本标准规定了风力发电机组(WTGS)在特定环境条件下，设计、安装、维护和运行中的安全要求。本标准涉及到风力发电机组各子系统，如控制和保护机构，内部电气设备，机械系统，支撑结构以及电气连接设备。本标准适用于风轮扫掠面积等于或大于40㎡的风力发电机组。 GB 18451.1-2001 风力发电机组 安全要求 GB18451.1-2001 标准下载解压密码：www.bzxz.net

GB18451.1—-2001
本标准的第5章、第8章、第9章、第10章为强制性的，其他为推荐性的本标准等同采用IEC61400-1：1999《风力发电机组安全要求》本标准的编写格式和规则符合GB/T1.1-1993，保留了IEC61400-1:1999的前言和引言，同时增加了本标准的“前言”。
本标准的附录 A、附录B 和附录C是标准的附录。本标准由全国风力机械标准化技术委员会提出。本标准由全国风力机械标准化技术委员会归口。本标准起草单位：全国风力机械标准化技术委员会秘书处。本标准主要起草人：王建平、李秀荣。219
GB18451.1—2001
IEC 前言
1）IEC（国际电工委员会）是由各国电工委员会（IEC国家委员会）组成的世界标准化委员会组织。IEC的宗旨是促进电气和电子领域有关标准化问题的国际间合作。为了这个宗旨开展其活动。IEC发布国际标准，标准的制定工作委托给技术委员会；任何IEC国家委员会对涉及的项目感兴趣的话，都可以参加该项目的制定工作。与IEC建立了联络关系的国际的、政府的和非政府的组织均可参加制定工作。IEC与国际标准化组织（ISO)根据两个组织间确立的协议条件，密切合作。2）IEC技术问题的正式决议和协议，尽可能地表达了国际间对有关项目一致的观点，因为每个技术委员会都是由对该问题感兴趣的国家委员会代表组成的。3）制定的文件推荐给国际上使用，并以正式标准形式，技术报告形式或技术指导文件形式发布。这些文件，在某种意义上讲，要由各国家委员会认可。4）为了促进国际间的统一，各IEC国家委员会应明确，在其国家和地区性标准中应最大限度地采用IEC国际标准。IEC国际标准与相应的国家或地区性标准之间的差异，都应在后者给以明确指出。5）IEC不提供其标准制定及批准过程说明，也不对任何设备宣称的与某一标准相一致的说明承担责任。
6）应注意本国际标准的某些部分属于专利项目的可能性。IEC不负鉴别这些专利项目的责任。国际标准IEC61400-1是由IEC第88技术委员会：风力发电机组工作组制定的。IEC61400-1第二版代替1994年发布的第一版，第一版取消。该标准版本基于下列文件：
88/98/FDIS
投票报告
88/103/RVD
关于赞同本标准的完整信息，可在上表指出的投票报告中找到。附录A，B和C是本标准必要的部分。日后，本标准将用两种文字发布。IEC引言
本标准概述了风力发电机组最低的安全要求，它不能作为完整的设计规范或结构设计手册来使用，经适当论证后，认为取消某条要求不会牺牲机组安全，那么这条要求就可以放弃。但这一原则不适于第6条。
使用本标准，并不意味着任何个人，组织或团体可以不遵守其他适用的标准或法规。220
1范围
中华人民共和国国家标准
风力发电机组
安全要求
Wind turbine generator systems--Safety requirementsGB 18451. 1-2001
idt IEC 61400-1: 1999
本标准规定了风力发电机组（WTGS)在特定的环境条件下，设计、安装、维护和运行中的安全要求。本标准涉及到风力发电机组各子系统，如控制和保护机构，内部电气设备，机械系统，支承结构以及电气联接设备。
本标准适用于风轮扫掠面积等于或大于40m2的风力发电机组。2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB17625.1—1998低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设备每相输入电流≤16A）(eqv IEC 61000-3-2:1995)
GB17625.2-1999电磁兼容限值对额定电流不大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪炼的限制（idtIEC61000-3-3：1994）GB/T17626.2—1998电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验(idt IEC 61000-4-2:1995)
GB/T17626.31998电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验(idtIEC 61000-4-3:1995)
GB/T17626.4--1998电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(idt IEC 61000-4-4:1995)
电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击)抗扰度试验GB/T 17626.5---1999
(idt IEC 61000-4-5:1995)
ISO2394：1986结构可靠性基本原理IEC60204-1：1997工业机械电气设备IEC60364（全部）建筑物电气装置IEC60721-2-1:1982环境条件分类第1部分：通用技术条件
第2部分：自然环境
IEC61024-1:1990建筑物防雷设计规范IEC61312-1:1995雷电电磁脉冲防护3定义
本标准采用下列定义。
温度和湿度
3.1年平均 annual average
数量和持续时间足够长的一组测量数据的平均值，供作估计期望值用。时间周期应是一个完整的年数，以便将不稳定因素(如季节变化等)平均在内。中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局2001-09-15批准2002-04-01实施
GB 18451. 1--2001
3.2年平均风速 annual average wind speed按照年平均的定义确定的平均风速。3.3自动接通周期auto-reclosing cycle故障消除后电网重新接通且WTGS也重新接通电网后，离合器松开需要的从0.01s到数秒的一段时间。
3.4锁定（风力机）blocking（wind turbines）利用机械销或其他装置（而不是通常用的机械制动盘）防止风轮轴或偏航机构运动。3.5制动器（风力机）brake（wind turbines）能降低风轮转速或能停止风轮旋转的装置。3.6严重故障（风力机）catastrophic failure（wind turbines）零部件严重损坏，导致主要功能丧失，安全受损。3.7 特性值(材料性能）characteristic value (of a material property)材料具有的规定的概率值，这个值不是由假定的无限次试验获得。3.8复杂地形带complex terrain风电场场地周围属地形显著变化的地带或有能引起气流畸变的障碍物地带。3.9控制系统（风力机）control system（wind turbines）接受风力机或其他环境信息，调节风力机，使其保持在工作要求范围内的系统。3.10切人风速(vin）cut-in wind speed风力机开始发电时，轮毂高度（3.24轮毂高度）处的最低风速。3.11 切出风速(vout） cut-out wind speed风力机达到设计功率时，轮毂高度处的最高风速。3.12设计极限design limits
设计中采用的最大值或最小值。3. 13 潜在故障 dormant failure (also known as latent fault)正常运行中未被发现的系统或部件的故障。3.14下风向downwind
主风方向。
3. 15 电网 electrical power network用于输送和分配电能的专用设备、变电站、电线电缆。注：电网各组成部分之间的界限由适当的判别标准如地理位置，所有权归属，电压级别等来确定。3.16紧急关机（风力机）emergency shutdown（wind turbines）保护系统触发或人工干预下使风力机的迅速关机。3.17环境条件environmental conditions影响WTGS工况的环境特征（海拔高度，温度，湿度等）。3.18外部条件（风力机）external conditions （wind turbines）影响风力机工作的诸因素，包括风况，电网条件和其他气象因素(温度、冰、雪等）。3.19极端风速extreme wind speedt秒内的平均最高风速，它可能是N年一遇（重现周期N年）。注：本标准采用的重现周期N=50年和N=1年，采用的时限T=3s和T=10s。极端风速即为俗称的\安全风速”。
3.20故障风险fail-safe
避免由故障引发产品严重破坏的设计特性。3.21 阵风 gust
GB 18451.1--2001
超过平均风速的突然和暂短的风速变化。注；阵风可用它的上升-时间，即幅度-持续时间表达。3.22水平轴风力机horizontal axis wind turbine风轮轴基本上平行于风向的风力机。3.23轮毂（风力机）hub-wind turbines将叶片或叶片组固定到轮轴上的装置。3.24轮毂高度（风力机）hub-height（wind turbines）从地面到风轮扫掠面（见3.55扫掠面积)中心的高度。3.25空转（风力机）idling（wind turbines）风力机缓慢旋转而不发电的状态。3.26流惯性负区inertial subrange风速湍流谱的频率区间，此区间内涡流经逐步破碎达到均质，能量损失忽略不计。注，在典型的10m /s风速，惯性负区的频率范围大致从 0.02 Hz到 2 kHz。3.27 孤立运行 isolated operation离网后，分离的动力系统稳定的或是暂时的运行。3.28极限状态limit state
结构受力的种状态，如果作用力超过这一状态，则结构不再满足设计要求（ISO2394)注：设计计算（即极限状态的设计要求)的目的是使结构达到极限状态的概率小于结构规定值(1SO 2394)。3.29 对数风切变律 logarithmic wind shear law表示风速随离地面高度以对数关系变化的数学式。3.30最大功率（风力机）maximumpower（wind turbines）正常工作条件下，风力发电机组输出的高净电功率。3.31 平均风速 mean wind speed给定时间内瞬时风速的平均值，给定时间可从几秒到数年不等。3.32机舱nacelle
设在水平轴风力机塔架顶部，包容传动系统和其他装置的部件。3.33电网联接点（风力机）network connection point（wind turbines）对单台风力机组是输出电缆终端，而对风电场是电网与电力汇巢系统总线的联接点。3.34正常关机(风力机）normal shutdown（wind turbines）关机全过程都是在控制系统控制下进行的关机。3.35工作范围operating limits由WTGS设计者确定的支配控制系统和安全防护系统的诸多条件。3.36风力机停机 parked wind turbine根据风力机结构的不同，决定是采用静止或是空转的停机状态。3.37电力汇集系统（风力机）powercollectionsystem（wind turbines）汇集一个或多个风力发电机组电能的电力联接系统。它包括WTGS终端与电网联接点之间的所有电气设备。
3.38风切变幂律power law for wind shear表示风速随离地面高度以定律关系变化的数学式。3.39功率输出poweroutput
通过专用设备将电能输送给用电设备的过程。3.40保护系统（风力机）protectionsystem（windturbines）确保WTGS运行在设计范围内的系统。223
3.41额定功率rated power
GB 18451.1—2001
在正常的工作条件下，部件，装置或设备赋子的功率数。注：（风力机)正常工作条件下，WTGS设计要达到的最大连续输出电功率。3.42额定风速（v）rated wind speed风力机达到额定功率输出时规定的风速。3.43瑞利分布Rayleigh distribution经常用于风速的概率分布函数，分布函数取决于形状参数和尺度参数，它控制平均风速分布（见3.66)。
3.44 参考风速(urer） reference wind speed用于确定WTGS级别的基本极端风速参数。与气候相关的其他设计参数均可从参考风速和其他基本等级参数中得到（见第6章）。注：用参考风速Urer设计的风力机，轮毂高度承受的50年一退10min平均最大风速应小于或等于Vref。3.45共振resonancebzxz.net
振动系统中出现的一种现象，此时强迫振动频率非常接近振动系统固有振动频率。3.46旋转采样风矢量rotationally sampled wind velocity旋转风力机风轮上某一固定点经受的风矢量。注：旋转采样风矢量流谱与正常渊流谱有明显的不同。风轮旋转时，叶片切入气流，流谱产生空间变化。最终的流谱包括转动频率下的流谱和由此产生的谐。3.47风轮转速（风力机）rotor speed（wind turbines）风力机风轮绕其轴的旋转速度。3.48 粗糙长度 roughness length在假定垂直风廓线随离地面高度按对数关系变化的情况下，平均风速变为0时推算出的高度。3.49　安全寿命　safe life
严重失效前的预期使用时间。
3.50定期维护scheduled maintenance严格按预定的日期表进行的预防性维护。3.51使用极限状态serviceability limit state规范管理中正常使用下的边界条件。3.52 静止 standstill
WTGS的停止状态。
support structure (wind turbines)3.53支撑结构（风力机）
由塔架和基础组成的风力机部分。3.54 安全风速 survival wind speed结构能承受的最大设计风速的俗称。注：本标准不采用这一术语，设计时可参考极端风速（见3.19）。3.55扫掠面积swept area
垂直于风矢量平面上的，风轮旋转时叶尖运动所生成圆的投影面积。3.56湍流强度turbulence intensity标准风速偏差与平均风速的比率，用同一组测量数据和规定的周期进行计算。3. 57 湍流尺度参数 turbulence scale parameter纵向功率谱密度等于0.05的无量纲的波长。注：由此，波长可以这样确定A=Whus/fo.式中foS,（fo)/a？=0.05。3.58　最大极限状态ultimate limit state224
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通常指风力机处于能承受最大载荷的极限状态，即与损坏和可能造成损坏的错位或变形对应的极限状态。
3.59不定期维护
unscheduled maintenance
不是根据确定的时间表，而是根据对某一状态的迹象而确定的临时性维护。3.60上风向upwind
主风方向的相反方向。
3.61垂直轴风力机vertical axis wind turbine风轮轴垂直的风力机。
3.62威布尔分布　Weibull distribution-种概率分布函数，见3.66（风速分布）。3.63风力田wind farm
见3.64（风电场）。
3.64风电场wind power station由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站，通常称风电场。3.65风廓线，风切变律windprofile;wind shearlaw风速随离地面高度以对数关系变化的数学式。注：通常应用(1)对数线(2)指数廊线。0(2) 0(Zt) X
v(Z) = U(Z) ×
式中：(Z)—高度Z处风速;
离地面高度；
Z，一一用于拟合风廊线的离地面标准高度；Z。-—--粗糙长度；
风切变指数(或幂）。
3.66风速分布wind speed distribution用于描述连续时限内风速概率分布的函数。z
注：通常应用的函数是瑞利分布函数Pr(v。)和威布尔分布函数Pw(v。）。Pr(vo) = 1 — exp- 元(vo/2Vave)\]Pw(vo) 1 -- exp[- (vo/C)*)
式中：P(o)-
[cr(1+
累积概率函数，也即
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