GB∕T 37921-2019 高海拔型风力发电机组 GB∕T37921-2019 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS27.180
中华人民共和国国家标准
GB/T37921—2019
高海拨型风力发电机组
Wind turbines generator system under high altitude2019-08-30发布
国家市场监督管理总局
中国国家标准化管理委员会
2020-03-01实施
GB/T37921—2019
规范性引用文件
3术语和定义
4符号和缩略语
4.2缩略语
5外部条件
机组环境条件
机组等级
机组设计空气密度
6技术要求
基本要求
工况设计、载荷结构要求
电气系统技术要求
机械系统技术要求
控制和保护系统
在线监测系统
环保要求
试验方法
检验规则：
检验类别
检验规定…
检验项目
运输、安装、运行和维护
9.1运输
9.2安装
9.3运行和维护
附录A（资料性附录）气候环境条件参数的选用附录B（资料性附录）沙尘相关分类及图形次
附录C（资料性附录）叶片、机舱罩、轮毂罩、塔架油漆加速老化试验附录D（资料性附录）
机组设计参数
参考文献
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由中国机械工业联合会提出本标准由全国风力机械标准化技术委员会（SAC/TC50)归口。GB/T37921—2019
本标准起草单位：中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部、云南省能源投资集团有限公司、北京乾源风电科技有限公司、中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司、新疆金风科技股份有限公司、浙江运达风电股份有限公司、中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司、国家气候中心、中国电力科学研究院有限公司、中国船舶重工集团海装风电股份有限公司、远景能源（江苏）有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、歌美风电（天津）有限公司、国际铜业协会（中国）、云南能投新能源投资开发有限公司、上海挪华威认证有限公司、中国质量认证中心、北京鉴衡认证中心有限公司本标准主要起草人：巫发明、王靛、茹毅、庄严、董德兰、唐建平、董红云、梁瑞利、谢生清、柳黎明、盛科、欧阳华、高首聪、彭华文、黎发贵、王立鹏、朱蓉、黄勇、郝军、刘蔚、周土栋、何国华、刘鹏、谭闯辉、李跃、王大刚、赵矛、赵国彬、李常、周新亮、朱琳、马晓晶、黄金余。I
1范围
高海拨型风力发电机组
GB/T37921—2019
本标准规定了高海拔型风力发电机组（以下简称“机组）适用的外部条件，技术要求，试验方法，检验规则、运输、安装、运行和维护。本标准适用于安装在海拨高度为2000m～5000m地区的并网型水平轴风力发电机组。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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GB/T1865色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射GB/T2900.53电工术语风力发电机组GB/T3859.1半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部分：基本要求规范GB/T3859.2半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-2部分：应用导则GB/T39063.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备GB/T4797.6环境条件分类自然环境条件尘、沙、盐雾高电压试验技术局部放电测量
GB/T7354
液压软管总成试验方法
GB/T7939
GB/T11022—2011
高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求GB/T13422半导体变流器电气试验方法GB/T 14048.1
低压开关设备和控制设备第1部分：总则GB/T14522
机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验方法荧光紫外灯GB/T18451.1—2012风力发电机组设计要求GB/T18451.2风力发电机组功率特性测试GB18599一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准风力发电机组塔架
GB/T19072
GB/T19960.1
GB/T 19960.2
GB/T20319
风力发电机组第1部分：通用技术条件风力发电机组
第2部分：通用试验方法
风力发电机组
验收规范
GB/T20645一2006特殊环境条件高原用低压电器技术要求GB/T25383
GB/T25385
1、风轮叶片
风力发电机组
，运行及维护要求
风力发电机组
GB/T 25387.1
GB/T 25388.1
风力发电机组
全功率变流器
第1部分：技术条件
第1部分：技术条件
风力发电机组
1双馈式变流器
GB/T29543
低温型风力发电机组
GB/T33629—2017风力发电机组雷电保护GB/T37257
、机械载荷测量
风力发电机组
GB/T37921—2019
3术语和定义
GB/T2900.53和GB/T18451.1—2012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
高海拔型风力发电机组windturbinesgenerator systems underhighaltitude安装在海拔高度为2000m～5000m地区的并网型水平轴风力发电机组。3.2
昼夜温差
the difference of temperature in one day天中最高温度与最低温度之间的差值。3.3
低压电气设备low-voltageelectricequipment额定电压为交流有效值1000V或直流1500V及以下的电气设备。3.4wwW.bzxz.Net
高压电气设备high-voltageelectric equipment额定电压为交流有效值1000V或直流1500V以上的电气设备。3.5
露点温度dew-pointtemperature未饱和湿空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，将其冷却到饱和湿空气时的温度3.6
热沉ultimatesink
个温度不随传递到它的热能大小而改变的无限大的热容器、注：它可能是大地、大气、大体积的水或宇宙。又称热地。3.7
强迫冷却forced cooling
利用外力迫使流体流过发热器件进行冷却的方法。3.8
thermal current density
热流密度
单位面积的热流量。
4符号和缩略语
下列符号和缩略语适用于本文件。4.1符号
Hret—海拔高度，单位为米（m）；I ref
4.2缩略语
风速15m/s时端流强度的期望值，无量纲；参考风速，用于确定机组等级的风速基本参数，单位为米每秒（m/s）。ETM：极端瑞流模型（extremeturbulencemodal）NTM：正常瑞流模型（normalturbulencemodal）QUVA：紫外线加速老化试验（ultravioletradiationaccelerateagingtest）UV：紫外线（ultravioletradiation）5外部条件
机组环境条件
机组载荷计算，电气系统、防护及冷却系统设计的环境条件参照表1。表1高海拔地区环境参数
气压/kPa
空气温度/℃
最大日温差/℃
相对湿度/%
绝对湿度/（g/cm）
环境参数
年平均
最高日平均
年平均
最湿月月平均最大
（平均最低气温）
最干月月平均最小
（平均最高气温）
年平均
年平均最小值
最大太阳直接辐射强度/（W/m）0℃时空气含氧量/（g/m2）
最大风速/（m/s）
(20℃)
(15℃)
海拔/m
GB/T37921—2019
20，—40
(15℃）
(10℃）
(10℃)
(5℃）
(5℃)
(0℃)
与海拨高度关系较小，应根据风电场实测数据以及参照气象站资料推算
海拔2000m以上不同地区的最低空气温度，若有实际测量值以实际测量为准（实际测量值应符合GB/T18451.2的要求）；若无实际测量值，宜采用一20℃、一40℃两挡：一20℃挡适用于云南，贵州、四川（川西除外）；一40℃挡适用于甘肃、宁夏、山西、陕西、川西、青海东部、西藏东部和西部、新疆南部和北部、内蒙东部和西部。海拨2000m以上地区最大日温差一般取30℃。若使用环境最大日温差高于30℃，应在产品技术条件中进行规定。
参考GB/T14092.3
5.2机组等级
机组等级根据参考风速分为I、Ⅱ、Ⅲ、S四等级，根据端流强度分为A、B、C三等级，根据机组运行海拨高度分为G3、G4、G5三等级，各个等级应符合表2的规定，3
GB/T37921—2019
机组等级
Urel/(m/s)
机组等级分类参数表
2000m3000m4000mH≤5000m
由设计者规定参数
注：机组分类命名为GX-Y-Z其中GX代表机组所处海拔高度等级，Y代表机组等级，Z代表瑞流强度等级。例如：某机组最大风速V为50m/s，流强度I为0.16.海拔高度为2500m.则该机组安全等级分类为G3IA。宜将风电场最大风速折算到海拔等级下空气密度对应的最大风速，再对照本表V值确定风电场安全等级。
参考GB/T20626.1。
机组设计空气密度
机组设计空气密度参数见表3。
表3机组设计空气密度参数
海拔等级
6技术要求
6.1基本要求
载荷计算应用空气密度/（kg/m2）1.0
冷却系统和性能分析应用空气密度/（kg/m）0.86
机组的设计除满足本标准的规定外，还应符合GB/T19960.1的要求。6.1.1
6.1.2机组的设计寿命应不小于20年。6.1.3机组塔架内宜安装升降系统。6.2工况设计、载荷结构要求
6.2.1机组的载荷计算工况定义、安全系数及结构强度应符合GB/T18451.1一2012的规定，其中载荷计算工况还应同时满足5.2的机组等级分类要求。6.2.2机组应根据场址条件进行载荷校核。场址条件参数应包括空气密度、年平均风速、风频分布、最大风速、瑞流强度、风切变、人流角。对于存在凝冻气候的风电场，应考虑机组凝冻覆冰引起的不平衡载荷，结冰工况载荷计算应按照GB/T29543执行。4
GB/T37921—2019
6.2.3机组叶片、齿轮箱、发电机等主要部件的极限强度和疲劳强度应通过设备型式试验或整机型式试验验证。
6.2.4结构部件设计时应考虑高海拔地区环境（空气密度、温差等）引起的机组载荷和结构承载能力的变化。结构承载能力的变化主要取决于高海拔地区环境对材料特性（如弹性模量、泊松比、热膨胀系数）的影响。如果高海拔环境对结构部件的材料性能有显著的影响，应验证其安全性。6.2.5应结合机组控制策略进行载荷计算。6.3电气系统技术要求
机组电气设备电气间隙
低压电气设备电气间隙
机组低压电气设备最小电气间隙见表4。表4机组低压电气设备最小电气间隙最小电气间隙/mm
额定冲击
耐受电压
Uimp/kv
非均勾电场条件
污染等级
均勾电场条件
污染等级
注：表中规定的电气设备最小电气间隙为海拔2000m条件下的最小电气间隙。3
当机组实际运行海拔高度超过2000m时，低压电气设备的电气间隙在不同海拨高度下的修正系数应按照表5进行选取
5机组低压电气设备电气间隙修正系数表5
海拔高度/m
以2000m为基准的电气间隙修正系数6.3.1.2
高压电气设备电气间隙
机组高压电气设备最小电气间隙见表6。3000
GB/T37921—2019
额定冲击
耐受电压
Uimp/kv
机组高压电气设备最小电气间隙表6
最小电气间隙/mm
非均勾电场条件
污染等级
均勾电场条件
污染等级
注：表中规定的电气设备最小电气间隙为海拨2000m条件下的最小电气间隙。3
当机组实际运行海拔高度超过2000m时，高压电气设备电气间隙在不同海拔高度下的修正系数应按照表7进行选取。
海拔高度/m
机组高压电气设备电气间隙修正系数2000
以2000m为基准的电气间隙修正系数6.3.2机组电气设备耐压
低压电气设备耐压
低压电气设备耐压(工频耐压、冲击耐压)海拔修正系数应按照表8进行选取3机组低压电气设备耐压修正系数表8
产品试验地点海
拔高度/m
高压电气设备耐压
产品使用地点海拔高度/m
高压电气设备耐压（工频耐压、冲击耐压)海拨修正系数应按照表9进行选取。6
产品试验地点
海拨高度/m
6.3.3变流器
表9机组高压电气设备耐压修正系数产品使用地点海拔高度/m
GB/T37921—2019
机组变流器应符合GB/T3859.1，GB/T3859.2、GB/T13422、GB/T25387.1和GB/T25388.1的规定。
6.3.4后备电源
后备电源容量应满足机组短时应急供电需求，同时还应考虑安装位置的外部环境条件。6.3.5防雷系统
6.3.5.1机组的防雷设计参考GB/T33629—2017第6章，雷电防护等级应按照GB/T33629—2017的工级进行设计
6.3.5.2叶片部分考虑到高海拔地区雷电活动的特点，宜对叶片表面接闪装置进行技术提升或优化，增加接闪器的有效接闪率。叶片表面接闪器及引下线宜采取穴余设计，叶片引下线连接点裸露金属应做防腐处理。
6.3.5.3机组电涌保护器宜采用限制电压型产品，不宜使用开放间隙、封闭、半封闭放电管结构的开关型电涌保护器。
6.3.5.4机组内部设备金属外壳与金属安装底座之间宜采用绝缘护套铜编织线作等电位连接6.3.5.5机组的工频接地电阻应不大于100。6.3.6电气开关设备技术要求
6.3.6.1机组低压空气开关设备应根据高海拔环境条件进行特定选型设计，低压开关设备电气间隙和耐压应满足GB/T14048.1及本标准表5、表8的技术要求。6.3.6.2机组高压空气开关设备应根据高海拔环境条件进行特定选型设计，高压开关设备电气间隙和耐压应满足GB/T11022—2011及本标准表7、表9的技术要求。6.3.6.3机组空气型电气开关设备接通和分断能力应考虑空气密度降低的影响，空气型电气开关设备在高海拔环境下的操作次数以及接通和分断次数，应在产品说明书中明确。6.3.6.4采用热脱扣元件作为脱扣部件的断路器、热继电器等产品，在高海拔环境下，脱扣特性应在相应海拔高度或模拟等效条件下进行调整和修正，以满足产品所使用海拔环境的脱扣特性要求；采用电子脱扣器的低压电器及开关设备，在高海拨环境下，应充分考虑电子功率元器件的散热问题。7
GB/T37921—2019
6.3.7密封
对于充油、充气的压力型电气设备，在高海拔地区使用时，应考虑高海拔地区气压降低对电气设备外壳的影响。
6.3.8抗寒、抗温差
机组电气设备应选用抗寒能力强，结构性能稳定的材料或采取必要的防护措施，以满足高海拔地区极端低温和昼夜温差大的环境下正常工作的要求。机械系统技术要求
6.4.1叶片
机组叶片应进行失速和气弹稳定性分析。6.4.1.1
6.4.1.2叶片防护应采用通过抗紫外线老化试验验证的材料3高海拔凝冻地区运行的机组应采取抗凝冻措施，降低凝冻对叶片气动性能的影响。6.4.1.3
6.4.2塔架
6.4.2.1塔架防护涂层应具有抗紫外线辐射和抗老化能力。6.4.2.2
高海拨凝露地区运行的机组，塔架设计应采取抗凝露措施6.4.3消防系统
机组应配备消防装置。
6.4.4冷却系统
6.4.4.1机组冷却系统应满足设备预期工作的热环境要求，设备预期工作热环境包括：a）环境温度和压力（或高度)的极限值、变化率；b）太阳或周围其他物体的辐射热载荷：c)
可利用的热沉状况（包括：种类、温度、压力和湿度等）；冷却剂的种类、温度、压力和允许的压降（对于由其他系统或设备提供冷却剂进行冷却的设备d)
而言）。
机组冷却系统应防止工作周期、功率变化、热环境变化及冷却剂温度变化引起的热瞬变，使元器件的温度波动减少到最低程度，以免影响设备的可靠性6.4.4.3
机组冷却系统的冷却方法选择按如下要求应考虑设备的热流密度、体积功率密度、总功耗、表面积、体积、工作环境条件（温度、湿度、气a)
压、尘埃等）、热沉及其他特殊条件等因素；b)
冷却方法宜根据热流密度与温升要求，按图1所示关系进行选择：c）宜优先选用强迫液冷型（冷却液为防冻液）。
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