(高清版)GB∕T 37921-2019 高海拔型風力發(fā)電機組

ICS27.180GB/T37921—2019高海拔型風力發(fā)電機組國家市場監(jiān)督管理總局中國國家標準化管理委員會GB/T37921—2019 I 3術(shù)語和定義 2 24.1符號 24.2縮略語 35.1機組環(huán)境條件 35.2機組等級 46.1基本要求 56.4機械系統(tǒng)技術(shù)要求 86.5控制和保護系統(tǒng) 6.6在線監(jiān)測系統(tǒng) 6.7環(huán)保要求 7試驗方法 8檢驗規(guī)則 8.1檢驗類別 8.2檢驗規(guī)定 8.3檢驗項目 9.2安裝 9.3運行和維護 附錄A(資料性附錄)氣候環(huán)境條件參數(shù)的選用 附錄B(資料性附錄)沙塵相關(guān)分類及圖形 附錄C(資料性附錄)葉片、機艙罩、輪轂罩、塔架油漆加速老化試驗 附錄D(資料性附錄)機組設(shè)計參數(shù) IGB/T37921—2019本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本標準由全國風力機械標準化技術(shù)委員會(SAC/TC50)歸口。北京乾源風電科技有限公司、中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司、新疆金風科技股份有限公1GB/T37921—2019高海拔型風力發(fā)電機組本標準適用于安裝在海拔高度為2000m～5000m地區(qū)的并網(wǎng)型水平軸風力發(fā)電機組。下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T1865色漆和清漆人工氣候老化和人工輻射曝露濾過的氙弧輻射GB/T2900.53電工術(shù)語風力發(fā)電機組GB/T3859.1半導(dǎo)體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-1部分：基本要求規(guī)范GB/T3859.2半導(dǎo)體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-2部分：應(yīng)用導(dǎo)則GB/T39063.6kV～40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備GB/T7354高電壓試驗技術(shù)局部放電測量GB/T7939液壓軟管總成試驗方法GB/T11022—2011高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共用技術(shù)要求GB/T13422半導(dǎo)體變流器電氣試驗方法GB/T14048.1低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1部分：總則GB/T18451.1—2012風力發(fā)電機組設(shè)計要求GB/T18451.2風力發(fā)電機組功率特性測試GB/T19072風力發(fā)電機組塔架GB/T19960.1風力發(fā)電機組第1部分：通用技術(shù)條件GB/T19960.2風力發(fā)電機組第2部分：通用試驗方法GB/T20319風力發(fā)電機組驗收規(guī)范GB/T20645—2006特殊環(huán)境條件高原用低壓電器技術(shù)要求GB/T25383風力發(fā)電機組風輪葉片GB/T25385風力發(fā)電機組運行及維護要求GB/T25387.1風力發(fā)電機組全功率變流器第1部分：技術(shù)條件GB/T25388.1風力發(fā)電機組雙饋式變流器第1部分：技術(shù)條件GB/T29543低溫型風力發(fā)電機組GB/T33629—2017風力發(fā)電機組雷電保護GB/T37257風力發(fā)電機組機械載荷測量2GB/T37921—2019晝夜溫差thedifferenceoftemperatureinoneday額定電壓為交流有效值1000V或直流1500V及以下的電氣設(shè)備。額定電壓為交流有效值1000V或直流1500V以上的電氣設(shè)備。ETM:極端湍流模型(extremeturbulencemodal)NTM:正常湍流模型(normalturbulencemodal)QUVA:紫外線加速老化試驗(ultravioletradiationaccelerateagingtest)3GB/T37921—2019UV:紫外線(ultravioletradiation)序號環(huán)境參數(shù)海拔/m1氣壓/kPa年平均最低2空氣溫度/℃最高最高日平均年平均50最低最大日溫差b/℃3相對濕度/%最濕月月平均最大(平均最低氣溫)最干月月平均最小(平均最高氣溫)4絕對濕度/(g/cm3)年平均年平均最小值5最大太陽直接輻射強度/(W/m2)60℃時空氣含氧量/(g/m3)7最大風速/(m/s)與海拔高度關(guān)系較小，應(yīng)根據(jù)風電場實測數(shù)據(jù)以及參照氣象站資料推算“海拔2000m以上不同地區(qū)的最低空氣溫度，若有實際測量值以實際測量為準(實際測量值應(yīng)符合GB/T18451.2的要求);若無實際測量值，宜采用-20℃、-40℃兩擋；-20℃擋適用于云南、貴州、四川(川西除外);-40℃擋適用于甘肅、寧夏、山西、陜西、川西、青海東部、西藏東部和西部、新疆南部和北部、內(nèi)蒙東部和西部。海拔2000m以上地區(qū)最大日溫差一般取30℃。若使用環(huán)境最大日溫差高于30℃,應(yīng)在產(chǎn)品技術(shù)條件中進行規(guī)定?！皡⒖糋B/T14092.3。4GB/T37921—2019機組等級IⅡⅢSVrel/(m/s)42.5由設(shè)計者規(guī)定參數(shù)A0.16B0.14C0.12HreG32000m<H≤3000mG43000m<Ht≤4000mG54.000m<He≤5000m注：機組分類命名為GX-Y-Z,其中GX代表機組所處海拔高度等級，Y代表機組等級，Z代表湍流強度等級。例如：某機組最大風速V為50m/s,湍流強度Ia為0.16,海拔高度為2500m,則該機組安全等級分類為G3I-A。宜將風電場最大風速折算到海拔等級下空氣密度對應(yīng)的最大風速，再對照本表V值確定風電場安全等級?！皡⒖糋B/T20626.1。機組設(shè)計空氣密度參數(shù)見表3。海拔等級載荷計算應(yīng)用空氣密度/(kg/m3)冷卻系統(tǒng)和性能分析應(yīng)用空氣密度/(kg/m3)G30.86G40.77G50.696.1.1機組的設(shè)計除滿足本標準的規(guī)定外，還應(yīng)符合GB/T19960.1的要求。6.1.2機組的設(shè)計壽命應(yīng)不小于20年。6.1.3機組塔架內(nèi)宜安裝升降系統(tǒng)。計算工況還應(yīng)同時滿足5.2的機組等級分類要求。荷，結(jié)冰工況載荷計算應(yīng)按照GB/T29543執(zhí)行。5GB/T37921—20196.2.3機組葉片、齒輪箱、發(fā)電機等主要部件的極限強度和疲勞強度應(yīng)通過設(shè)備型式試驗或整機型式6.2.4結(jié)構(gòu)部件設(shè)計時應(yīng)考慮高海拔地區(qū)環(huán)境(空氣密度、溫差等)引起的機組載荷和結(jié)構(gòu)承載能力的6.2.5應(yīng)結(jié)合機組控制策略進行載荷計算。機組低壓電氣設(shè)備最小電氣間隙見表4。額定沖擊耐受電壓Uimp/kV非均勻電場條件均勻電場條件污染等級污染等級12341234當機組實際運行海拔高度超過2000m時，低壓電氣設(shè)備的電氣間隙在不同海拔高度下的修正系數(shù)應(yīng)按照表5進行選取。以2000m為基準的電氣間隙修正系數(shù)機組高壓電氣設(shè)備最小電氣間隙見表6。6GB/T37921—2019額定沖擊耐受電壓Uimp/kV非均勻電場條件均勻電場條件污染等級污染等級12341234當機組實際運行海拔高度超過2000m時，高壓電氣設(shè)備電氣間隙在不同海拔高度下的修正系數(shù)應(yīng)按照表7進行選取。以2000m為基準的電氣間隙修正系數(shù)低壓電氣設(shè)備耐壓(工頻耐壓、沖擊耐壓)海拔修正系數(shù)應(yīng)按照表8進行選取。產(chǎn)品試驗地點海0高壓電氣設(shè)備耐壓(工頻耐壓、沖擊耐壓)海拔修正系數(shù)應(yīng)按照表9進行選取。7GB/T37921—2019表9機組高壓電氣設(shè)備耐壓修正系數(shù)產(chǎn)品試驗地點0機組變流器應(yīng)符合GB/T3859.1、GB/T3859.2、GB/T13422、GB/T25387.1和GB/T25388.1的規(guī)定。6.3.5.1機組的防雷設(shè)計參考GB/T33629—2017第6章，雷電防護等級應(yīng)按照GB/T33629—2017的加接閃器的有效接閃率。葉片表面接閃器及引下線宜采取冗余設(shè)計，葉片引下線連接點裸露金屬應(yīng)做型電涌保護器。6.3.5.4機組內(nèi)部設(shè)備金屬外殼與金屬安6.3.5.5機組的工頻接地電阻應(yīng)不大于10Ω。6.3.6.1機組低壓空氣開關(guān)設(shè)備應(yīng)根據(jù)高海拔環(huán)境條件進行特定選型設(shè)計，低壓開關(guān)設(shè)備電氣間隙和耐壓應(yīng)滿足GB/T14048.1及本標準表5、表8的技術(shù)要求。6.3.6.2機組高壓空氣開關(guān)設(shè)備應(yīng)根據(jù)高海拔環(huán)境條件進行特定選型設(shè)計，高壓開關(guān)設(shè)備電氣間隙和耐壓應(yīng)滿足GB/T11022—2011及本標準表7、表9的技術(shù)要求。6.3.6.3機組空氣型電氣開關(guān)設(shè)備接通和分斷能力應(yīng)考慮空氣密度降低的影響，空氣型電氣開關(guān)設(shè)備8GB/T37921—2019外殼的影響。極端低溫和晝夜溫差大的環(huán)境下正常工作的要求。6.4.1.2葉片防護應(yīng)采用通過抗紫外線老化試驗驗證的材料。6.4.2.1塔架防護涂層應(yīng)具有抗紫外線輻射和抗老化能力。b)太陽或周圍其他物體的輻射熱載荷；d)冷卻劑的種類、溫度、壓力和允許的壓降(對于由其他系統(tǒng)或設(shè)備提供冷卻劑進行冷卻的設(shè)備b)冷卻方法宜根據(jù)熱流密度與溫升要求，按圖1所示關(guān)系進行選擇；c)宜優(yōu)先選用強迫液冷型(冷卻液為防凍液)。9GB/T37921—2019溫升/K溫升/K0.010.1熱流密度/(W/cm2)圖1冷卻方法的選擇6.4.4.4機組強迫液冷型的空氣冷卻器空氣側(cè)流量及散熱面積選型應(yīng)按照表10進行計算修正；如果冷卻方法為強迫風冷型，冷卻風扇的風量也應(yīng)根據(jù)表10的冷卻器空氣側(cè)流量進行計算修正。表10不同海拔等級下機組空氣冷卻器選型參數(shù)修正海拔等級冷卻器空氣側(cè)流量(強迫風冷方式)冷卻器散熱面積(自然風冷方式)G3M=1.337M?F=1.337F?G4M=1.494M?F=1.494FG5M=1.667M?F=1.667F?說明：F——修正后的冷卻器選型面積，單位為平方米(m2);F?——同等功率按照空氣密度1.15kg/m3作為設(shè)計依據(jù)的冷卻器選型面積，單位為平方米(m2);M——修正后的冷卻器空氣側(cè)選型流量，單位為立方米每小時(m3/h);M?——同等功率按照空氣密度1.15kg/m3作為設(shè)計依據(jù)的冷卻器空氣側(cè)選型流量，單位為立方米每小時(m3/h)。6.4.4.5對于采用強迫液冷型冷卻方式的機組，冷卻液應(yīng)根據(jù)不同海拔等級的最低環(huán)境溫度要求進行冰點配置，冷卻液的冰點應(yīng)低于最低溫度值5℃。不同海拔等級冷卻液的冰點溫度值見表11。表11不同海拔等級冷卻液的冰點溫度值海拔等級最低溫度/℃6.4.4.6為了保證器件在低溫潮濕環(huán)境下能正常運行，機組應(yīng)進行防凝露設(shè)計，被冷卻電子元器件表面溫度應(yīng)高于冷卻空氣的露點溫度。GB/T11022—2011表3規(guī)定的最高允許溫度?！璆B/T37921—2019式中：K,——溫升的高海拔校正因數(shù)；H——使用地區(qū)的海拔高度，單位為米(m);TH——高海拔地區(qū)設(shè)備的允許溫升，單位為開爾文(K);T?000——海拔2000m地區(qū)設(shè)備的允許溫升，單位為開爾文(K)。6.4.4.8機組戶內(nèi)低壓電氣設(shè)備的溫升規(guī)定按GB/T20645—2006中7.2.1.1的規(guī)定執(zhí)行。戶外型或冷卻設(shè)備安裝在戶外(如強迫液冷型的水-風冷卻器)的低壓電器產(chǎn)品，由于戶外平均環(huán)境溫度隨海拔的升高而遞減，對產(chǎn)品的溫升遞增有明顯的補償作用，因此，應(yīng)根據(jù)海拔高度對其溫升極限值進行修正。各海拔高度處的溫升極限值應(yīng)按式(2)確定：式中：T——各海拔高度處的溫升極限值，單位為開爾文(K);T?——相關(guān)產(chǎn)品標準中規(guī)定的溫升極限值，單位為開爾文(K);△T——溫升極限值的海拔修正值，單位為開爾文(K),參照附錄A中表A.1選用。6.4.4.9對于沙塵較大的高海拔地區(qū)使用的機組，應(yīng)考慮沙塵對機組內(nèi)通風散熱裝置的影響，根據(jù)風場情況預(yù)留足夠散熱余量，并明確相關(guān)通風裝置和散熱裝置的維護、更換周期，一次冷卻側(cè)通風過濾等級應(yīng)不低于二次冷卻側(cè)通風過濾等級。為減少塔架內(nèi)環(huán)境以及塔基外部冷卻器的沙塵進入量，根據(jù)GB/T4797.6的規(guī)定，設(shè)計時應(yīng)要求塔筒進風口、塔基外部冷卻器與地面高度差大于1m或參見附錄B的要求進行防護。柜體防護過濾棉應(yīng)采用阻燃棉，過濾棉更換及維護周期宜為半年或一年。6.4.5材料及防護6.4.5.1機械結(jié)構(gòu)件的材料及防腐應(yīng)考慮高海拔地區(qū)晝夜溫差大引起的凝露以及太陽輻射增強的影響，根據(jù)GB/T18451.1—2012中6.4規(guī)定的環(huán)境條件，綜合考慮彈性模量、泊松比、熱膨脹系數(shù)的影響來確定機組結(jié)構(gòu)部件的承載能力。6.4.5.2非金屬材料應(yīng)使用抗高低溫變化能力強的材料。6.4.5.3外露部件的抗紫外線老化性能應(yīng)通過試驗驗證。6.5控制和保護系統(tǒng)6.5.1機組控制與保護系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T18451.1—2012的規(guī)定。6.5.2控制與保護系統(tǒng)在設(shè)計和制造工藝上應(yīng)考慮高海拔地區(qū)環(huán)境條件的特點。6.5.3控制與保護系統(tǒng)的參數(shù)應(yīng)考慮高海拔地區(qū)空氣密度對機組動/靜態(tài)運行特性的影響，并進行有針對性的設(shè)計。6.5.4控制與保護系統(tǒng)的保護參數(shù)閾值應(yīng)針對機組實際運行環(huán)境進行設(shè)計。6.5.5風速、風向儀應(yīng)具備防冰凍功能。6.6在線監(jiān)測系統(tǒng)6.6.1機組在線監(jiān)測系統(tǒng)宜包含在線數(shù)據(jù)監(jiān)測和狀態(tài)預(yù)警服務(wù)功能。6.6.2在線數(shù)據(jù)監(jiān)測的范圍宜包含機組主軸承、齒輪箱(如有)、發(fā)電機和塔架等關(guān)鍵部件的振動信號及發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號。狀態(tài)預(yù)警服務(wù)功能宜包含振動數(shù)據(jù)自動處理、故障預(yù)警和定位，以便提高設(shè)備維護效率，延長部件使用壽命。6.7環(huán)保要求6.7.1機組應(yīng)符合GB/T20319中噪聲要求。GB/T37921—20196.7.2機組應(yīng)符合GB18599的要求，防止對環(huán)境造成污染破壞，應(yīng)設(shè)計廢油收集裝置和碳粉收集7試驗方法7.1機組型式試驗應(yīng)完成各項設(shè)計指標的測試，試驗條件應(yīng)符合GB/T18451.1—2012和本標準的7.2機組試驗應(yīng)符合GB/T19960.2的規(guī)定。7.3外露部件抗紫外線試驗應(yīng)符合GB/T14522的規(guī)定(試驗方法參見附錄C),人工氣候老化試驗應(yīng)符合GB/T1865的規(guī)定。7.4機組冷卻系統(tǒng)型式試驗應(yīng)連續(xù)運行72h以上，期間應(yīng)有滿發(fā)功率。機組在試驗期間應(yīng)無超溫現(xiàn)壓力的70%,保壓5min～5.5min,共做2個循環(huán)，軟管總成未呈現(xiàn)滲漏或其他失效現(xiàn)象；b)軟管爆破試驗，依據(jù)GB/T7939的方法，勻速加壓，直至軟管扣壓處出現(xiàn)滲漏或其他失效現(xiàn)電試驗應(yīng)符合GB/T7354的要求，低壓電氣設(shè)備耐壓試驗應(yīng)符合GB/T14048.1及本標準表8的要求，高壓電氣設(shè)備耐壓試驗應(yīng)符合GB/T3906及本標準表9的要求。7.7機組功率曲線測試應(yīng)符合GB/T18451.2的要求，同時宜按照表2的機組等級進行測試。7.8機組載荷測量應(yīng)符合GB/T37257的規(guī)定。7.9低壓電氣設(shè)備的溫升試驗應(yīng)按照GB/T20645—2006中8.3.1規(guī)定的方法進行，高壓電氣設(shè)備的溫升試驗按照GB/T11022—2011中6.5規(guī)定的方法進行。8檢驗規(guī)則機組檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗。8.2.2有下列情況之一時應(yīng)進行型式檢驗：——出廠的檢驗結(jié)果與最后一次型式檢驗有較大差異時；機組除了滿足GB/T19960.1所有的檢驗項目外，還應(yīng)符合表12中的檢驗項目。GB/T37921—2019表12檢驗項目檢查項目對應(yīng)的章條號出廠檢驗型式檢驗電氣間隙檢查△△電氣設(shè)備耐壓測試△△葉片紫外線老化試驗△機艙罩、輪轂罩加速老化試驗7.3、附錄C△塔架油漆抗紫外線輻射試驗△冷卻系統(tǒng)試驗△局部放電測試—△功率曲線測試△載荷測試△電氣設(shè)備溫升測試△注：標有“△”者為必檢項目，標有“—”者為不作規(guī)定的檢驗項目。9.1.1風輪葉片的運輸按照GB/T25383的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。9.1.2塔架的運輸按照GB/T19072的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。9.2.2工作人員身體狀況應(yīng)適合高海拔環(huán)境作業(yè)要求，作業(yè)前應(yīng)經(jīng)過相關(guān)技術(shù)和安全培訓，作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)配備急救藥品和設(shè)備。9.3.2機組運行及維護應(yīng)滿足GB/T25385的要求。針對高海拔的特殊環(huán)境條件，應(yīng)規(guī)定相應(yīng)維護安9.3.3維護條件中應(yīng)規(guī)定執(zhí)行維護的天氣條件、所需維護工具和設(shè)備、相關(guān)技術(shù)文件以及維護人員資9.3.4維護工作步驟應(yīng)結(jié)合高海拔地區(qū)環(huán)境特點，規(guī)定維護或檢查的操作步驟、維護計劃的頻次、設(shè)9.3.5對于G3、G4、G5機GB/T37921—2019表13機組維護人員物體搬運極限機組運行海拔等級維護人員物體搬運極限G320kg/人G418kg/人G516kg/人GB/T37921—2019(資料性附錄)A.1不同海拔高度氣候環(huán)境條件參數(shù)不同海拔高度氣候空氣密度參數(shù)按表A.1的規(guī)定取值。表中平均空氣密度根據(jù)式(A.1)或式(A.2)進行計算，風電場實際空氣密度應(yīng)以實際測量值做參考。p=P/(RT)…………(A.1)p=(353.05/T)·e-0.034(H/T)…………(A.2)e——自然常數(shù)(2.71828);p——空氣密度，單位為千克每立方米(kg/m3)。0m海拔高程平均空氣密度計算公式中，T采用15℃對應(yīng)的開氏溫標絕對溫度。A.2機組設(shè)備溫升修正限值按表A.1進行海拔修正。表A.1溫升極限的海拔修正值使用或試驗地點的海拔高度H/m02468注：本表的依據(jù)為海拔每升高100m,環(huán)境溫度降低0.5℃。當試驗地點的海拔與使用地點的海拔不同時，溫升極限值按兩者的海拔差進行修正。當試驗地點的海拔高于使用地點時，溫升極限值為相應(yīng)產(chǎn)品標準規(guī)定的溫升值加上修正值。當試驗地點的海拔低GB/T37921—2019(資料性附錄)沙塵相關(guān)分類及圖形沙塵濃度及大顆粒出現(xiàn)的機會，隨風速的增大而增加，圖B.2說明這種關(guān)系的一般情況，但它隨溫度、濕度、粒子構(gòu)成等因素而異。大于150μm的粒子，一般被限制在近地面1m的空氣層內(nèi)。在這層內(nèi)約有半數(shù)沙粒(質(zhì)量計)是在地表面上10mm內(nèi)運動，而另一半多是在近地表面上100mm內(nèi)運動。我國西北地區(qū)空氣中沙塵含量(個/cm2)與風速關(guān)系的實測結(jié)果見圖B.1和圖B.2。風速/(m/s)圖B.1最大顆粒尺寸與風速的依賴關(guān)系圖B.2戶外大氣中沙塵含量與風速的關(guān)系根據(jù)在沙漠的觀測資料，氣流搬運的沙量，絕大部分(90%以上)是在離沙質(zhì)地面30cm的高度內(nèi)通過的，其中又特別集中分布于0～10cm的氣流層內(nèi)(約占80%)。例如，在2m高度處的風速為8.7m/s表B.1不同高度氣流層內(nèi)搬運的沙量(內(nèi)蒙古烏蘭布和)高度/cm搬運的沙量/%0～108.121～304.931～4041～5051～6061～70GB/T37921—2019(資料性附錄)C.1概述幾十年發(fā)生的老化過程。應(yīng)符合本附