发电效率试验
按以下步骤进行试验：
a) 按照图2连接试验电路，接阻性负载，并在阻性负载输出端并接电压表、串接电流表或其他能 测量电压、电流的设备；储能单元连接电流表(或其他能测量电流的设备，储能单元电流测量设 备应能反映电流方向，充电时为负值，放电时为正值）；系统氢气输人侧接氢气质量流量计；
b) 启动系统，调节输出电压为出厂整定值，调节阻性负载为额定功率输出；
c) 当系统稳定运行并且储能单元放电电流小于系统额定电流的5%时，每隔5 min记录氢气累 计消耗质量wH2、燃料电池系统输出电压17、负载电流^，储能单元的充放电电流〖2,按表1 记录5组数据，最后取平均值作为计算依据。
6.9连续运行的实验方法
系统以额定功率负载运行，待直流母线输出电压达到5.2.3.1要求后，开始记录输出电压波动情况 及系统持续运行时间。
6.10保护与告警功能试验 6.10.1过载保护试验
调节线性负载使负载功率在100%〜110%之间，运行10 min后，系统的输出功率要降低到额定功 率，或负载功率大于110%，3 s后，系统的输出功率要降低到额定功率。系统应有报警信号。
6.10.2 电池堆入口氢气高、低压保护试验
电池堆人口氢气压力降低到制造商规定最低压力俏以下或者升高到制造商规定最高压力值以上 时，应能发出报筲信号并自动关机保护。
6.10.3输出过、欠压保护试验
调节系统输出电压超过输出过压保护设定俏或低于输出欠压保护设定值时，应能发出告膂信号。
6.10.4输出短路保护试验
在系统正常运行状态下，切除辅助储能模块后，使电能变换单元输出短路，短路电阻应不大于80 系统应能发出报警信号并A动进人保护状态，故障消除且辅助储能模块切人后，应能自动恢复T.作。
6.10.5过温保护试验
电池堆温度达到过温保护设定俏（由电池堆制造商提供，一般为50 X：〜100 X：之间），应发出报警 信号并自动关机保护。
6.10.6 氢气泄漏试验
按GB/T 31036—2014中5.2.1规定的方法进行试验。
6.10.7告警信息
模拟系统故障，检查系统的告警信息，并检查是否通过通信接口或无线网络、短消息等方式将告警 信号传送到近端和远程监控设备。
6.11监控功能试验
按以下步骤进行试验：
a)检查系统有无RS232、RS485/RS422、TCP/IP等标准通信接口和/或各种告箬信号输出端子；
b)根据提供的通信协议检查系统遥测、遥信、遥控的内容。
6.12系统噪音试验
系统正常工作状态时，在设备前后左右1 m、高度的1/2处用声级计测量系统噪音。
6.13 绝缘电阻
按GB/T 19826—2014中5.3.2规定的方法进行试验。
6.14介质强度
按GB/T 19826—2014中5.3.3规定的方法进行试验。
6.15耐湿热性能
按GB/T 19826—2014中5.3.6规定的方法进行试验。
6.16防护等级
按GB/T 4208规定的方法进行试验。
6.17防触电措施
按JB/T 5777.2—2002中5.12规定的方法进行试验。
6.18 电磁兼容性试验 6.18.1抗扰度试验
按GB/T 19826—2014中6.21规定的方法进行试验。
6.18.2 电磁发射试验 6.18.2.1工作条件
电磁发射试验时，气体冋路参数和直流输出电压为额定值，输出电流分別为额定电流（电阻性负载) 和0.5倍额定电流（电阻性负载）。
6.18.2.2合格判定
电磁发射限值应符合5.2.17.2的规定。
6.18.2.3发射限制试验
检验辐射发射限值，按GB/T 9254—2008规定的方法执行。
6.19 寿命试验
系统在额定功率下累计运行1 500 h之后，可以正常启动，并输出额定功率。
7标志、包装、运输、贮存
7.1 标志
7.1.1系统标志
系统应冇铭牌，并应安装在明显位置，铭牌上应标明以下内容:
a) 设备名称；
b) 型号；
c) 技术参数至少包含：
1) 产品额定功率(kW);
2) 直流标称电压（V);
3) 额定电流（A)。
d) 质量（kg);
e) 出厂编号；
f) 制造年月；
g) 制造单位名称或标识。
产品的各种开关、仪表、信号灯、光字牌、动力母线、控制母线、进气(液）端口、排气(液）端口，通信接 口等，应有相应的文字符号作为标志，并与接线图上的文字符号一致，要求宇迹清晰易辨，不褪色，不脱 落，布置均匀，便于观察。
7.1.2极性标志
如果电气接头有极性之分，或有接地端子与接地连接线，都应予以标明。
7.1.3 警示标志
存在危险的部位应使用警示标志，例如：
——触电危险；
——高温；
——易燃气体。
7.2包装
系统包装应防潮、防振。产品随带文件:
a) 产品出厂合格证；
b) 产品使用说明书；
c) 装箱文件资料清单；
d) 电气原理图以及电路气路连接图；
e) 其他技术资料。
7.3运输
系统在运输中，应冇遮篷，不应冇剧烈振动、撞击、暴晒雨淋和倾倒放置等。
7.4贮存
系统在贮存期间，应放在空气流通，温度在一25 t：〜+ 55 t：之间，月平均相对湿度不大于90%， 无腐蚀性和爆炸气体的仓库内，在贮存期间不应淋雨、暴晒、凝露和霜冻。
附录 A
(规范性附录）
试验用仪器、设备
A.1可调节阻性负载
应满足所测电压范围及电流范围的可调节负载。
A.2直流电流分流器
精度:〇.2级。
A.3 直流电流表 精度:0.5级，
A.4直流数字电压表 显示位数位半。
A.5数字存储示波器
频率带宽：不低于10 MHZ。
A.6模拟示波器
频率带宽：不低于20 MHz。
A.7绝缘电阻测试仪
测试电压:DC 500 V;电阻量程:0 Mfl〜1 000 Mfi。
A.8绝缘强度测试仪
测试电压:DC 0 V〜2 800 V。
A.9恒温恒湿试验箱 温控误差：±1 ^
A. 10 声级计
应为积分平均声级计或环境噪声自动监测仪，其性能应不低于GB/T 3785(所有部分）的要求。
测量范围：30 dB〜130 dB，频率范围:20 Hz〜10 kHz。
A. 11质量流量计
精度>±2%F.S.;耐压 >3 MPa。

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