【国家标准】 风力发电机组 设计要求

ICS27.180
华人民共和国国家标雅
GB/T18451.1—2012/[EC 61400-1:2005代替 GB 18251.1----2001
风力发电机组
设计要求
Wind turbine generator systems-Design rcquirements(IEC 61400-1 :2005 Wind turbines---Part l:Design requirements,IDT)2012-05-11发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2012-10-01实施
IEC引言
1范围
2规范性引用文件
术语和定义
4符号和缩写
4.1符号和单位
4.2缩写
5基本要求
5.1概述
5.2设计方法·
5.3安全等级
质量保证
风力发电机组牌
6外部条件
概述·
风力发电机纠等级
风况-
其他环境条件
电网条件
结构设计
设计方法
载荷·
设计状态和载荷工况
载荷计算，
极限状态分析·
8控制和保护系统
控制功能·
保护功能
制动系统·
机械系统
防错设计
GB/T 18451.1-2012/IEC 61400-1:2005W
GB/T 18451.1--2012/IEC 61400-1.2005液压或气动系统
9.4卡齿轮箱·
9.5编航系统·
9.6变浆系统·
机械制动的保护功能
滚动轴承
电气系统
电气系统的一般要求
保护装置
断开装置
接地系统
雷电保护
自激励
雷电电磁脉冲保护
电能质量
电磁兼容性·
11待定场址条件的风力发电机组评估.
复杂地形场址评估
11.3评估所需的风况条件
邻近风力发电机红属流影响评估11.5其他环境条件评估
地震条件评估
电网条件评估
地质条件评估
参考风况数据的结构完整性评估参考特定场址条件载荷计算的结构完整性评估12组装、安装和吊装
12.3安装条件
场址道路
环境条件
接收,装卸和存放
基础/地锚系统
风力发电机纽组装
风力发电机组吊装
紧固件和附件
起重机、提升机和起吊设备
调试、运行和维护
13.1概述
13.2安全运行、检查和维护的设计要求·13.3调试说明书
13.4运行人员指导于册
13.5维护于册
附录A（规范性附录）
S级风力发电机组的设计参数
附录B（资料性附录）流模型
附录C（资料性附录）
地震载荷评估
附录D（资料性附录）尾流及风电场温流GB/T18451.1--2012/IEC61400-1:200540
附录E（资料性附录）采用测量相关-预测（MCP)方法预测风力发电机组场址的风分布附录F（瓷料性附录）
附录G（资料性附录）
参专文融
用于极限强度分析的载荷统计外推法使用Miner准则载荷外推法进行疲劳分析TKANrKAca
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。GB/T18451.1--2012/TEC61400-1:2005本标准使用翻译法等同采用IEC61400-1=2005《风力发电机组第1部分：设计要求”，本标准代替CB18451.1~-2001《风力发电机红安全要求》。与GB18451.1—200I的主要技术变化如下：
题目改变为“风力发电机组设计要求”调整了风力发电机组等级分类方法，现在仅涉及参考风遮和端流强度；-扩充广满流模型，并包括极限端流模型；一调整和简化了阵风模型；
重新整理和修改了设计载荷工况；重点强调了载荷计算中分湍流仿真，并具体说助了极限载荷的外推法；一调整和简化了载荷的局部安全系数；修正厂材料的局部安全系数，并根据材料型号和部件等级作了详细说明；根据功能特性，修正和明确「控制和保护系统的要求；增加了对结构和电气兼容性的详细评估要求。与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国标准如下：-(B/T4797.1—2005电工电子产品月然环境条件温度和湿度（IFC60721-2-1:2002，MOD);
-GB/T6391·2003滚动辅承额定动载荷和额定寿命（ISO281：1990，IDT)，现行版本GB/T639I-2010已替代GB/T6391-2003;-GB5226.1—2002机械安全机械电气设备第1部分：通用要求（IEC60204-1：1997，IDT），现行版本GB5226.12008机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件已替代CB5226.1--2002;
—CB16895（所有部分）建筑物电气装置IEC60364（所有部分）；GB/Z25427—2010风力发电机组雷电防护（IEC61400-24：2002.MOD）。为了使于使用，本标准做了下列编辑性修改：a）将\IEC61400-1：2005\改为本标准；b）
删除了IEC61400-1：2005中资料性概述要素（包括封面、月次和前言）；保留了IEC61400-1：2005的引言.同时增加了本标准的\前言”；d
用现行IFC60721-2-1：2002《环境条件等级第2部分：自然环境温度和湿度》替代IEC 60721-2-1:1982;
用现行ISQ4354:2009%风对建筑物的作用\替代ISO4354:1997；e)
F）用现行IS09001：2008《质量管理体系要求》替代ISO9001.2000本标由中国机械工业联合会提出。本标准由全国风力机械标雅化技术委员会（SAC/TC50)归口。本标雅主要起营单位：北京鉴衡认证中心、神华国华能源投资有限公司、中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院、上海电气风电设备有限公司、华北电力大学、新疆金风科技股份有限公司、浙江运达风电股份有限公司。
本标雄主要起草人：高辉、王建平、秦海岩、张宇、陈雷杰、许移庆、邓英、王相明、田野、庄岳兴、叶杭冶、工囊，李早、杨洪源。GB/T 18451.1--2012/1IEC 61400-1 :2005IEC引言
尽标推概述了风力发电机组的最低设计要求，但不是完整的设计规范或指导手肋。经适当论证后，如果变更本标准某条款的要求不会危及风力发电机组安全，那么就可变更此条款。但该规定不适用于第6章中外部条件的分类和相关定义。符合本标推的要求并不能免除任何个人、组织或团休遵守其他适用标推或法规的责任，本标推没有给出海上风发电机组的要求，特翌是支撑结构TrKAONKAca
风力发电机组
GB/T18451.1—2012/IEC:61400-1:2005设计要求
本标准规定了为确保风力发电机组工程完整性的必要设计要求。其目的是在风力发电机组的预期寿命期间，提供适当的防护等级，以防止各种危险对风力发电机组造成损坏。本标推涉及风力发电机组的各子系统控制剂和懈癌斐置、内部电气系统、机械系统和支撑结构，本标准适用于所有容量的风爱范机组，对于小型风力发竟组可采用标准IEC61400-2。本标准宜与第 2 章提烈IEC、ISG衡象标准起使用研:2
规范性引用文件,
下列文件剂穿本的应
件。凡是不注尽期的1用是
GB/T4082
2003滚动
005机械
但不超过3gkV歇高压设备
GB1685.32004
体和保护联结导体（IEC60
GB/T799
(IEC 61000-1:197)
GB17792-
CB 17799.
CB/T1900
E54部
气设备
广蓝，仅注期的版本适用于本文社
和安装
. 500 v d. c.
接地配置.保护导
环境的抗扰度试验
髪EC GO-
200质量管弹体系要求（IS09001：2008）-2:1999)
：1997)
GB/T19271.200雷电电磁脉冲的防护第1部分：通则（IECg12-1995）GB/T20320—20%风承发电机组电能质量测量和评估方法（I6149-21:2001)新撼安全越桌气设备，第1部分u通求Bafetyof machineryElec-IEC 60204 1:1997
atrital equipinent of machincspat [: Cenerafrequirements)：IEC60364（所有部分）建筑物電气装置asPsEtFcal installatins of building）：IFC60721-2-1:2002环境条件等级第2部分：自然环境温度和湿度（Claasificatianuf environmexital conritiuns--Part 2: Environmental conditions appearing in nature.I'emperature and hu-Simidity)
TEC6l024-1:1990防雷结构保护第1部分通用原则（Protectionof structurcsagainstlight-ning-Pari l:General principles)，IEC61400-24：202风力发电机组第24部分：雷电保护（Winct tnrhine-generalorsystemsFPart 24,Lightning prutection)ISo 281:1990滚子轴戚：额定动态负载和额定寿命（Ruling bearings---Dynamic load ratingsSand rating life)
IS02394:1998
ISO2533:1975
结构可掌性的基本原则（Generalprinciplesonreliabilityforstrine:tires）标准大气（StandardAtmosphere)GB/T18451.1~-2012/IEC61400-1.2005ISO 4354:2009风对建筑物的作用（Wind actions on structures)ISO6336（所有部分）直齿轮和斜齿轮的承载能力计算（Calculatinnnf lnad tapacilyaf spurandhelieal genrs)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3. 1
年平均amnual average
数量足够多和持续时间足够长的一组测量数据的乎均值，用于估计量值的期望值：平均的时间间隔宜是多个完整年，以均化不稳定因素的影响（如季节性变化）。3.2
年平均风速（V.）annualayeragewindspeed按照年平均的定义确定的平均风速。3.3
自动重合周期auto-reclosingcyclc电网发生故障后断路器断开到自动重合线路重新接人电网的周期：人约为0.01秒到数秒。3.4
锁定(风力发电机组)
lloeking (wind turbines)
使用可靠的锁定销或其他机械装置（通常的机械制动器除外）防止风轮主轴或偏航机构等的运动。3. 5
制动器（风力发电机组）hrak心（windturbines）能降低风轮转速或使其停止旋转的装置。注：制动器可利用气动、机械或电原理进行工作。3.6
特征值characteristic value
不超过规定概率即小于或等于规定值的超越概率)的数值。3.7
复杂地形带complexterrain
风电场场址周围地形显著变化的带和可引起气流畸变的障碍物地带。控制功能（风力发电机组）coalrulfunctions（windturbincs）根据风力发电机组状态和/或环境的信息，控制和保护系统调节风力发电机组使其保持在设计要求范围内的功能。
切入风速(V.）cut-inwindspced风力发电机组开始发电时，轮毂高度处最小无流稳态风速。3.10
切出风速（Voun）cut-outwindspeed风力发电机组设计所允许的发电状态下，轮高度处最大无端流稳态风速。3.11
设计极限
design limits
设计中采用的最人值或最小值。2
TTTKANTKAca
潜在故障dormantfailure
正常运行中未被发现的系统或部件的故障。3.13
下风向doaind
与风矢量主方向一致的方向。
电网electrical power network用于输电和配电的专用设各、变电站，电线电缆。GH/T18451.1--2012/IEC61400-1:2005注：电网各组成部分之向的界限由适当的判别标准(如地理位置，所有权归属、电压级别等)米确定，3.15
紧急关机（风力发电机组）emergencyshutdown（windturbines）由保护功能或人工十触发的风力发电机组快速关机。3.16
环境条件cnvironmcntal conditions可能影响风力发电机纽性能的环境特征(如风况、海拔高度、温度、湿度等）。3.17
外部条件（风力发电机组）extcrnalennditions（windturbines）影响风力发电机组运行的诸因素，包括环境条件(温度、雪、冰等)和电网条件。3.18
极大风速extrernewindspeed
t秒内最高风速的平均值，其概率为N年.-避（重现周期：N年）。注：本标准采用的重现周期为N=50年和N-1年，时间间隔为1=3秒和1=10分钟。极大风速即为俗称的\牛行风速”。在风力发电机组设计中以极大风逮来定义设计载荷工况。3.19
失效安全fail-safe
避免由失效引发产品严重损坏的设计特性。.3.20
阵风gust
短暂的风速突变。
注：阵风可用其上升时问、幅值和持续时间来表述。3.21
水乎轴风力发电机组horizonlalaxiswindturbine风轮轴基本为水平状态的风力发电机组。3.22
轮毂（风力发电机组）hub（windturbines）将叶片或叶片组件连接到风轮轴上的固定部件。3. 23
轮毂高度（风力发电机组）（Zmn）huhhcight（windturbines）由地面到风轮扫掠面（见3.51)中心的高度。3.24
空转（风力发电机组）idling（wind turbines）风力发电机组缓慢旋转而不发电的状态。3
GB/T 18451.1—2012/IFC 61400-1:20053.25
惯性副区inerLial sub-range
风速端流谱的频率区间，此区间内祸流经逐步破碎达到均勾化能量损失忽咯不计。注：在典型的 10 m/s风速,馈性区的频率范围大致是 0.2 Hz~-] kHz。3.26
极限状态 limit state
结构及其承载的状态，如果载荷超过这一状态，则结构不再满足设计要求（修正后的ISO2394）。注：设计计算（即极限状态的设计要求）的日的是使结构达到极限状态的概率小于结构规定值（见1S02391)。3.27
对数风切变律logarithmic wind shearawps(见 3.62)。
平均风速mean windspeed
给定时间周期内瞬的统计均值，给定时间同期可能从几秒到数3.29
nacclle
在水平轴风劳发墨机组塔
电网连接点（风动发电机组）
对单台风动发鼠机组是输
netyorkloss
电网掉电
超过风力发电机组控制系维
正常关机（风力发电机组）
tonneeaien μoit
全过程都在摇制病统控新干所进3.33
运行极限operarglimits
击风力发电机组设评盖规定一系列支配控制和保护系统动作的条销3.34
风力发电机组停机parkeddturbine根据风力发电机组的设计，停机是指凝别发机继静出或转状态。3.35
电力汇集系统（风力发电机组）powercolleceionsystem(windturbines)等
系统母线的连接点。
汇集-一个或多个风力发电机组出力的电力系统。它包括风力发电机组终端与电网连接点之问的所有电气设备。
power lawfor wind shear
风切变常律
功翠输出
poweroulpul
为特定目的,设备以特定形式所发山的功率。注：（风力发电机组>电功率由风力发电机组发出。4
TKAONTKAca
GB/T 18451.[--2012/IEC 61400-1:2005保护功能（风力发电机组）rotectionfunctions【windturbine）确保风力发电机组运行在设计范用内的控制与保扩系统的功能。3.39
额定功率ratedpower
通常由制造商为部件,装置或设备在特定运行状态下设定的功率，注：（风力发克机组)在正常的逆行和外部条作下，风力发电机组设计耍达到的最大连续电功率输出，3.40下载标准就来标准下载网
额定风速(V,）rated wind speed风力发电机组达到颜定功率时轮毂高皮处的无流稳态最小风速。3.41
Raylcigh分布（Pr）
Kayleigh distintion
概率分布函数，见363
参考风速(V
cnce wind speed
用于确定风发
机组等级电
发电机组等毅基变参数中
注：风力发通机设计所依据
50年喜遇1分钟平均最差
旋转采样矢罩风速
旋转的风力爆电机组风
注：旋转祥矢黛风速瑞流谱
的消流措由幕多旋转频率
风轮转速（岚力）
康机摩
ysampl
固定点
风力发电机缴轮察其轴的旋转速度。3.45
粗糙长度（）
roughness Jength
解参数从参者风速和其他风
凯组所能承必的轮载高度处
d velod
意间上尊化的鼠流，最终合成
在假定垂直风廓线随欺面高按对数关系变化的情况平萄风速劣0时推算出的高度，58 242 883224
计划维护scheduled maintenance按已制定的时间表进行的预防性维护，3.47
场址数据site data
风发电机组场址的环境，地震，上壤、电网和风数据，在没有其他规定的情况下，风数据应为10分钟样本的统计数据。
静止slandstill
风力发电机组停止不动的状态，3.49
support struefure (wind turhines)支撑结构(风力发电机组）s
风力发电机组的塔架和基础部分。引
GB/T 18451.1—2012/IEC 61400-1:20053.50
生存风速survivalwindspeed
结构设计能承受的最大风速的俗称注：不标难不采用这一术语，设计时可参考极人风虑（见 3.18)。3.51
扫掠面积sweptarea
风轮旋转一周所生成的圆在垂直于风向平面上的投影面积。3.52
瑞流强度（I）turhulence intensity风速标谁偏差与平均风速的比值：需用间一组风速测量数据样本和规定的时间周期进行计算。3.53
瑞流尺度参数（A，）turbulencescaleparameler无量纲的纵向功率谱密度等于0.05的波长。注: 波长定义为:A1-Vrb/ f。,式中 f.S (fe)/o-0. 05,3.54
瑞流标准偏差（o,）turbuleace standard devialion轮毂高度处滤流矢量风速的纵向分量的标推偏差。3.55
最大极限状态ultimate limit slate通常指承受最大载荷所对应的极限状态[修正后的ISO2394.]3.56
非计划维护unscheduledmaintenance不是根据已制定的时间表，而是根据某项状态的迹象而确定的临时性维护。3.57
上风向upwind
与风矢量主方向反的方问。
垂直轴风力发电机组
Iyertical axis wind turhinc
风轮轴竖直的风力发屯机组。
Weibull分布(Pw）Weibull distribution一种概率分布函数，见3.63
风电场wind farm
见 3. 61。
风力发电站wind power statlon一台或多台风力发屯机组，通常称风电场。3.62
风廊线-风切变律windprofile-wind shearlaw假设的风速随离地面高度变化的数学表达式。注：常应用对数靡线(式 1)和幂律廊线(式2)。In(ztz)
V(z) = V(2r> -
in(/zn）
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