NBT 10438-2020 风力发电机组 电控偏航控制系统技术条件.docx

ICS 29.120.01K45NB中 华 人 民 共 和 国 能 源 行 业 标 准NB/T 104382020风力发电机组 电控偏航控制系统技术条件Technical specification for electric yaw system of wind turbine generator system2020 - 10 - 23 发布2021 - 02 - 01 实施国家能源局发 布NB/T XXXXXXXXX目次目次 . I前言 . II1 范围 . 12 规范性引用文件 . 13 术语和定义 . 14 使用条件要求 . 25 结构要求 . 36 功能要求 . 57 标志、标签、使用说明书 . 88 包装、运输、储存 . 9IXX/T XXXXXXXXX前言本标准按GB/T 1.1-2009标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写给定的规则起草。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由能源行业风电标准化技术委员会风电电器设备分技术委员会(NEA/TCl/SC6)归口。本标准主要起草单位：北京金风科创风电设备有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、新疆金风科技股份有限公司、湘电风能有限公司、上海电气风电集团股份有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、成都阜特科技股份有限公司、中国电力科学研究院有限公司、华锐风电科技（集团）股份有限公司。本标准参加起草单位：国电联合动力技术有限公司、中国广核新能源控股有限公司、浙江运达风电股份有限公司、中国华能集团有限公司、华能新能源股份有限公司、远景能源（江苏）有限公司、许昌许继风电科技有限公司、北京鉴衡认证中心有限公司、上海中认尚科新能源技术有限公司、天津瑞能电气有限公司、浙江大学、亚之捷智能装备（江苏）有限公司。本标准主要起草人：邓刚、果岩、吴先友、宋晓萍、王艳华、孙佳林、黄凌翔、罗荣锋、杨才建、陈晨、黄强、刘进、吴俊辉、袁凌、侯垚、肖逵、项峰、李国庆、敖海、李杰、刘庭、唐超利、温进、徐继刚、李浩然、徐秉俊、张新强、吴立建、谢清明、艾斯卡尔本标准为首次制定。IIXX/T XXXXXXXXX风力发电机组 电控偏航控制系统技术条件1范围本标准规定了水平轴上风向主动偏航的风力发电机组用电控偏航控制系统的技术要求、标志、标签、使用说明书、包装、运输、储存等。本标准适用于水平轴上风向主动偏航风力发电机组用电控偏航控制系统，作为设计、制造和认证的依据。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 191 包装储运图示标志GB 755旋转电机 定额和性能GB/T 2900.53 电工术语 风力发电机组GB/T 2887-2011 计算机场地通用规范GB/T 3797-2005电气控制设备GB/T 4208外壳防护等级GB/T 9969 工业产品使用说明书GB/T 13384机电产品包装通用技术条件GB 14711-2013 中小型旋转电机通用安全要求GB/T 15543-2008电能质量三相电压不平衡GB/T 18451.1-2012 风力发电机组 设计要求GB/T 19608特殊环境条件分级GB/T 19069失速型风力发电机组控制系统 技术条件GB/T 20641低压成套开关设备和控制设备 空壳体的一般要求JB/T 10425.1风力发电机组 偏航系统 第一部分技术条件JB/T 10425.2风力发电机组 偏航系统 第二部分试验方法NB/T 31126-2017 风力发电机组 变桨驱动变频器技术要求3术语和定义GB/T 2900.53、GB/T19069确定的以下术语和定义适用于本标准。3.1偏航系统 yawing system1XX/T XXXXXXXXX使水平轴风力发电机组的风轮轴绕塔架垂直中心线旋转的机构。偏航系统包括偏航驱动机构、回转支撑、制动装置、位置传感器等。3.2电控偏航控制系统 Electric yaw control system偏航系统的控制及执行机构，包括柜体、偏航驱动器、偏航电机、偏航制动器、传感器及相关电缆。3.3偏航驱动器 yaw driver用于驱动偏航执行机构，调整风力发电机组机舱位置的装置。3.4偏航位置 yaw position机舱在指南针矢量坐标里的方位角。4使用条件要求4.1工作环境条件a)工作环境温度常温型：-20+45；低温型：-30+45。b)湿度相对湿度：空气清洁，在最高温度为+45时，其相对湿度不得超过 50%。在较低温度时，允许有较大的相对湿度。例如：+20时相对湿度为 95%，但应考虑到由于温度的变化，有可能会偶尔产生适度的凝露。c)海拔海拔高度2000m。4.2试验环境条件a） 试验温度： +15+35；b） 相对湿度：取值 20，90%；c） 大气压力：86kPa106kPa。4.3电源要求4.3.1 交流电源a） 电源频率变化范围：47.5Hz52.5Hz；2XX/T XXXXXXXXXb） 电源电压允许波动范围：电压额定值的-10%+10%；c） 电源的不平衡度应满足 GB/T 15543 第 4 章的规定，并在其范围内正常工作；d） 电源波形为正弦波，谐波含量小于 5%。4.3.2 直流电源a） 电源电压允许偏差-10%+10%；b） 电源电压纹波系数不大于 5%。4.4使用场所的要求a） 环境中不应有腐蚀破坏绝缘的气体或导电介质，不应有引起火灾或爆炸的介质，不应有霉菌；b） 使用场所应具有防御雨、雪、风、沙的设施；c） 使用场所的接地电阻应符合 GB/T2887 中的 5.8 的要求；d） 对其他气候条件和使用场所参见 GB/T 19608(系列)特殊环境条件分级。4.5其他使用条件当超出 4.14.4 规定环境条件时，应由制造商与用户签订专门的协议。5结构要求5.1柜体技术要求5.1.1 柜体构造标准应符合 GB/T 20641 的相关规定。5.1.2 柜体设计应满足机舱内的安装维护要求，并有相关减振措施。5.1.3 壳体、外观、表面应无划伤、无变形，应符合 GB/T 3797 的 6.2.1 规定。5.1.4 防护等级的说明参见 GB/T 4208 的规定，具体要求为：a) 柜体防护等级为 IP54；b) 外露的接插件防护等级为 IP65；c) 所有的外部传感器和开关防护等级为 IP65。如用户有特殊要求，由制造商与用户协商确定。5.2偏航驱动器技术要求偏航电机驱动若采用变频器驱动，偏航驱动器技术要求，参见 NB/T 31126-2017 风力发电机组 变桨驱动变频器技术要求。5.3偏航电机技术要求5.3.1 偏航电机设计应符合 GB 755 中规定的 S1 工作制(连续工作制)要求，并以 S1 工作制进行温升试验。3XX/T XXXXXXXXX5.3.2 偏航电机负载大于最大转矩时，过流保护动作。5.3.3 机械装配。a） 外观、铭牌和接地标志检查，铭牌标识应符合 GB755 中 10.2 的规定，电机上应有安全警告标志、接地标志和明显的红色旋转方向标志，标志粘贴牢固、字迹清晰不易磨灭。b） 机械安装和键槽尺寸检查，须符合文件、产品图纸要求。c） 装配质量检查：1）连接可靠，部件无变形，紧固件有防松装置且无松动现象；2）电机装配应完整，各部件之间装配到位，无缝隙、错位等现象；3）电机表面不应有锈蚀、碰伤、划痕和涂覆层剥落，颜色应正确，标志应清楚无误；4）电机引线长度、颜色、规格等符合产品要求，绝缘层完好。5.3.4 偏航电机空转检查，电机空转运行 15min，轴承转动应平稳、轻快、无停滞现象，声音均匀而不夹杂有害的杂音。5.3.5 内部布线检查，绕组出线端子固定要可靠，应符合 GB14711 中第 13 章的要求。5.3.6 电机电磁制动器a） 电磁制动器在额定制动扭矩下制动；b） 电磁制动器的输入电压应取自电机 690VAC/400VAC/480VAC 电源，用户有特殊要求时，由制造商与用户协商确定；c） 电磁制动器（失电制动式）应具有手动释放装置，且灵活、可靠；d） 电磁制动器的设计应避免过热、性能损伤及火灾风险。5.3.7 偏航电机的设计、制造、安装及运行必须充分考虑风的特点，如：风向及风力的不可控性、随机性、瞬时风速大等。机组会运行在强阵风、湍流风、瞬时冲击载荷大等恶劣环境下。5.3.8 偏航采用的电机，防护等级不低于 IP54。5.3.9 偏航电机要求启动平稳，转速均匀，无振动现象。5.3.10 偏航驱动力矩应满足正常工况下偏航的需求。5.3.11 偏航的制动力矩应满足设计工况下机舱制动的需求。5.3.12 偏航电机的最大输出扭矩偏航机械传动系统的极限破坏扭矩。5.3.13 偏航电机需设计电机过热保护。5.3.14 偏航电机绝缘等级应为 F 级及以上。5.4偏航液压制动器偏航液压制动器的要求，参见 NB/T31024-2012 风力发电机组 偏航液压盘式制动器。5.5偏航自动润滑系统要求4XX/T XXXXXXXXXa)偏航自动润滑系统给偏航轴承和偏航齿轮提供润滑，保证偏航系统寿命；b)偏航自动润滑系统的润滑时间、润滑间隔和润滑次数需满足机械部件润滑要求；c)偏航自动润滑系统应能进行手动润滑。5.6电气要求根据偏航电机的启动性能和偏航系统的机械性能，偏航电机可以选择直接启动、星-三角启动、软启动和变频启动。推荐采用变频启动。每一个偏航电机回路必须设计过载、短路、过热、缺相等保护，电机外壳需保护接地。回路保护至少包含如下方面：a） 过载保护偏航电气回路应具备回路过载保护功能，推荐在偏航电机内预埋温度传感器，直接测量偏航电机的绕组温度。偏航的过载保护应能保证在偏航电机两两彼此反转的情况下，电气回路瞬时跳闸。b） 短路保护偏航电气回路应具备回路短路保护功能，保护元件的极限短路分断能力应能符合回路计算的短路电流要求。c） 接地保护偏航电机外壳及人可触及部位，应进行可靠接地。偏航电机使用场所的接地电阻应符合GB/T 2887中5.8的要求。d） 启动转矩抑制偏航系统启动转矩应符合机械设计要求，在电气设计时应考虑启动时刻的转矩抑制。并校核启动转矩（通常参考启动电流）是否符合机械设计要求。推荐采用变频器驱动抑制启动转矩。e） 回路线缆回路线缆的选型设计应至少考虑如下几点：1) 回路压降建议在偏航启动时在线路上引起的电压降应小于0.15倍额定电压。2) 线缆热容量在过载及短路情况下，线缆热容量不应低于线缆绝缘设计指标。6功能要求偏航系统应具备的基本功能：对风偏航、解缆偏航、手动偏航、特殊工况偏航。6.1 数据采集与处理a)信号采集要求电控偏航控制系统应采集与偏航相关的信号，例如：风向、机舱位置、扭缆角度，偏航液压系统压力、偏航电机动作反馈、偏航回路保护信号等。采集信号要求如下：1） 风向检测精度：±0.5%（满量程）；2） 机舱执行精度：±1°（执行精度）；3） 偏航液压系统的压力信号检测精度：±0.5%（满量程）；4） 偏航电机的动作反馈信号，建议偏航动作时为 TRUE，不偏航时 FALSE；5XX/T XXXXXXXXX5） 偏航回路保护信号，建议偏航回路正常时为 TRUE，偏航回路保护断开时为 FALSE。b)信号监控要求主控系统人机界面或中央监控系统应能够显示、浏览与偏航相关数据信息如风向、机舱位置、扭缆角度、偏航液压系统压力、偏航电机动作反馈信号状态、偏航回路保护信号状态。6.2 控制要求6.2.1 偏航控制总体要求a)偏航系统要求响应快、平稳、双向控制、软冲击；b)偏航双向应互锁，保证偏航过程中所有偏航电机运行方向一致；c)偏航控制分为手动偏航与自动偏航。手动偏航优先级大于风向标控制的自动偏航（特殊工况如叶轮过速工况除外）；d)维护模式下，可以进行人为手动偏航操作。手动偏航操作优先级：机舱手动偏航本地手动偏航中央监控室远程偏航。6.2.2 偏航控制流程偏航系统在偏航时需考虑机组运行状态及设备的安全。风机控制软件在满足偏航对风和解缆的需求时，应最大限度保护机组的安全。偏航系统根据装在机舱顶部的风向传感器提供的数据，控制偏航电机进行偏航，使叶轮跟踪变化稳定的风向。偏航控制逻辑基本要求如下：a)允许偏航对风的基本要求：1) 偏航系统正常；2) 风向标正常；3) 机组不处于维护模式；4) 与偏航动作相关的安全链正常；5) 风向角绝对值偏航对风设定值；6) 机组在自动偏航状态。b)允许偏航解缆的基本要求当风机塔筒电缆发生缠绕时，控制偏航电机来进行安全解缆。在停机或待机情况下，偏航系统无故障，控制系统应能通过就地或远程对偏航系统进行控制，实现手动解缆操作。手动解缆优先级：顶部机舱手动偏航塔基手动偏航中央监控室远程偏航。在启动过程中检测到扭缆，应首先终止启动程序，执行正常停机程序，待停机完成后，启动偏航系统，实现电缆的解缆操作。偏航自动控制过程中，自动解缆应具有最高优先级。允许自动偏航解缆的基本要求：1)机组处于停机状态；2)偏航系统正常；3)偏航安全链正常；4)机舱位置设定值，设定值由各厂家根据实际情况设置。6XX/T XXXXXXXXX6.2.3 特殊偏航的基本要求a）叶轮过速在叶轮过速的特殊工况下，偏航系统应能通过手动和自动两种方式使叶轮偏离对风向，保证机组安全。特殊工况下手动偏航优先级：就地手动偏航中央监控室远程手动偏航。偏航的基本要求：1） 偏航安全链正常；2） 叶轮制动失败；3） 过速安全链断开且叶轮转速 n设定值。b）台风模式下的偏航要求1）偏航系统正常；2）偏航实时对风；3）对风角度绝对值10°c）偏航扇区控制（降噪、光影、尾流控制）1） 偏航系统正常；2） 根据控制指令进行偏航；3） 偏航位置执行偏差1°。d）允许其他偏航的基本要求：1） 偏航系统正常；2） 偏航安全链正常；3） 机组处于停机或维护状态；4） 有维护手柄偏航、就地监控面板偏航或中央监控远程偏航指令。6.2.3 偏航系统参数的设置a) 偏航系统的主要控制参数有两个，风向角、机舱位置；b) 当风向角绝对值设定值时，执行对风偏航，建议设置值由各厂家根据实际情况设置；c) 机舱位置设定值时，执行小风解缆偏航，建议设置值由各厂家根据实际情况设置；d) 机舱位置设置值时，执行强制解缆偏航，建议设置值由各厂家根据实际情况设置；e) 机舱位置设置值时，触发安全链，机组偏航系统丧失偏航能力，建议设置值由各厂家根据实际情况设置。6.3保护要求主控系统应监测偏航系统如下状态，并根据系统设计给出异常判定，主控系统执行相应的保护机制保证机组安全：a)偏航时监测偏航状态如偏航状态与主控系统给定指令不一致、偏航动作超时、偏航电机工作电流异常等；b)监测偏航辅助液压系统油泵状态如液压油泵工作超时等；c)监测偏航辅助液压系统压力状态如压力传感器开路、短路以及数据异常等；7XX/T XXXXXXXXXd) 监测偏航位置如偏航位置超限、偏航位置异常变化等；e) 监测偏航方向如偏航方向与控制方向不一致等；f) 监测偏航速度如偏航速度过低或者偏航速度过高等；g) 监测偏航电机电磁刹车状态如电磁刹车磨损等（建议）；h) 监测对风偏差如对风偏差大等。7标志、标签、使用说明书7.1标志和标签标志和标识应符合GB/T 191的规定。a) 产品标志内容包含：1） 技术参数；2） 产品标志；3） 产品名称；4） 产品型号；5） 出厂编号；6） 制造日期；7） 制造厂名；8） 执行标准。b) 包装标志产品的外包装上有收发标志、包装储运标志和安全警告标志。7.2使用说明书产品使用说明书的基本要求应符合GB/T9969的规定。产品使用说明书一般应提供以下信息：a)产品型号及名称；b)产品执行的标准代号及名称；c)主要用途及使用范围；d)使用条件；e)产品主要特点；f)产品原理、结构及工作特性；g)电源及辅助电源的额定值；h)主要性能及技术参数；8XX/T XXXXXXXXXi)安装、接线、调试方法；j)运行前的准备及操作方法；k)故障分析及排除方法；l)有关安全事项的说明；m)产品接口、附件及配套情况；n)维护与保养；o)运输及储存、运输；p)开箱及检查；q)质量保证及服务；r)附图：1)外形图、安装图、开孔图；2)原理接线图。8包装、运输、储存8.1包装产品的包装应符合GB/T13384规定。产品在包装前，应将其可动部分固定。每台产品应用防水材料包好，再装在具有一定防振能力的包装箱内。产品随箱技术文件、附件及易损件应按企业产品标准和说明书的规定一并包装提供。8.2运输包装好的产品在运输过程中的温度为-40+70，相对湿度不大于95%。产品运输过程中，不应有剧烈振动、撞击和倒置。对运输有特殊要求的部件应注明，以便运输时采取措施。8.3储存包装好的产品应储存在-30+55，相对湿度不大于80%。周围空气中不含有腐蚀性、火灾及爆炸性物质的室内。产品运到风场后，应按制造厂规定储存，长期存放时应按产品技术条件进行维护。9