| 标准编号 | GB/T 18451.1-2022 (GB/T18451.1-2022) | | 中文名称 | 风力发电机组 设计要求 | | 英文名称 | Wind energy generation systems - Design requirements | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | F11 | | 国际标准分类 | 27.180 | | 字数估计 | 138,143 | | 发布日期 | 2022-10-12 | | 实施日期 | 2022-10-12 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 18451.1-2012 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 18451.1-2022
Wind energy generation systems - Design requirements
ICS 27.180
CCSF11
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 18451.1-2012
风力发电机组 设计要求
Part1:Designrequirements,IDT)
2022-10-12发布
2022-10-12实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅴ
引言 Ⅵ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 3
4 符号和缩略语 11
4.1 符号 11
4.2 缩略语 14
5 基本要求 14
5.1 概述 14
5.2 设计方法 14
5.3 安全等级 15
5.4 质量保证 15
5.5 风力发电机组铭牌 15
6 外部条件 15
6.1 概述 15
6.2 风力发电机组等级 16
6.3 风况 17
6.4 其他环境条件 23
6.5 电网条件 25
7 结构设计 25
7.1 概述 25
7.2 设计方法 25
7.3 载荷 25
7.4 设计状态和载荷工况 26
7.5 载荷计算 32
7.6 极限状态分析 33
8 控制系统 39
8.1 概述 39
8.2 控制功能 39
8.3 保护功能 39
8.4 控制系统失效分析 40
8.5 手动操作 40
8.6 紧急停机按钮功能 41
8.7 手动、自动和远程重启 41
8.8 制动系统 41
9 机械系统 42
9.1 概述 42
9.2 装配错误 42
9.3 液压或气动系统 42
9.4 主齿轮箱 42
9.5 偏航系统 43
9.6 变桨系统 43
9.7 机械制动器的保护功能 43
9.8 滚动轴承 43
10 电气系统 44
10.1 概述 44
10.2 电气系统的通用要求 44
10.3 内部环境条件 44
10.4 保护装置 45
10.5 断电装置 45
10.6 接地系统 46
10.7 雷电防护 46
10.8 电缆 46
10.9 自激励 46
10.10 雷电电磁脉冲防护 46
10.11 电能质量 47
10.12 电磁兼容性 47
10.13 电力电子变换系统和设备 47
10.14 扭缆/垂环 47
10.15 滑环 47
10.16 垂直输电导体和部件 47
10.17 电机驱动器和变频器 48
10.18 电气机械 48
10.19 电力变压器 48
10.20 低压开关装置和控制装置 48
10.21 高压开关设备 48
10.22 轮毂 49
11 特定场址条件下风力发电机组评估 49
11.1 概述 49
11.2 场址地形复杂性评估及其对湍流的影响 49
11.3 评估所需的风况条件 53
11.4 邻近风力发电机组尾流影响评估 54
11.5 其他环境条件评估 55
11.6 地震条件评估 55
11.7 电网条件评估 55
11.8 地质条件评估 56
11.9 根据风况数据评估结构完整性 56
11.10 根据特定场址条件载荷计算的结构完整性评估 58
12 组装、安装和吊装 58
12.1 概述 58
12.2 计划 59
12.3 安装条件 59
12.4 现场道路 59
12.5 环境条件 59
12.6 文件 59
12.7 接收、装卸和存放 59
12.8 基础/地锚系统 60
12.9 风力发电机组组装 60
12.10 风力发电机组吊装 60
12.11 紧固件和附件 60
12.12 吊车、起重机和提升设备 60
13 调试、运行和维护 60
13.1 概述 60
13.2 安全运行、检查和维护的设计要求 60
13.3 调试说明 61
13.4 运行人员指导手册 62
13.5 维护手册 63
14 寒冷气候 64
14.1 概述 64
14.2 低温和结冰气候 64
14.3 寒冷气候的外部条件 64
14.4 结构设计 64
14.5 设计状态和载荷工况 64
14.6 控制系统 65
14.7 机械系统 65
14.8 电气系统 66
附录A(规范性) 外部条件设计参数 67
附录B(资料性) S级风力发电机组的设计载荷工况或场地适应性评估 70
附录C(资料性) 湍流模型 74
附录D(资料性) 地震载荷评估 78
附录E(资料性) 尾流及风电场湍流 82
附录F(资料性) 基于测量-相关-预测(MCP)方法的风力发电机组场址风分布预测 88
附录G(资料性) 用于极限强度分析的载荷统计外推法 90
附件H (资料性) 基于 Miner准则和载荷外推法的疲劳分析 97
附录I(资料性) 同期载荷 100
附录J(资料性) 用蒙特卡洛仿真法预测热带气旋的极端风速 102
附录K(资料性) 结构材料安全系数的校准及试验辅助结构设计 106
附录L(资料性) 寒冷气候:结冰气候的影响与评估 117
附录 M (资料性) 中型风力发电机组 122
附录NA(资料性) 与IEC 60034(所有部分)有一致性对应关系的我国文件 125
参考文献 127
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件是GB/T 18451《风力发电机组》的第1部分。GB/T 18451已经发布了以下部分:
---GB/T 18451.1 风力发电机组 设计要求;
---GB/T 18451.2 风力发电机组 功率特性测试。
本文件代替GB/T 18451.1-2012《风力发电机组 设计要求》,与GB/T 18451.1-2012相比,除结
构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:
---增加了部分术语和定义(见3.9、3.29、3.36、3.39、3.45、3.49、3.50、3.52);
---删除了部分术语和定义(见2012年版的3.27、3.36、3.65);
---更改了风力发电机组等级定义的风速表示方法、Iref定义(见6.2,2012年版的6.2);
---增加了Vref,T、A+风力发电机组等级(见6.2);
---增加了湍流风模型应满足Kaimal模型要求(见6.3.1);
---增加了湍流标准差的威布尔分布计算方式(见6.3.2.3);
---更改了设计载荷工况(见7.4,2012年版的7.4);
---更改了分项安全系数(见7.6,2012年版的7.6);
---更改了控制系统(见第8章,2012年版的第8章);
---更改了主齿轮箱(见9.4,2012年版的9.4);
---更改了电气系统(见第10章,2012年版的第10章);
---更改了特定场址条件下风力发电机组评估(见第11章,2012年版的第11章);
---增加了寒冷气候(见第14章)。
本文件等同采用IEC 61400-1:2019《风力发电机组 第1部分:设计要求》。
本文件做了下列最小限度的编辑性改动:
---为与现有标准协调,将标准名称改为《风力发电机组 设计要求》;
---增加了资料性附录NA“与IEC 60034(所有部分)有一致性对应关系的我国文件”。
本文件由中国机械工业联合会提出。
本文件由全国风力发电标准化技术委员会(SAC/TC50)归口。
本文件主要起草单位:北京鉴衡认证中心有限公司、中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限
公司、新疆金风科技股份有限公司、国电联合动力技术有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、远景能源
有限公司、国华能源投资有限公司、浙江运达风电股份有限公司、中车株洲电力机车研究所有限公司、
中国船舶重工集团海装风电股份有限公司、东方电气风电股份有限公司、哈电风能有限公司、上海电气
风电集团股份有限公司、中国电力科学研究院有限公司、株洲时代新材料科技股份有限公司、中材科技
风电叶片股份有限公司。
本文件主要起草人:王丹丹、王建平、任君、俞黎萍、褚景春、邹荔兵、朱宏栋、高辉、蔡继峰、罗勇水、
巫发明、宫伟、尹景勋、宋晓萍、徐诗婧、杨洪源、蒋红武、付德义、冯学斌、丁惢。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:
---2001年首次发布为GB 18451.1-2001;
---2012年第一次修订,本次为第二次修订。
引 言
本文件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册。
经过适当论证后,如果变更本文件某条款的要求不会危及风力发电机组安全,那么就可以变更此条
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。符合本文件的要求,并不能解除任何个
人、组织或团体遵守其他适用标准或法规的责任。本文件没有给出海上风力发电机组的要求,特别是支
撑结构。对于海上风电设施,可参考IEC 61400-3系列标准。GB/T 18451确立了风力发电机组的最低
设计要求及结构设计,涉及控制和保护功能、内部电气系统、机械系统和支撑结构等,由设计要求和功率
特性测试两个部分组成。
---GB/T 18451.1 风力发电机组 设计要求。目的在于提供统一的设计要求,以保证风力发电
机组设计的规范性,防止各种危险对风力发电机组造成损坏。
---GB/T 18451.2 风力发电机组 功率特性测试。目的在于明确风力发电机组功率特性测试
要求和方法,以验证按照第1部分进行设计的风力发电机组的发电性能。
风力发电机组 设计要求
1 范围
本文件规定了确保风力发电机组结构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。
本文件涉及风力发电机组的各子系统,如控制和保护功能、内部电气系统、机械系统和支撑结构。
本文件适用于所有容量的风力发电机组。对于小型风力发电机组可参考IEC 61400-2。
IEC 61400-3-1对海上风力发电机组的设施提出了额外的要求。
本文件可与第2章提到的IEC 、ISO 标准一起使用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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。
ISO 76 滚动轴承 额定静载荷(Rolingbearings-Staticloadratings)
注:GB/T 4662-2012 滚动轴承 额定静载荷(ISO 76:2006,IDT)
life)
注:GB/T 6391-2010 滚动轴承 额定动载荷和额定寿命(ISO 281:2007,IDT)
ISO 2533 标准大气(Standardatmosphere)
注:GB/T 3480.2-2021 直齿轮和斜齿轮承载能力计算 第2部分:齿面接触强度(点蚀)计算(ISO 6336-2:
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