(高清版)GBT 18451.1-2022 風力發(fā)電機組 設(shè)計要求

代替GB/T18451.1—2012國家市場監(jiān)督管理總局國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會I V 1 1 34符號和縮略語 4.2縮略語 5基本要求 5.1概述 5.2設(shè)計方法 5.3安全等級 5.4質(zhì)量保證 5.5風力發(fā)電機組銘牌 6外部條件 6.1概述 6.2風力發(fā)電機組等級 6.4其他環(huán)境條件 6.5電網(wǎng)條件 7結(jié)構(gòu)設(shè)計 257.1概述 257.2設(shè)計方法 7.3載荷 7.4設(shè)計狀態(tài)和載荷工況 7.5載荷計算 7.6極限狀態(tài)分析 8控制系統(tǒng) 398.1概述 8.2控制功能 8.3保護功能 8.4控制系統(tǒng)失效分析 8.5手動操作 8.6緊急停機按鈕功能 8.8制動系統(tǒng) Ⅱ9機械系統(tǒng) 9.1概述 429.3液壓或氣動系統(tǒng) 429.4主齒輪箱 9.5偏航系統(tǒng) 9.6變槳系統(tǒng) 439.7機械制動器的保護功能 439.8滾動軸承 44 45 45 46 46 46 10.10雷電電磁脈沖防護 4610.11電能質(zhì)量 47 4710.13電力電子變換系統(tǒng)和設(shè)備 47 47 4710.16垂直輸電導體和部件 4710.17電機驅(qū)動器和變頻器 48 4810.19電力變壓器 4810.20低壓開關(guān)裝置和控制裝置 48 4810.22輪轂 4911特定場址條件下風力發(fā)電機組評估 4911.2場址地形復雜性評估及其對湍流的影響 4911.3評估所需的風況條件 11.8地質(zhì)條件評估 11.9根據(jù)風況數(shù)據(jù)評估結(jié)構(gòu)完整性 Ⅲ11.10根據(jù)特定場址條件載荷計算的結(jié)構(gòu)完整性評估 12.2計劃 12.3安裝條件 12.8基礎(chǔ)/地錨系統(tǒng) 60 12.10風力發(fā)電機組吊裝 12.11緊固件和附件 13調(diào)試、運行和維護 13.4運行人員指導手冊 14.2低溫和結(jié)冰氣候 附錄A(規(guī)范性)外部條件設(shè)計參數(shù) 附錄B(資料性)S級風力發(fā)電機組的設(shè)計載荷工況或場地適應性評估 附錄C(資料性)湍流模型 附錄D(資料性)地震載荷評估 附錄E(資料性)尾流及風電場湍流 附錄G(資料性)用于極限強度分析的載荷統(tǒng)計外推法 附件H(資料性)基于Miner 附錄I(資料性)同期載荷 附錄J(資料性)用蒙特卡洛仿真法預測熱帶氣旋的極端風速 附錄K(資料性)結(jié)構(gòu)材料安全系數(shù)的校準及試驗輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計 附錄L(資料性)寒冷氣候：結(jié)冰氣候的影響與評估 V附錄M(資料性)中型風力發(fā)電機組 參考文獻 V V 1風力發(fā)電機組設(shè)計要求本文件規(guī)定了確保風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)完整性的必要設(shè)計要求。其目的是本文件適用于所有容量的風力發(fā)電機組。對于小型風力發(fā)電機組可參考IEC61400-2。IEC61400-3-1對海上風力發(fā)電機組的設(shè)施提出了額本文件可與第2章提到的IEC、ISO標準一起使用。下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文ISO76滾動軸承額定靜載荷(Rollingbearings—Staticloadratings)ISO2394結(jié)構(gòu)可靠性的基本原則(GeneralprinciplesonreliabilityforstISO2533標準大氣(Standardatmosphere)ISO4354風對建筑物的作用(Windactionsonstructures)ISO6336-2直齒輪和斜齒輪承載能力計算第2部分：齒面接觸強度(點蝕)計算[Calculationofloadcapacityofspurandhelicalgears—Part2:CalculationofsurISO6336-3:2006直齒輪和斜齒輪承載能力計算第3部分：輪齒彎曲強度計算(Calculationofloadcapacityofspurandhelicalgears—Part3;Calculationoftoothbendingstrength)ISO12494建筑物的大氣結(jié)冰(AtmosphericicingonsISO13850機械安全急停功能設(shè)計原則(Safetyofmachinery—Emergencystopfunction—ISO/TS16281滾動軸承一般載荷條件下軸承修正參考額定壽命計算方法(Rollingbearings—MethodsforcalculatingthemodifiedreferenceratinglifeforuniversIEC60034(所有部分)旋轉(zhuǎn)電機(Rotatingelectricalmachines)IEC60038標準電壓(Standardvoltages)2Delinitions,principlesandrulIEC60076(所有部分)電力變壓器(Powertransformers)IEC60204-1機械電氣安全機械電氣設(shè)備第1部分：通用技術(shù)條件(Safetyofmachinery-Electricalequipmentofmachines—Part1:Generalrequirements)IEC60204-11:2000機械安全機械電氣設(shè)備第11部分：電壓高于1000Va.c.或1500Vd.c.但不超過36kV的高壓設(shè)備的技術(shù)條件(Safetyofmachinery—Eletricalequipmentofmachines—IEC60364(所有部分)低壓電氣裝置(Lowvoltageelectricalinstallations)IEC60529外殼防護等級(IP代碼)[Degreesofprotectionprovidedbyenclosures(IPCode)]IEC60664-1低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合第1部分：原理、要求和試驗(Insulationcoordinationforequipmentwithinlow-voIEC60664-3低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合第3部分：利用涂層、罐封和模壓進行防污保護(Insu-lationcoordinationforequipmentwithinlormouldingforprotectionagainstpollution)IEC60721(所有部分)環(huán)境條件等級(Classificationofenvironmentalconditions)IEC61000-6-2電磁兼容通用標準工業(yè)環(huán)境中的抗擾度試驗(Electromagneticcompatibility—Genericstandards—ImmunityforindustrialeIEC61400-3海上風力發(fā)電機組設(shè)計要求(Designrequirementsforoffshorewindturbines)IEC61400-4風力發(fā)電機組齒輪箱設(shè)計要求(Windturbine—Designrequirementsforgearbox)IEC61800-4調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)第4部分：一般要求交流電壓1000V以上但不超過35kV3的交流調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)額定值的規(guī)定(Adjustablespeedelectricalpowerdrivesystems—Part4:Generalrequirements—RatingspecifIEC61800-5-1調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)第5-1部分：安全要求電氣、熱和能量(AdjustablespeedIEC62271-2003.6kV～40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備(Alternating-currentmetal-IEC61439(所有部分)低壓開關(guān)和控制裝置(Low-voltageswitchgearandcontrolgearassem-IEC62305-3雷電防護第3部分：建筑物的物理損壞和生命危險(Protectionagainstlightning—IEC62305-4雷電防護第4部分：建筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)(Protectionagainstlightning—Part4:IEC62477-1:2012電力電子變換器系統(tǒng)和設(shè)備的安全要求第1部分：通則(Safetyrequirements3術(shù)語和定義鎖定blocking<風力發(fā)電機組>使用可靠的鎖定銷或其他機械裝置(通常的機械制動器除外)防止風輪主軸或偏4<風力發(fā)電機組>能降低風輪轉(zhuǎn)速或使其停止旋轉(zhuǎn)的裝置。特征值characteristicvalue不超過規(guī)定概率(即小于或等于規(guī)定值的超越概<風力發(fā)電機組>根據(jù)風力發(fā)電機組狀態(tài)和/或環(huán)境的信息，控制和保護系統(tǒng)調(diào)節(jié)風力發(fā)電機組使5<風力發(fā)電機組>由人工干預觸發(fā)的風力發(fā)電機組快速關(guān)機。失效安全fail-safe陣風gust<風力發(fā)電機組>將葉片或葉片組件連接到風輪軸上的固定部件。<風力發(fā)電機組>由地面到風輪掃掠面積(3.57)中心的高度?？辙D(zhuǎn)idling<風力發(fā)電機組>風力發(fā)電機組緩慢旋轉(zhuǎn)而不發(fā)電的狀態(tài)。6風輪掃掠面積大于200m2且小于或等于1000m2的風力發(fā)電機組，對于有集流管或?qū)эL罩的風力發(fā)電機組(見附錄M),取其入口和出口面積中的較大者。<風力發(fā)電機組>對單臺風力發(fā)電機組是輸出電纜終端，對風電場是電網(wǎng)與風電場電力匯集系統(tǒng)超過風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)所允許穿越時間的失去電網(wǎng)<風力發(fā)電機組>全過程都在控制系統(tǒng)控制下所進行的關(guān)機。<風力發(fā)電機組>匯集一臺或多臺風力發(fā)電機組功率的電力系統(tǒng)。7GB/T18451.1—2022<風力發(fā)電機組>確保風力發(fā)電機組運行在設(shè)計范圍內(nèi)的控制系統(tǒng)的功能。風力發(fā)電機組達到額定功率時輪轂高度處的穩(wěn)態(tài)無湍PR注：見3.68。V考慮材料強度參數(shù)和抗力模型(包括抗力模型的偏差)可能存在的不利偏差或不確定的系數(shù)。<風力發(fā)電機組>風力發(fā)電機組風輪繞其軸的旋轉(zhuǎn)速度。在假定垂直風廓線隨離地面高度按對數(shù)關(guān)系變化的情況下，平均風速變?yōu)?時推算出的高度。8一種離散的等級(四個可能的等級之一),對應控制功能安全完整性量值的范圍，4和1分別代表最<風力發(fā)電機組>風力發(fā)電機組的塔架和基礎(chǔ)部分。IA?無量綱的縱向功率譜密度等于0.05的波長。9最大極限狀態(tài)ultimatelimitstate承受最大載荷所對應的極限狀態(tài)。非計劃維護unscheduledmaintenance不是根據(jù)已制定的時間表，而是根據(jù)某項狀態(tài)的跡象而確定的臨時性維護。上風向upwind與風矢量主方向相反的方向。風輪軸豎直的風力發(fā)電機組。Pw一種概率分布函數(shù)。風力發(fā)電站windpowerstation風電場windfarm一臺或多臺風力發(fā)電機組。風廓線windprofile風切變律windshearlaw假設(shè)風速隨離地面高度變化的數(shù)學表達式，見公式(1)和公式(2)。 (1) (2)V(z)——高度z處的風速；z,——用于擬合風廓線的距離地面的參考高度；a——風切變(或冪)指數(shù)。風速分布windspeeddistribution用于描述連續(xù)時限內(nèi)風速概率分布的函數(shù)，見公式(3)和公式(4)。Pr(V?)=1-exp[-π(V?/2 (3)GB/T18451.1—20式中：V?！L速(上限);Vave——風速V的平均值；C——Weibull分布函數(shù)的尺度參數(shù)；k——Weibull分布函數(shù)的形狀參數(shù)；C和k值均可由實測數(shù)據(jù)推算出來。當k=2時，即C和Vave滿足公式(4)中k=2的條件，則Ray-leigh分布函數(shù)與Weibull分布函數(shù)相同。分布函數(shù)所表達的是風速小于V。的累積概率，如果估算V?到V?之間的分布概率，則式[P(V?)-P(V?)]給出了V?和V?之間風速對時間的分布概率函數(shù)。對分布概率函數(shù)求導就能得出相應的概率密度函數(shù)。風切變windshear風速在垂直于風向平面內(nèi)的變化。風速windspeedV指定點周圍氣體微團的移動速度。風力發(fā)電機組windturbinegeneratorsystem;WTGS<風力發(fā)電機組>將風的動能轉(zhuǎn)換為電能的系統(tǒng)。獨立的或在風電場中的單臺風力發(fā)電機組的位置。矢量風速windvelocity在被研究的某點周圍氣體微團運動方向、幅值等于“氣體微團”運動速度(即該點風速)的矢量。風力發(fā)電機組終端windturbineterminals由風力發(fā)電機組供貨廠家確定的，可將風力發(fā)電機組接到電力匯集系統(tǒng)上的一點或多點。偏航y(tǒng)awing風輪軸繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)。4符號和縮略語4.1符號CWeibull分布函數(shù)的尺度參數(shù)[m/s]fa材料強度設(shè)計值[-]fk材料強度特征值[一]Ir15m/s風速70%分位數(shù)處的湍流強度參考值[一]kWeibull分布函數(shù)的形狀參數(shù)K修正的Bessel函數(shù)[-]LLk速度分量的整體尺度參數(shù)mWn載荷區(qū)間(bin)i中疲勞循環(huán)次數(shù)N(.)Np由自變量確定的應力或應變函數(shù)(即S-N曲線)的失效循環(huán)次數(shù)[-][年]GB/T18451.1—2022/IEC61400-1:2Pr(V?)Pw(V?)rRR。STtV圓弧半徑氣體常數(shù)矢量風速縱向分量的功率譜密度函數(shù)風速輪轂高度處的風速切入風速切出風速參考風速臺風參考風速用于描述極端陣風和風切變瞬時變化的矢量風速縱向分量2αβδPYfA?p(□。。φ參考測試條件下接觸應力的壽命因子風力發(fā)電機組輪轂高度伽馬函數(shù)失效后果局部安全系數(shù)由波長定義的湍流尺度參數(shù)，無量綱，縱向功率譜密度環(huán)境湍流標準偏差極大值括弧內(nèi)參數(shù)的方差[一]AC:交流電(AlternationCurrU:極限(Ultimate)的地區(qū)。該參考風速可以與I~Ⅲ級的平均風速以及A+～C1)的湍流類型一起使用。表1規(guī)定了風IⅡⅢS由設(shè)計者氣旋Vred,r/(m/s)Ire(一)ABCIt(一)以下各參數(shù)值應用于輪轂高度處：Va年平均風速；V10min平均參考風速；Vet,T適用于熱帶氣旋地區(qū)的10min平均參考風速；A+表示很高湍流特性等級；A表示較高湍流特性等級；B表示中等湍流特性等級；C表示較低湍流特性等級；在第14章中定義了在寒冷地區(qū)可選的CC等級風力發(fā)電機組。該等級在第6章的基礎(chǔ)上規(guī)定了如果設(shè)計者和/或客戶需要使用特定的條件，如特定風況和其他外部條件或特定安全等級(見 GB/T18451.1—20重要參數(shù)。后面稱之為風力發(fā)電機組標準等級的IA+~Ⅲc中，增加的這些參數(shù)在6.3、6.4和6.5中加I~Ⅲ等級風力發(fā)電機組的設(shè)計壽命應為20年。對于S級風力發(fā)電機組，制造商應在設(shè)計文件中說明所采用的模型及主要設(shè)計參數(shù)值。如采用第6章的模型，應對其參數(shù)值作充分的說明。S級風力發(fā)電機組的設(shè)計文件應包含附錄A所列的內(nèi)容。附錄B中給出了S級風力發(fā)電機組的設(shè)計載荷工況指南。～中，章節(jié)子標題后括號里的縮寫用來描述7.4中定義的設(shè)計載荷工況中的風況6.3風況從載荷和安全角度出發(fā)，風況可分為風力發(fā)電機組正常運行期間頻繁出現(xiàn)的正常風況和1年或50年一遇的極端風況。在很多情況下，風況包括穩(wěn)定的平均氣流與變化的可確定的陣風廓線或與湍對于標準的風力發(fā)電機組等級，湍流模型中的隨機矢量風速場宜滿足Kaimal模型和附錄C所述a)假定下面章節(jié)給出的湍流標準偏差o?不隨高度的變化而變化，垂直于主風向的分量具備以下b)在輪轂高度處，縱向湍流尺度參數(shù)A?的值見公式( (5)三個正交的功率譜密度S?(f)、S?(f)和S?(f),隨著慣性副區(qū)內(nèi)頻率的增加，逼近于公式(6) (6) (7)Pk(Vm)=1-exp[-π(Vh/ V(z)=Vub(z/zhub)° b=5.6m/s (10)GB/T18451.1—20類別AI的值由表1給出。公式(10)應使用具有形狀和尺度參數(shù)的威布爾分布σ,來確定公式(11)和公式(12): (11)k=0.27Vhb+1C=Ia(0.75Vhb+3.3)6.3.3極端風況極端風況包括風切變以及由于暴風和風速及風向快速變化引起的風速峰值。極端風速模型(EWM)極端風速模型(EWM)應是穩(wěn)態(tài)風速模型或湍流風速模型。該風速模型應基于參考風速(Vai)與恒定的湍流標準偏差(o?)。如果風力發(fā)電機組設(shè)計為T級參考風速，則極限風速模型中的Vm需要替換為V,其他參數(shù)不變。對于穩(wěn)態(tài)極端風速模型，以高度z為函數(shù)的50年一遇和1年一遇的極大風速(Vs和Va)由公式(13)和公式(14)給出： (13)V(z)=0.8Vo(z) (14)在穩(wěn)態(tài)極端風速模型中，允許主風向短時間內(nèi)與平均風向有一定的偏離，假定恒定的偏航誤差對于湍流極端風速模型，以高度z為函數(shù)的50年一遇和1年一遇的10min平均風速，由公式(15)和公式(16)給出： (15)V?(z)=0.8V?0(z) (16)4GB/T18451.1—2022/4縱向湍流標準偏差3應為公式(17):o?=0.11Vhub01——由公式(10)給出；V(z)由公式(9)確定；圖2極端運行陣風示例極端湍流模型應由中的正常風廓線模型(NWP)以及公式(20)給出的湍流縱向分量的標準c=2m/sEDc風向變化)。)八18EDc風向變化)。)八18極端風向變化(EDC)式中：對于正常湍流模型(NTM),由公式(10)給出；0.——限定在士180°范圍內(nèi)；D——風輪直徑。極端風向變化瞬時值[0(1)]由公式(22)給出：式中，極端風向變化過程持續(xù)時間T=6s,并應考慮最惡劣瞬時載荷發(fā)生的情況。風向瞬時變化結(jié)束時，假定風向保持不變，風速應按中的正常風廓線模型(NWP)。湍流等級為A,風輪直徑D為42m,輪轂中心高(zhub)為30m時的極端風向隨V的變化示例見圖3,V=25m/s時所對應的極端風向變化見圖4。圖3極端風向變化幅值示例圖4極端風向變化示例方向變化的極端相干陣風(ECD)方向變化的極端相干陣風的幅值見公式(23):Vg=15m/s (23)風速由公式(24)給出：式中，上升時間T=10s,風速[V(z)]由中正常風廓線模型(NWP)給出。Vhb=25m/s時，極端相干陣風中風速上升情況如圖5所示。 (25) (26)/=/=應考慮最惡劣瞬時載荷發(fā)生的水平風切變情況。這兩種極端風切變不能同時使用。作為示例，圖8中的極端正負垂直風切變給出了極端情況(t=0s)和最大切變(t=6s)時的風廓線。圖9顯示了風輪頂部和底部的風速變化，用來說明風切變隨時間的變化。兩圖中均假定湍流等級為A,zhub=30m,Vhb=25m 6.4其他環(huán)境條件至少應考慮下列環(huán)境條件，并將它們產(chǎn)生的作用在設(shè)計文件中說明： 環(huán)境溫度范圍一10℃~+40℃;——最高相對濕度為95%; 標準等級的風力發(fā)電機組極端溫度范圍至少應為-20℃~+50℃。 7.3.3空氣動力載荷7.3.5其他載荷 如果極端外部條件和故障狀態(tài)之間存在相關(guān)性，應將它們組合在一起作為一種設(shè)計載荷工況在每種設(shè)計狀態(tài)中，應考慮多種設(shè)計載荷工況。表2列出了應考慮的最少設(shè)計載荷工況。表2如果在有確定性風況模型的設(shè)計載荷工況下，控制器能使風力發(fā)電機組在其達到最大偏航角設(shè)計狀態(tài)類型因素1)發(fā)電UNFUNUNUNUN保護功能相關(guān)故障(見7.4.3)UAEOGVhub=V,±2m/s和Vout網(wǎng)掉電UA障，或電網(wǎng)掉電F首UN3)啟動FEOGVh=Vn,V,士2m/s和VoutUNEDCVhub=Vm,V,士2m/s和VoutUNFUNUNUN失去電網(wǎng)連接UA極端偏航誤差UNF7)停機兼故障UA因素8)運輸、吊裝、維護UNUAFUNA苦方向變化的極端相干陣風(見)極端風向變化(見)。極端運行陣風(見)。極端風速模型(見)。極端風切變(見)。正常湍流模型(見)。極端湍流模型(見)。正常風廓線模型(見)。應分析此風速范圍內(nèi)所有風速的敏感性。疲勞載荷分析(見7.6.3)。極限載荷分析(見7.6.2)。正常非正常。疲勞分項安全系數(shù)(見7.6.3)。當風速范圍如表2中所示時，應考慮對風力發(fā)電機組設(shè)計造成最不利條件的風速。風速范圍可用在7.4.2～7.4.9對于設(shè)計載荷工況的進一步描述中，某些設(shè)計載荷工況允許在這種設(shè)計狀態(tài)下，風力發(fā)電機組處于運行狀態(tài)并與電力負載連接。風力發(fā)此外，在分析運行載荷時，應考慮與理論最佳運行狀態(tài)的偏差，如偏航誤差、控制系統(tǒng)跟蹤誤差等。氣湍流所引起的載荷要求(NTM)。DLC1.3規(guī)定了極端湍流情況下的極限載荷要求。DLC1.4和DLC1.1的仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，見及附錄G,至少應包括葉根面內(nèi)和面外的彎矩以及葉尖撓度的極值計算。如果DLC1.3的葉根彎矩極限設(shè)計值超出DLC1.1的葉根彎矩極限設(shè)計值，不需要DLC2.1中考慮的主層控制功能故障，通常包含與風輪轉(zhuǎn)速、偏航角度及葉片槳距角相關(guān)的對于DLC2.2,與風力發(fā)電機組載荷相關(guān)的罕遇事件應功能的故障。這些故障可能包括執(zhí)行機構(gòu)的錯誤動作、制動系統(tǒng)失效以及變槳系統(tǒng)的卡滯。該工況應對于DLC2.3,潛在的大風事件，即在極端運行陣風(EOG)下，同時結(jié)合單相或多相失去電網(wǎng)連接的故障，該工況應視為非正常事件。這種情況下，兩個事件發(fā)生時間的選擇，應能得到最不利作為上述及表2中規(guī)定的DLC2.3工況的一種替代方案，可以將DLC2.3視為一個正常事件(即載荷局部安全系數(shù)為1.35),利用隨機風(NTMVm<Vhu<V個響應仿真，對電氣故障發(fā)生后產(chǎn)生的極限響應進行采樣。當初始條件的影響障。對于每一個平均風速，標稱極限響應等于12個采樣極限響應的平均值加上該12個采樣極限響應的3倍的標準差。DLC2.3的特征響應值為這些標稱極限響應的極值。可能的持續(xù)時間和在正常湍流條件(NTM)下所造成的疲勞損傷應在DLC2.4中進行評估。制造商應對于DLC2.5,低電壓穿越(LVRT)?事件被視為正常事件。設(shè)計低電壓穿越事件應由電壓跌落及這種設(shè)計狀態(tài)包括風力發(fā)電機組從靜止或空轉(zhuǎn)狀態(tài)到發(fā)電狀態(tài)的瞬間產(chǎn)對于DLC3.2,每個風速至少考慮啟動事件與EOG發(fā)生時刻的4個不同組合。第一個工況的EOG發(fā)生時刻為發(fā)電功率達到最大功率50%時，最后一個工況的EOG發(fā)生時刻為發(fā)電功率達到最大功率95%時，至少還應選擇兩個額外工況，EOG發(fā)生時刻為最大功率達到50%～95%之間均勻作為EOG陣風的替代方案，DLC3.2在每一個平均風速下，可以使用至少12個ETM的隨機風進7.4.5正常關(guān)機(DLC4.1～DLC4.這種設(shè)計狀態(tài)包括風力發(fā)電機組從發(fā)電狀態(tài)到靜止或空轉(zhuǎn)狀態(tài)的瞬間產(chǎn)不同時刻，從關(guān)機時間前10s直到功率達到50%初始功率的時刻，至少要選擇6個均勻分布的EOG陣作為EOG陣風的替代方案，DLC4.2在每一個平均風速下，可以使用至少12個ETM隨機風進行7.4.6緊急停機(DLC5.1)對于風況由EWM確定的設(shè)計載荷工況，可采用穩(wěn)態(tài)極端風速模型或極端湍流模型。如果采用極準穩(wěn)態(tài)分析進行評估。如果共振與背景響應(R/B)之比小于5%,可以采用穩(wěn)態(tài)極端風速模型進行靜態(tài)分析。如果在特征載荷下偏航系統(tǒng)出現(xiàn)滑動，最大可能的不利滑動應加到平響應。如果隨著風速的增加，風力發(fā)電機組由正常運行穩(wěn)態(tài)極端風速模型時允許最大偏航誤差為±15°,或采用極端湍流風速模型時允許平均偏航誤差為在DLC6.2中，應假定暴風早期階段極端風況下電網(wǎng)掉電的情況。除非能為控制和偏航系統(tǒng)提供表3中，DLC6.1及DLC6.2的載荷分項安全系數(shù)假定年最大風速變異系數(shù)小于15%;對于其他變在DLC6.3中，1年一遇的極端風況應與極大偏航誤差相結(jié)合。采用穩(wěn)態(tài)極端風速模型時假定極 GB/T18451.1—20更長時間)的數(shù)據(jù)。應確保在對載荷時間序列進行循環(huán)計數(shù)時，每個時間序列的剩余部分按照半周期計入疲勞失效模式評估。此外，載荷范圍的離散化應保證足夠的分辨率。當使用湍流風進行動態(tài)仿真時，宜注意空間12)及時間的網(wǎng)格分辨率。在許多情況下，所給風力發(fā)電機組的零部件關(guān)鍵位置的局部應變或應力取決于同時作用的多軸向載荷。在這種情況下，仿真輸出的正交載荷時間序列有時可用于確定設(shè)計載荷。當采用該正交載荷分量時間序列計算疲勞和極限載荷時，應將這些載荷分量結(jié)合在一起，以保持其相位和幅值。因此，直接的方法是推導出主要應力的時間序列，并用該時間序列進行極限和疲勞的預測，以避免載荷合成的對于極限載荷分量，也可采用保守的方法，假定各分量的極限值同時出現(xiàn)進行極限載荷分量的合成。如果采用該方式，最大及最小的極限分量值需應用于所有可能的組合中，以避免非保守的考慮。附錄I給出了多個從同期載荷推導極限設(shè)計載荷方法的指導。7.6極限狀態(tài)分析分項安全系數(shù)考慮了載荷與抗力的不確定性和易變性、分析方法的不確定性以及考慮失效后果時結(jié)構(gòu)部件的重要性。對于風力發(fā)電機組的極限狀態(tài)分析，如適用，應進行以下4種分析：——極限強度分析(見7.6.2);——疲勞失效分析(見7.6.3);——穩(wěn)定性分析(如屈曲)(見7.6.4);——臨界撓度分析(葉片與塔架間機械干涉等)(見7.6.5)。每一種分析都需要不同的極限狀態(tài)函數(shù)表示，并且通過使用安全系數(shù)來處理不同的不確定性來源。載荷和抗力分項安全系數(shù)為了保證安全設(shè)計值，載荷和抗力的不確定性和易變性(包含材料易變性)通過公式(29)和公式(30)中定義的分項安全系數(shù)來考慮。Fa=Y?Fk (29)式中：F.合成的內(nèi)部載荷或載荷響應(來自給定設(shè)計載荷工況的不同載荷源的多個同步性載荷分量)的設(shè)計值；Yi——載荷分項安全系數(shù)；F——載荷特征值。Ra——抗力設(shè)計值，見附錄K;Ym——抗力分項安全系數(shù)2,考慮了材料參數(shù)和抗力模型不確定性，見附錄K;——幾何參數(shù)的不確定性荷的相關(guān)因素并入系數(shù)γ,材料和抗力的相關(guān)因素并入系數(shù)Ym,y:和γm在7.6.2～7.6.5給出。然零件等級和失效后果分項安全系數(shù)在確定風力發(fā)電機組部件的結(jié)構(gòu)完整性時，可采用國內(nèi)或國際的相關(guān)材料的將抗力分項安全系數(shù)(yw)分為若干材料系數(shù)。如果規(guī)范采用了分項安全系數(shù)或特征值的折減系數(shù)來在設(shè)計驗證中，不同規(guī)范可選擇不同的載荷和材料分項安全系數(shù)分解因子。的劃分與ISO2394一致。如果所選擇的規(guī)范中的分項安全系數(shù)偏離了ISO2394,應根據(jù)本文件對所極限狀態(tài)函數(shù)可分為載荷函數(shù)S和抗力函數(shù)R,因此給出公式(31): (31)用于極限強度分析的函數(shù)S通常定義為結(jié)構(gòu)響應的最大值，即S(Fa)=Fa,公式(32)為：對于每個風力發(fā)電機組部件評估和表2中適用與極限強度分析的每種載荷工況，最大極限狀態(tài)應a)特征值可通過在給定風速范圍內(nèi)，每一風速的10min內(nèi)極值的平均值中的最大值(b)特征值可通過在給定風速區(qū)間內(nèi)每個風速的10min內(nèi)極值的最大值的99%分位數(shù)(或最小值的1%分位數(shù))乘以1.2得到。計算50年一遇重現(xiàn)期載荷值得到。載荷外推法的指南參見附錄G。設(shè)計載荷將通過特征載荷乘以表3中定義的DLC1.1的載荷分項安全系數(shù)得到。對于以上3個可選方法，DLC1.1工況統(tǒng)計分析所用數(shù)據(jù)應從風力發(fā)電機組運行區(qū)間內(nèi)至少10min中的時序結(jié)果中提取。(V,-2m/s)至切出風速內(nèi)每個風速要求至少使用15個仿真，(V,-2m/s)以下每個風速要求至少使用6個仿真。在提取數(shù)據(jù)時，設(shè)計者應考慮統(tǒng)計分析中峰峰值之間獨對于具有特定確定性風場事件的載荷工況，應以最壞情況下計算的瞬態(tài)值作為載荷的特征值。如均值作為載荷工況的特征值。推導同期載荷的說明參見附錄I。當使用湍流風速時，除DLC2.1、DLC2.2和DLC5.1外采用前一半最大載荷的均值作為特征載載荷分項安全系數(shù)應至少為表3中規(guī)定的值。線性材料行為或幾何非線性(例如對于基礎(chǔ))或兩者的適當表示是主要關(guān)注點的情況下，設(shè)計載荷響應S。應根據(jù)設(shè)計荷載F。組合的結(jié)構(gòu)分析獲得。其中設(shè)計載荷是通過將特征載荷F、乘以規(guī)定的有利或 (33)GB/T18451.1—20不利載荷設(shè)計狀態(tài)類型(見表2)正常(N)非正常(A)·對于設(shè)計載荷工況DLC1.1,載荷分項安全系數(shù)y?=1.25?？赏ㄟ^下列公式計算(見):對于設(shè)計載荷工況DLC2.5,載荷局部安全系數(shù)取1.2。根據(jù)公認的標準予以考慮和計算。通常，對于基礎(chǔ)載荷、回填和浮力，不利的γ?=1.1,有利的重力載荷分項安全系數(shù)γ?=0.9。如果可以通過相應的質(zhì)量管理和監(jiān)督來證明，現(xiàn)場能夠滿足設(shè)計文件中所規(guī)定的基礎(chǔ)材料密度，則重力基礎(chǔ)載荷分項安全系數(shù)y?=1.0可以用于土壤和地或者，對于有利的和不利的重力載荷，對土壤和基礎(chǔ)承載能力的校驗可以使用分項安全系數(shù)y?=系數(shù)y?=0.9。在所有情況下，應使用5%/95%分位數(shù)的重量或密度的保守估計值。當載荷有利時，使抗力分項安全系數(shù)應根據(jù)大量有效的材料性能試驗數(shù)據(jù)確定。本文件的安全等級對于95%存活率16的特征材料性能，抗力分項安全系數(shù)Ym=1.2。該值假定抗力模型無偏差(典型的如系統(tǒng)性保守模y?S(y.ntoFk,unto,Y6.iwFk.av)≤R型)和小的不確定度(變異系數(shù)小于5%),見附錄K;并適用于具有延展性的部件，其失效可能導致風力錄K。-—1.1,對于具有明確的彈性極限的材料(屈服強度小于或等于極限強度的90%);對于具有非延展性的“安全-壽命”機械/結(jié)構(gòu)部件，如果其失效將導致風力——1.3,當材料沒有明確的彈性極限時(屈服強度大于拉伸或抗壓些公式，包括循環(huán)范圍和平均應變(或應力)水平的影響。為評估與每個疲勞循環(huán)相關(guān)的疲勞損傷增如果S-N曲線是基于50%的存活率，并且變異系數(shù)小于15%,那么抗力分項安全系數(shù)(Ym)應至少取為1.7。對于疲勞強度8變異系數(shù)大的零件，如變異系數(shù)為15%～20%(許多由復合材料做成的零部對于焊接鋼和結(jié)構(gòu)鋼，S-N曲線一般基于97.7%的存活率。在這種情況下，Ym可取1.25,對應于對于纖維復合材料，應通過實際材料的測試數(shù)據(jù)來確定強度分布。95%的存活率作為S-N曲線的 Yf應從表3中選取。元模型或其他類似的方法來計算。表2中的所有相關(guān)載荷情況都應考慮到相關(guān)的載荷分項安全GB/T18451.1—2022風力發(fā)電機組的運行應由符合第8章要求的控制系統(tǒng)控制。本章的范圍僅限于確?？刂葡到y(tǒng)提供適當水平的保護，以防止風力發(fā)電機組主要部件的結(jié)構(gòu)風力發(fā)電機組的控制功能應通過主動或被動方式控制運行，并使運行參 用于風力發(fā)電機組無故障運行的控制功能應在設(shè)計載荷工況(但不包括DLC2.1和DLC2.2載荷當某一控制功能失效時，風力發(fā)電機組應保持在安全運行模式，其中可能包括維持運行或進行8.3保護功能控制系統(tǒng)應使用保護功能來避免由于失效模式導致的機組結(jié)構(gòu)過載。這些保護功能既可以是應用防止結(jié)構(gòu)過載的功能應通過具有診斷覆蓋范圍的多通道架構(gòu)來實現(xiàn)21),以得到足夠高的平均GB/T18451.1—2022/IEC61控制和保護功能中的故障或錯誤可能產(chǎn)生多種失效模式，其中失效模式定義b)過振動；可以假定獨立的故障不會同時發(fā)生。如果假定故障獨立，則應采取措施防止共因失效的故障發(fā)應用故障排除的控制系統(tǒng)的所有機械部件應作為三類零件考慮，并應選取對于聲明失效模式重現(xiàn)周期高于10年的保護功能和控制功能，應使用公認標手動和自動干預不應損害控制系統(tǒng)將風力發(fā)電機組保持在限制范圍內(nèi)的能緊急停機按鈕功能應使用公認的方法和設(shè)計應明確緊急停機按鈕激活時對結(jié)構(gòu)載荷有影響的所有緊急停機按鈕激活的影響應在DLC5.1下針對所有相關(guān)的運行情況(見7.4)進行8.7手動、自動和遠程重啟應根據(jù)失效模式分析(例如通過故障樹分析)來定義控制功能失效后風力發(fā)啟的程序7。如果功能失效中定義了重啟會對機組載荷產(chǎn)生影響，那么這些故障應被認為是8.4.1中定義的控控制功能失效后的動作可以通過本地或遠程執(zhí)行的自動或手動程序進行定義下，應包括所有需要的遠程檢查(例如通過使用遠程攝像機和/或SCADA數(shù)據(jù)),以及在被認為是安全除非自動診斷和必要的條件確保機組重啟后是安全的(即在機組損壞的可接受風險之內(nèi)),否則不具有自動或遠程重啟的風力發(fā)電機組應具備本地關(guān)閉和鎖定自動重啟功能和遠程重啟功能的風力發(fā)電機組不應因電網(wǎng)電源或外部負荷損失(和恢復)或維護行為等外部因素允許遠程或自動重啟的次數(shù)和頻率應根據(jù)設(shè)計載荷評估中的關(guān)機假設(shè)進行明確定義。重啟功能應控制允許的遠程或自動重啟次數(shù)和頻率的功能不應受到外部因素的錯誤影響，例如電網(wǎng)電源或外制動系統(tǒng)應能夠使風輪從任何運行狀態(tài)(包括斷電)變?yōu)榭辙D(zhuǎn)模式或完電動機應符合第10章的相關(guān)要求。更換的偏航驅(qū)動裝置保證系統(tǒng)擁有充足的冗余度，減速齒輪箱和末端偏航驅(qū)動小齒輪可以作為一類齒根彎曲強度校核應按照ISO6336-3。輪齒的反向彎矩載荷應按照ISO6336-3:2006中附錄B進行考慮。彎曲強度安全系數(shù)(Sp)和接觸強度安全系數(shù)(Sn)的最小值見表4。這些值對應工況為載荷特征強度類型齒面接觸疲勞強度(點蝕)數(shù)SH。如果安全系數(shù)小于1.0,則需要在運行維護手冊中體現(xiàn)預期的更換周期。當機械制動用于保護功能時(見),通全系統(tǒng)應監(jiān)測磨損部件的剩余使用壽命，例如摩擦片。當沒有足夠的摩擦材料9.8滾動軸承設(shè)計載荷應體現(xiàn)7.4中不同載荷工況和7.6中適當?shù)姆猪棸踩禂?shù)所確定的載荷。軸承的設(shè)計應主軸軸承的參考額定壽命L?omr(90%存活發(fā)電機軸承的參考額定壽命L1om(90%存活率)應達到或超過風力發(fā)電根據(jù)ISO76變槳和偏航軸承的基本額定靜載荷與設(shè)計載荷的比率應至少為1.0,應慎重考慮由于變槳和偏航系統(tǒng)中的軸承暴露在非連續(xù)和振蕩的運動中，因此應考慮由于小運動造成的潤滑不足風力發(fā)電機組的電氣系統(tǒng)包括風力發(fā)電機組終端在內(nèi)的所有安裝于其上的電氣設(shè)備(以下簡稱風本章包括專門用于風力發(fā)電機組設(shè)計的電氣部件，這些部件的特性和功中通常沒有提到。本章只涉及常見的風力發(fā)電機組部件，并不包括所有的部件。電氣系統(tǒng)的設(shè)計應確保在設(shè)備運行的特定區(qū)域，所有正常和極端電氣環(huán)境條件(見6.4.2和6.4.3低溫環(huán)境條件對電氣系統(tǒng)的要求見14.8。電壓大于交流1000V或直流1500V輸入輸出電路的風力發(fā)電機組，其電氣系統(tǒng)的設(shè)計應符合IEC60204-11的要求。制造商應說明采用的設(shè)計標準。電氣系統(tǒng)的設(shè)計還應考慮風力發(fā)電機組發(fā)電環(huán)境條件由所有主要部件在風力發(fā)電機組內(nèi)所處的位置決定，并遵循IEC60721(所有部分)的規(guī)內(nèi)部環(huán)境條件取決于具體的環(huán)境控制系統(tǒng)和風力發(fā)電機組設(shè)計時可預見的環(huán)境污染。應考慮加除非本文件對風力發(fā)電機組的個別部件另有規(guī)定，額定電壓低于交流1000V的設(shè)備應依據(jù)級應為4級。額定電壓超過交流1000V或直流1500V的電路和設(shè)備應符合IEC60204-11:2000中第5章的 10.11電能質(zhì)量b)在預期的極端條件下由于塔架彎曲而導致的輸電部件及電力傳輸部件和支撐構(gòu)件的機械和結(jié)構(gòu)適用性可通過分析每個設(shè)計載荷工況的評估結(jié)果來確定。包含在風力發(fā)電機組系統(tǒng)內(nèi)或作為其一部分的電力變壓器應符合IEC60076(所有部分)的要求。風力發(fā)電機組內(nèi)的低壓變壓器(包括所有終端)應完全封閉，或按相關(guān)國家標準或國際標準的要求，安裝在柵欄或隔板后面的專用區(qū)域。風力發(fā)電機組內(nèi)的高壓變壓器應符合10.21中對高壓開關(guān)設(shè)運行電壓低于交流1000V或直流1500V的低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備應符合IEC61439-1和所有開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的外殼都應提供符合IEC61439-1和IEC61439系列標準其他部分的要運行在交流1000V或直流1500V以上的高壓開關(guān)設(shè)備應符合IEC60721(所有部分)的要求，并高壓開關(guān)設(shè)備應位于風力發(fā)電機組內(nèi)只有經(jīng)過授權(quán)的人員才能安裝在一般維護人員可進入?yún)^(qū)域內(nèi)的高壓開關(guān)設(shè)備應為金屬密閉的，并說明內(nèi)部電弧抑制等級GB/T18451.1—2022/IER——圓形區(qū)域的半徑 TSI的經(jīng)驗調(diào)整因子k,=3。TSI?o為12個扇區(qū)擬合平面坡度絕對值的風能加權(quán)平均。類似地，TVI?o是12個扇區(qū)地形變化標TVI36是360°圓形區(qū)域地形變化的標準偏差，按圓的半徑歸一化，并按經(jīng)驗調(diào)整系數(shù)(k?)進行通過地形坡度指數(shù)和地形變化指數(shù)對各個圓形區(qū)域(半徑分別為5倍zmb、10倍zmb和20倍zm的高(H)見表5。若所有三個圓形區(qū)域內(nèi)TSI?o和TVI?o的值以及TSI??o和TVI?6的值均低于L類的閾圓形區(qū)域半徑閾值(下限)地形坡度指數(shù)(TSI)地形變化指數(shù)(TVI)LMHLMH場址的湍流結(jié)構(gòu)，即湍流的3個分量的比例，應主要根據(jù)場址測量數(shù)據(jù)確定。若無場址測量數(shù)也可以根據(jù)場址的復雜度進行估計?？砂?1.2.1中描述的步驟確據(jù)表6分配相應的數(shù)值。LMHLMH允許在表6和表7中的數(shù)值之間進行插值?！?0年一遇輪轂高度處10min平均最大風速3),Vso;——環(huán)境湍流的標準偏差σ(估計為縱向分量標準偏差的平均值),11.9和11.10要求的所有風速下后的標準偏差。;上述的風速區(qū)間(bin)的間隔應小于或等于2m/s,并且風向扇區(qū)應小于或等于30當風力發(fā)電機組周圍有明顯的結(jié)構(gòu)物或地形物特征長度的20倍，宜考慮這些障礙物的尾流影響。如果風輪的底部邊緣至少GB/T18451.1—2022/IEC61風力發(fā)電機組場址適應性評估和風資源評估對相應測量設(shè)備的要求和使用在諸多方面有所不 鄰通道的間隔要小于1/3的風輪直徑。 ——測量周期取決于數(shù)據(jù)的質(zhì)量以及測試數(shù)據(jù)與參考的長期數(shù)據(jù)相關(guān)性的可靠性。在季節(jié)變化對響的最短周期為12個月)。 在發(fā)電過程中應考慮鄰近風力發(fā)電機組引起的尾流影響。風力發(fā)電機組場址的適應性評估應考慮通常認為尾流效應會引起荷載增加。尾流效應引起的載荷增量通過引入附采用其他更復雜的尾流模型。無論采用哪種方法，均應保證這種效應能充分體現(xiàn)尾流效應對載荷的地震載荷工況重要的地方，應針對風力發(fā)電機組場址條件驗證工程完整性?？梢罁?jù)附錄D進行評估。地震載荷應依據(jù)當?shù)氐卣鹨?guī)范所規(guī)定的地面加速度和響應譜要求進行計算應評估475年一遇的地面加速度。a)風速V,下正常發(fā)電時的平均載荷；b)風速V,下緊急停機時的載荷；c)無風及切出風速Vout下空轉(zhuǎn)或停機時的載荷。所有載荷分量的載荷局部安全系數(shù)應為1.0。鋼材的材料安全系數(shù)可設(shè)置為1.0。地震載荷評估可采用響應譜法，在這種情況地震載荷評估也可采用時域法，在這種情況下，應進行足夠的仿真以確保無論采用上述何種分析方法，評估中用到的塔架的固有振動模態(tài)數(shù)要與評估。外部電氣條件應包括下列內(nèi)容35):——額定電壓和范圍，包括在規(guī)定的電壓范圍和持續(xù)時間內(nèi)保持連接或斷開的要求；——額定頻率、范圍和變化率，包括在規(guī)定的頻率范圍和持續(xù)時間內(nèi)保持連接和斷開的要求；——電壓不平衡，規(guī)定為對稱和非對稱故障時負序電壓的比值；——中性點接地方法；——接地故障的檢測/保護方法；——每年電網(wǎng)斷電次數(shù)；——自動重合周期；——無功補償要求；——故障電流和持續(xù)時間；——電網(wǎng)背景諧波電壓畸變；——電力線載波信號傳輸是否存在，頻率是否相同存在；——不同故障下的穿越要求；——功率因數(shù)控制要求；——上升率要求；——其他電網(wǎng)兼容性要求。11.8地質(zhì)條件評估擬建場址的土壤特性應由專業(yè)合格的巖土工程師參考當?shù)亟ㄖ?guī)范進行評估。11.9根據(jù)風況數(shù)據(jù)評估結(jié)構(gòu)完整性11.9.1概述通過比較現(xiàn)場風況參數(shù)值和設(shè)計值可以完成結(jié)構(gòu)完整性評估。疲勞載荷適應性與極限載荷適應性的評估可分別進行。11.9.2根據(jù)風況數(shù)據(jù)評估疲勞載荷適應性對于疲勞載荷，當下列條件全部滿足時，風力發(fā)電機組適合于此場址：a)Vh在Vw～2V范圍內(nèi)時，場址輪轂高度處風速概率密度函數(shù)p(Vhb)的值應小于或等于設(shè)計值。如果風力發(fā)電機組按照中的風速分布進行設(shè)計，且特定場址的Weibull分布函數(shù)的形狀參數(shù)k大于或等于1.4,那么k應滿足公式(35)。其中，k取決于特定場址輪轂高度處平均風速，這一風速通過設(shè)計平均風速進行歸一化，如圖12所示。320.80.820.840.860.880.90.920圖12歸一化平均風速與Weibull形狀參數(shù)k的所有可能組合(陰影區(qū))b)風速在Vm～2Va范圍內(nèi)時，可通過驗證設(shè)計所用標準湍流模型的風速標準偏差σ?是否大于或等于有效風速標準偏差da(見附錄E)對環(huán)境湍流強度和尾流影響進行充分評估，見公式Ia的計算方法見附錄E。對于復雜地形，為了考慮湍流的畸變，估計的風速標準偏差的90%分位數(shù)σ。應增加。這可以通過與11.2定義的湍流結(jié)構(gòu)修正參數(shù)(Ccr)相乘實現(xiàn)。c)按照能量加權(quán)平均法求得的綜合入流角應位于一8°~8°。如果沒有實測或仿真數(shù)據(jù)，綜合入流角應取11.2中提到的機位點5倍xhb范圍(或機位后方延伸2倍zh范圍)按30°扇區(qū)間隔求得的坡度。d)場址垂直風切變指數(shù)α的風能加權(quán)平均值，在發(fā)電過程中所有風向與風速下，應在0.05～0.25范圍內(nèi)。對于沒有風切變數(shù)據(jù)的場址，計算時應考慮周邊地形與粗糙度。e)當風速大于或等于V,時，場址平均空氣密度應小于6.4.2中規(guī)定的值。如果空氣密度大于6.4規(guī)定的值，應驗證空氣密度滿足公式(37)的條件：Pdcig·V3e.desgn≥pame·Ve,ste (37)11.9.3根據(jù)風況數(shù)據(jù)評估極限載荷適應性對于極限載荷，當下列條件全部滿足時，風力發(fā)電機組適合于此場址：a)Vh在0.6V:～1.6V,范圍內(nèi)，風速標準偏差的設(shè)計值a?[見公式(10)]應大于或等于估計的場址風速標準偏差的90%分位數(shù)的值36),即：對于復雜地形，為了考慮湍流的畸變，估計的風速標準偏差的90%分位數(shù)σ。應增加。這可以通過與11.2定義的湍流結(jié)構(gòu)修正參數(shù)(Ccr)相乘實現(xiàn)。b)場址輪轂中心高度處50年一遇的10min最大風速Vo應小于或等于V,或者風力發(fā)電機組場址中心輪轂高度處50年一遇的3s極大風速小于V。對于S級風力發(fā)電機組，應評估3s極大風速和10min最大風速。當年最大風速的變異系數(shù)大于15%時，應根據(jù)頁下注31)修正Vso。如果現(xiàn)場平均空氣密度不同于6.4.2規(guī)定的密度，則應滿足公式(39)中的條件；—雪和冰； —葉片覆冰脫落； 14.7機械系統(tǒng)在傳輸能量之前，應保證齒輪箱油溫已達到能夠避免給齒輪箱造成損害的溫除了第10章規(guī)定的正常氣候下對電氣系統(tǒng)的要求，風力發(fā)電機組電氣裝置的設(shè)計應考慮由14.3.2(規(guī)范性)外部條件設(shè)計參數(shù)A.1.1概述所定義的機組等級條件不同的都應在設(shè)計文件中給出。其余條件可參考相應的風力發(fā)電機組等級來A.1.3風況條件1年一遇和50年一遇的極端陣風模型和參數(shù)1年一遇和50年一遇的極端風向變化模型和參數(shù)尾流影響模型和參數(shù)(有效湍流強度或動態(tài)尾流尾跡)[年] 電力線載波信號頻率(如有)空氣相對濕度鹽度見表A.1。表A.1描述寒冷氣候風力發(fā)電機組(CC-S)的額外設(shè)計參數(shù)風力發(fā)電機組運行的最低瞬時允許環(huán)境溫度(瞬時值)小時平均最低環(huán)境溫度(1年一遇)與風力發(fā)電機組運行的最低瞬時允許環(huán)境溫度(瞬時值與小時平均最低環(huán)境溫度(1年一遇)0?yer.mi對應的空氣密度，用于低用于載荷計算和確定功率曲線的空氣密度宜通過理想氣體狀態(tài)方程計算39,見公式(為-20℃~+50℃,即+15℃±35K。p=101325N/m2(海平面);GB/T18451.1—2022GB/T18451.1—2022B.1概述正常發(fā)電設(shè)計狀態(tài)下，通過使用不同扇區(qū)的風況條件或所有扇區(qū)復合風況條件對NTMs和當風速范圍如表B.1中所示，應考慮導致風力發(fā)電機組產(chǎn)生最不利情況的風速。風速范圍可以用如11.10所述，對于場地適應性評估，應至少評估以下極限設(shè)計載荷工況：DLC1.1、DLC1.3、DLC6.1和DLC6.2。如果標準等級下的設(shè)計載荷工況足夠，則不需要進行進一步的評估。如果相關(guān)，宜考慮表B.1中設(shè)計狀態(tài)1)、6)和7)中的其他載荷工況。表B.1中的設(shè)計狀態(tài)2)、3)、4)、5)和在這種設(shè)計狀態(tài)下，風力發(fā)電機組處于運行狀態(tài)并與電力負載連接。風力發(fā)慮風輪不平衡的影響。設(shè)計計算中應考慮鳳輪制造中所規(guī)定的最大質(zhì)量和氣動不平衡(如葉片槳距角此外，與理論最佳運行狀態(tài)的偏差，如偏航誤差、控制系統(tǒng)跟蹤誤差等，在分析運行載荷時應予設(shè)計載荷工況DLC1.1和DLC1.2包含了在風力發(fā)電機組壽命期內(nèi)正常運行期間由大氣湍流所DLC1.1工況的仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，見及附錄G,至少要包括葉根面內(nèi)和面外的彎矩以及葉尖撓度的極值計算。如果DLC1.3工況的極限設(shè)計值超出DLC1.1工況中葉根彎矩的極限設(shè)計工況中所使用的極端湍流模型中參數(shù)c[公式(20)]的值，直到由DLC1.3工況計算出的葉根彎矩極限設(shè)計值等于或大于DLC1.1工況中所推算出的極限設(shè)計值。風力發(fā)電機組其他部件相關(guān)載荷的特征值可以由基于增加c值的DLC1.3工況分析來確GB/T18451.1—2022/IEC61400表B.1設(shè)計載荷工況設(shè)計狀態(tài)風況41)分析類型系數(shù)1)發(fā)電UNF*UNUNUNETMsVhub=V,±2m/s和VoutUN結(jié)冰UNUN功能故障(見7.4.3)UN關(guān)故障(見7.4.3)UAEOGsVhub=V,±2m/s和Vout外部或內(nèi)部電氣故障，包括電網(wǎng)掉電UA控制系統(tǒng)故障、電氣系統(tǒng)故障，F(xiàn)UNFそEOGsVh=V,±2m/s和VotUNUNFUNNTMsVhb=V,±2m/s和VUN6)停機(靜止或空UN失去電網(wǎng)連接UA極端偏航誤差UN表B.1設(shè)計載荷工況(續(xù))設(shè)計狀態(tài)風況4)分析類型FNTMsVhub<0.7Va結(jié)冰UN極端溫度范圍UNUN7)停機兼故障EWMs1年一遇UAUNEWMs1年一遇UAFUNA特定場址方向變化的極端相干陣風，當特定場址值不可用時，可以假定與6.3.3場址代表環(huán)境湍流標準差o。代替01場址代表環(huán)境湍流標準差σ。代替o?。址代表環(huán)境湍流標準差σ。代替σ?,特定場址風切變指數(shù)代替α=0.2。特定場址代表環(huán)境湍流強度，為輪轂高度處風速的函數(shù)σ。/Vh(見)。特定場址極端環(huán)境湍流強度，為輪轂高度處風速的函數(shù)σ1,ETM/Vhub(見和頁用輪轂高度處的特定場址風切變指數(shù)代替a=0.2。疲勞載荷分析(見7.6.3)。極限載荷分析(見7.6.2)。疲勞分項安全系數(shù)(見7.6.3)。0wake=0,±θhut-tip,±θhGB/T18451.1—式中：DLC2.4、DLC3.1和DLC4.2的瞬態(tài)事件數(shù)量可能與場址相關(guān)，宜在特定場址載荷評估中加以考慮。如果沒有可用信息，則應使用7.4.3、7.4.4和7.4.5(頁下注7)、9)和10]]中建議的瞬態(tài)事件數(shù)量。GB/T18451.1—2022/IE(資料性)C.1概述本附錄給出了兩種湍流模型用于設(shè)計載荷計算。假設(shè)湍流速度波動為穩(wěn)定的隨機矢量場，它的各已選的模型參數(shù)滿足6.3中給出的一般湍流要求。C.2Mann均勻切變湍流模型本模型定義了一個三維的速度譜張量，與以前采用的模型稍微不同。該模型假定各向同性的馮·卡曼(vonKarman)能量譜被一個均勻的平均速度切變迅速變形。所得出的譜張量分量由公式ko=√k2+2β(k)k?k?+[β(k ——3個分量方向的無量綱空間波數(shù)；——無量綱波數(shù)矢量的幅值； GB/T18451.1—2022——無量綱馮·卡曼各向同性能量譜；2F?假設(shè)由該模型產(chǎn)生的隨機速度場以輪轂高度風速流過風力發(fā)電機組，某一點的速度分量譜可對譜張量分量進行積分計算。特別是無量綱的單遺憾的是，積分結(jié)果還沒有已知的解析形式，參數(shù)γ的具體值需要通過數(shù)值計算得到。Mann(1998)完成了積分計算并把結(jié)果與Kaimal譜模型做了比較。最小二乘法擬合Kaimal模型的切變參注意橫向方差結(jié)果比表C.1中給出的略小。通過等效漸近線慣性副區(qū)縱向譜，可以得出尺度參總之，在Mann模型中所需的3個參數(shù)為見公式(C.12):GB/T18451.1—2022Oio=0.55o?式中σ?和A?由6.3中給出。n?,nz,n?——復數(shù)高斯隨機值，對于每個不同的波數(shù)，它們是獨立的并且具有單位方差的實部x,y,z——空間網(wǎng)格點的坐標；N?,N?,N?——3個方向上的空間網(wǎng)格點的數(shù)量；△——空間網(wǎng)格的分辨率。得到。當空間域在任何方向上小于8l時，建議對波張量因數(shù)分解[C(k?,k?,k?)]進行修正。MaMann模型參數(shù)所代表的均勻切變模型是基于第6章中的外部環(huán)境條件給出的，由此產(chǎn)生的風譜相當于Kaimal譜。量值F.(kl)、F,(kl)、Fw(kl)以及F(kl)給出。根據(jù)實測所得的以上3個參數(shù)即可用于生成Mannk表示速度分量方向的下標(即1表示縱向，2表示橫向，3表示豎向);L——速度分量積分尺度參數(shù)。速度分量下標(k)123標準偏差(on)積分尺度參數(shù)(Lx)o?和A?分別是6.3中規(guī)定的湍流標準偏差和尺度參數(shù)。下面的指數(shù)相干模型可以和Kaimal頻譜相結(jié)合，來說明縱向速度分量的空間相關(guān)結(jié)構(gòu)，見公式(C.16)。Coh(r,f)=exp[(-12((f·Coh(r,f)——相干函數(shù)，定義為由頻譜函數(shù)分開的兩個空間分離點的矢量風速縱向分量正交譜r——兩點之間分離矢量在垂直于主風向平面上的投影幅值；L.=8.1A?——相干尺度參數(shù)。[1]J.C.Kaimal,J.C.Wyngaard,Y.Izumi,andO.R.Cote,Spectralcharacteristicsturbulence,Q.J.R.Meteorol.Soc.,v.98,1972,pp.563-598.[2]T.vonKarman,Progressinthestatisticaltheoryo[3]J.Mann,ThespatialstructureofneutralatmosphericsurMech.,v.273,1994,pp.141-168.[4]J.Mann,Windfieldsimulation,Prob.Engng.Mech.,v.13,n.4,1998,p.269-282.GB/T18451.1—2022/(資料性)地震載荷評估D.1概述在時域動態(tài)仿真方法中，地表地震加速度是根據(jù)巖基工程響應譜或地方建筑規(guī)范中規(guī)定的地表運動時間歷史來估計。響應譜的特定場址參數(shù)可以根據(jù)當?shù)亟ㄖ?guī)范確定(見本附錄參考文獻[1]~[7])。D.2設(shè)計響應譜加速度響應譜定義見公式(D.1):ao——重現(xiàn)周期475年的巖基工程的地表加速度峰值；T——結(jié)構(gòu)體基本的自然周期。以取0.8s~1.2s。K?和K?的值是在1/3～2之間變化的指數(shù)。這些參數(shù)可以由本附錄參考文獻[2-Gs——土壤的放大系數(shù)；F?——結(jié)構(gòu)的阻尼修正系數(shù)。D.3結(jié)構(gòu)模型的質(zhì)量和慣性矩集中在塔頂(節(jié)點N),塔架的質(zhì)量沿塔高分布。在評估塔架的載荷時，塔架底部需要D.4地震載荷評估使用響應譜法，第i節(jié)點在第j階模態(tài)的最大加速度(A,)、力(F,)A,=γ;X;;Sa(T;,5;)F,=γ,X,Sa(T,,5,)mX,——從特征值分析得到的第j階模態(tài)振型；Sa(T,,5)——自然周期為T;、阻尼比5,以及模態(tài)為j階的響應譜幅值；5;,51——第j階和第l階模態(tài)的阻尼Xj——第j階模態(tài)固有頻率與第1階模態(tài)固有頻率之比。Le——機艙和風輪重心與塔架中心的距離。[1]ISO3010:2001Basisfordesignofstruct[2]Eurocode8,DesignofStructureActionsandRulesforBuildings,EN-1998-1:2004.[3]ASCE7-05,MinimumDofCivilEngineers,Reston,Virginia,USA,2006.[4]BSL,TheBuildingStandardLawo