NB-T11228-2023风力发电机组电控产品结构设计规范.docx

ICS 29.120.01CCS K 45NB中华人民共和国能源行业标准NB/T112282023风力发电机组电控产品结构设计规范Specificationforstructuredesignofelectricalequipmentsusedinwindturbine2023-11-26实施2023-05-26发布国家能源局发布前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义24分类25技术要求26 试验方法67 包装、运输和贮存9同中电曲吸社本文件按照GBT1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件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/TCI/SC6)归口。本文件起草单位：浙江运达风电股份有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、华锐风电科技(集团)股份有限公司、北京金风科创风电设备有限公司、哈电风能有限公司、国电联合动力技术有限公司、中广核风电有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、东方电气风电股份有限公司、深圳市禾望电气股份有限公司、中国船舶重工集团海装风电股份有限公司、阳光电源股份有限公司、维谛新能源有限公司、华能新能源股份有限公司、中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部、中国华能集团有限公司、中国电力科学研究院有限公司、许昌许继风电科技有限公司、成都阜特科技股份有限公司、中广核铀业发展有限公司、天津瑞源电气有限公司、北京鉴衡认证中心有限公司、清华大学、天津天传电控设备检测有限公司、上海电气集团股份有限公司、中国质量认证中心、苏州电器科学研究院股份有限公司、中国电子工程设计院有限公司、北京源清慧虹信息科技有限公司。本文件主要起草人：孙勇、项峰、张伟、侯毒、吴俊辉、居海超、黄正、宇晓驳、苗向文、黄凌翔、王小丽、王峰、康凤宁、余俊琴、欧柳利、余业祥、周党生、刘俏倩、彭小迪、吕一航、吕彬、郑杰、黄彭发、魏世民、喻勇、余远建、白亮、刘庆伏、叶林、蒋贲、李婷、孔令行、程林志、赵晓丹、苗强、付小林、田祥、王帅、韩昊、周新亮、孔繁婷、吴泓潇、王鹏军、孙今英、李春、任宸尉、胡德霖、赵霞、马乃轩。本文件为首次发布。风力发电机组电控产品结构设计规范1范围本文件规定了风力发电机组电控产品的分类，技术要求，试验方法，包装、运输和贮存等。本文件适用于交流额定电压不超过100O（II40）V,直流额定电压不超过150OV的风力发电机组电控产品。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用本文件；不注I期的引用文件，其最新版木（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A:低温GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2423.4电工电了产品环境试验第2部分：试验方法试验Db:交变湿热（12h+12h循环）环境试验第2部分：试验方法试验Fc:振动（正弦）（iVTGB/T2423.15电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ga和导则：稳态加速度GB/T2423.16环境试验第2部分：试验方法试验J和导则：长霉GB/T2423.18环境试验第2部分：试验方法试验Kb:盐雾，交变（氯化钠溶液）GB/T2423.56环境试验第2部分：试验方法试验Fh:宽带随机振动和导则GB/T2423.57电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ei:冲击冲击响应谱合成GB/T3047.1高度进制为20mm的面板、架和柜的基本尺寸系列GB/T4208外壳防护等级（IP代码）GB/T5226.12019、机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB/T7251.1-2013低厂成套开关设备和控制设备第1部分：总则GB/T13384-2008机电产品包装通用技术条件GB/T16935.1-2008低压系统勺设备的绝缘配合第1部分：原理、要求和试验GB/T19292.1金属和合金的腐蚀大气腐蚀性第1部分：分类、测定和评估GB/T20159.2环境条件分类环境条件分类与不境识险之间的关系及转换指南运输GB/T20641-2014低压成套开关设备和控制设备壳体的一般要求GB/T21563-2018轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验GB/T22764.12008低压机柜第1部分：总规范GB50171电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范JB/T5777.22002电力系统二次电路用控制及继电保护屏（柜、台）通用技术条件NB/T10663海上型风力发电机组电气控制设备腐蚀防护结构设计规范NB/T310142018NB/T310152018NB/T310172018NB/T310182018NB/T 310412019双馈风力发电机变流器技术规范永磁风力发电机变流器技术规范风力发电机组主控制系统技术规范风力发电机组电动变桨控制系统技术规范海上双馈风力发电机变流器技术规范NBT31042-2019海上永磁风力发电机变流器技术规范NB/T310432019海上风力发电机组主控制系统技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1壳体enclosure用于支撑和安装电气设备的片状结构，其内部空间能对外界影响提供适当的防护。3.2覆板cover壳体（3.1）的外部部件。3.3IJ<M>r带钱链或可滑动的覆板（3.2）。3.4挡板barrier对来自各个方向的直接接触提供防护的部件。3.5隔板partition用来将一个隔室与其他隔室隔开的一种外壳部件.4分类4.1 安装位置机舱内、轮毂内、塔基平台处、塔筒内。4.2 功能分类变流器柜、变桨系统控制柜、主控制系统柜、其他辅助控制柜。4.3 使用环境陆上、海上。5技术要求5.1基本要求5.1.1如第6章规定的那样，壳体应由能承受一定的机械应力、电气应力和热应力的材料构成，而且能承受正常使用时可能遇到的潮湿影响：考虑预期使用条件，应通过采用合适的材料或在裸露的表面涂敷保护层以确保防腐蚀。5.1.2门、覆板应使用钥匙或工具才能打开。柜体应有足够的支撑强度，应提供必要设施，以保证能够正确起吊、运输、存放、安装设备。紧固连接应牢固可靠，所有紧固件均具有防腐措施，紧固连接应有防松措施，并应根据不同的应用场景选择合适的防松措施，如采用沉头螺钉时，可采用螺纹胶黏合的方式进行防松处理。常用的防松措施分为不可拆卸的防松、机械固定件的防松、增大摩擦力的防松。a）不可拆卸的防松：点焊、钾接、黏合等。b）机械固定件的防松：开口梢、开槽螺母、止动垫片、串接钢丝等。C）增大摩擦力的防松：垫圈、自锁螺母、双螺母等。5.1.3各零部件的机械加工表面外观应符合GB/T22764.12008中8.2的规定，焊缝外观应符合JB/T5777.22002中5.2.7.1的规定。5. 1.4铭牌、标志和端子号应符合GB/T5226.12019的规定。5.1 .5电控产品的柜体/箱体设计寿命不小于整机寿命。5.2 材料电控产品柜体结构材料宜选用不锈钢或碳钢。柜体内的其他结构部件如防护挡板可根据需求选用金属或非金属材料。5.3 尺寸尺寸以亳米为单位。外形尺寸：高、宽和深是标称值，应在壳体制造商的目录中标明，宜符合GB/T3047.1的要求。5.4 厚度板材厚度可根据实际情况选用，应进行强度校核。5.5 静负载应满足GB/T206412014中9.4的有关规定。5.6 提升质量大于等于25kg的电控产品应设计提升设施（吊点）。应满足GB/T206412014中9.5的有关规定。5.7 保护电路连续性应满足GB/T206412014中9.11的有关规定。5.8 耐腐蚀性5.8.1陆上机组电控产品柜体的耐腐蚀能力应满足根据GB/T19292.1评估出的大气腐蚀性。5.8.2海上机组电控产品柜体的耐腐蚀能力应满足NB/T10663中的有关规定。5.9 进入壳体内部应满足GB/T206412014中8.4的有关规定。5.10 低温性能电控产品应具有耐低温性能，在试验温度为工作温度下限且稳定后，持续运行一段时间，持续时间符合6.9的要求，柜体结构与外观无异常，环境温度的分类满足电控产品其各自的产品标准。5.11 高温性能电控产品应具有耐高温性能，在试验温度为工作温度上限且稳定后，持续运行一段时间，持续时间符合6.10的要求，柜体结构与外观无异常，环境温度的分类满足电控产品其各自的产品标准。5.12 元器件布置与安装5.12.1应满足GB50171的有关规定。5.12.2 需要操作与维护的元件安装应便于操作和维护。5.12.3 方便安装、调试；方便拆卸和维护操作，相互间动作无不利影响；尤其是与外部接线的端子或母排应预留足够的空间满足接线需求，宜至少预留200mm。5.12.4布线和走线科学，交直流回路分开，强弱电分开布线，避免电磁干扰。电缆和导线的敷设和连接应符合GB/T5226.12019中第13章的要求。5.12.5 对柜内端子排所有出线在适当距离位置均加固定出线电缆的固定装置，以保证外接连接电缆的整齐和美观。5.12.6 产品的零部件、元器件应安装正确、牢固，并实现可靠的机械和电气连接。柜体的连接导线及连接件应符合JB/T5777.2-2002中5.2的规定。5.12.7 对于面板、门板上的其他电气元件中心线的高度(以操作人员站立的平台为基准)应符合以下要求(安装在轮毂内的电控产品除外)：a) 指示仪表、指示灯，60Omm2000mm。b) 电能计量仪表，60Omm1800mm。c) 控制开关、按钮，600mm2000mm。d) 紧急操作件，600mm-1700mm,且易于接近。5.12.8电气元件的安装应符合产品使用说明书的规定。5.12.9固定低压电器时，不应使电器内部受额外应力。5.12.10强制导向的开关器件的安装应符合产品技术文件的规定，非强制导向的开关器件，无明确规定时，宜垂直安装，其倾斜角度不应大于5°。5.12.11 电气元件的安装、紧固应牢固，安装、紧固后是可拆卸的。5.12.12 电气元件的紧固应具有防松措施。5.12.13对于发热元件应采用合理的布局散热，安装距离应符合电器规定；对于如能耗电阻等产生高温的元件，应采用合适的措施避免发生火灾。5.12.14安装易因振动损坏的电气元件时，应在电气元件和安装板之间加装橡胶垫或其他减震装置减震。5.13线槽的布置5.13.1 线槽的连接应连续无间断。每节线槽的固定点不应少于2个，固定点间距应根据线槽与固定螺钉或螺柱的尺寸选择，不宜不大于350mm。在转角、分支处和端部均应有固定点，并紧贴安装商固定。5.13.2 线槽敷设应平直整齐，水平或垂直允许偏差为其长度的0.2杭且不超过20mm。并列安装时，槽盖应便于开启。5.13.3 固定或连接线槽的螺钉或其他紧固件，紧固后其端部应与线槽内表面光滑相接。5.13.4 接触器、热继电器、断路器等元件、其他载流元件、动力元件的接线端子与进出线端的线槽之间应有足够的直线距离，以便于接线，不宜小于30mm,且应保证导线线号全部露出。5.13.5 控制端子、中间继电器和其他控制元件与进出线端的线槽之间的直线距离不宜小于20mm,且应保证导线线号全部露出。5.13.6连接元件的接头过长时，应适当放宽元件与线槽的距离，应保证导线线号全部露出。5.14电气间隙和爬电距离各带电电路之间以及带电部件、导电部件、接地部件之间的电气间隙和爬电距离应符合GB/T16935.1-2008中第5章与GB/T7251.12013中8.3的规定。结构设计中至少应考虑所采用的材料老化、热应力和机械故障、电源的连接线意外断开等因素对介电性能的影响，应考虑采用合理的措施来避免对电控产品的安全性的影响，如：a）足够的机械稳定性。b）机械挡板或隔板。c）采用防松螺钉。d）对元件进行灌封或注塑。c）在接头上套上绝缘套管。f）避免在相邻的导体处具有锐角。g）合理地使用筋和开槽以增加爬电距离：5.15 防内部能量冲击性能对于安装有高能量密度无件的功能区（如电容、电池等）或故障时存在高能量瞬时释放的区域（如IGBT.断路器的安装区域，其隔室应考虑故障时产生的冲击对柜体结构的影响，至少应保证柜体在冲击后覆板不与本体脱离。对大能量，尤其是短路情况下，应考虑能量泄放口或装置。5.16 变流器柜5. 16.1应对并网、控制、功率转化的功能单元进行分区布置，液冷变流器整机防护等级要求不低于IP54（IP等级要求详见GB/T4208）;风冷变流器整机防护等级要求不低于IP2105.16 .2不同应用场景中分别符合NB/T310412019、NB/T310422019NB/T310142018NB/T310152018中结构及外观的相关要求5.17 变桨系统控制柜5.17.1控制柜柜体结构应符合NB/T310182018中4.2.1的规定。1.1.2 2应采用合适的结构防止长期振动或旋转环境造成柜门松动。1.1.3 3控制柜壳体应依据载重的大小对可能发生的踩踏的部位进行结构加强设计。载重大小和可能被踩踏的部位应由用户提心。至少应保证在可能被踩踏的区域内的任何位置可承受50kPa的外部载荷而不产生明显形变。5.17 .4控制柜壳体可能被蹂垫的部位应进行防滑处理，并使用标识标出该区域内的最大载重能力。5.18 主控制系统柜及其他辅助控制柜5.18.1柜体防护等级不低于IP545.18.2门关闭应紧密可靠，门开启关合应沔幼大活开户角度根据用户需求，至少不应小于100°,在开闭过程中不应损坏喷涂层；装有较链的门能在长期的开合过程中承受门的自重（含门上所装元件的重量）施加给钱链的载荷，至少承受L25倍于它本身重量的载荷，较链不应产生永久变形。5. 18.3所有门及箱体对应处要有接地螺钉。所有柜内螺钉紧固件强度应与所受应力教荷相匹配.5.18 .4当其他辅助控制柜安装于轮毂中时还应满足5.17的要求。5.19 机械性能5.19.1 振动性能在电控产品柜体结构设计时，应考虑电控产品工作过程中受到的振动（或旋转），尤其需要考虑应力传递到连接端子上的情况。应进行振动试验来说明电控产品柜体结构在其振动条件下，能长期正常运行。对于安装在机舱或轮毂内的电控产品宜采用弹性支撑固定安装，以降低振动对电控产品结构的影响。弹性支撑应设计合理的刚度，以保证系统处于隔振区，同时振动幅度较小。弹性支撑的选型的合理性应通过振动测试或理论计算证明。对于振动试验不合格的产品，应采取措施使振动符合要求后，再进行后续的试验。该处理措施后续应作为受试电控产品的设计要求。安装在轮毂中的电控产品应满足NB/T310182018中4.4.4.1的振动要求。安装在风力发电机组机舱中电控产品应满足NB/T310432019中4.5.4的振动要求。安装在海上风力发电机组塔基附近的电控产品应满足NB/T310412019中4.3.30或NB/T310422019中4.3.30的振动要求。安装在陆上双馈风力发电机组塔基附近的电控产品应满足NB/T310142018中4.3.25或NB/T310152018中4.3.26的振动要求。5.19.2 冲击与碰撞安装在轮毂中的电控产品应满足NB/T310182018中4.4.4.2与4.4.4.3的冲击与碰撞试验要求。安装在机舱中的电控产品应满足NB/T310172018中4.4.3.2与4.4.3.3的冲击与碰撞试验要求。5.20 运输过程中的振动与冲击在电控产品柜体结构设计时，应考虑电控产品在运输过程中受到的振动与冲击。应符合GB/T20159.2中规定的运输要求。6试验方法6.1 标志按照GB/T206412014中9.3的规定进行。6.2 静负载按照GB/T206412014中9.4的规定进行。对于安装在轮毂内的电控产品还应进行以下试验：在柜体可能被踩踏的覆板表而放置Iookg的重物或施加同等压力，重物与柜体接触面积不超过200cm"试验时间Ih,试验结束后柜体无明显形变。6.3 提升按照GB/T206412014中9.5的规定进行。6.4 金属插件的轴向负载按照GB/T206412014中9.6的规定进行。6.5 防止外部机械碰撞的防护等级按照GB/T206412014中9.7的规定进行。6.6 防止接近危险部件和防止固体异物和/或水进入的防护等级按照GB/T206412014中9.8的规定进行。6.7 保护电路连续性按照GB/T206412014中9.11的规定进行。6.8 耐腐蚀性6 .8.1除试验温度条件外，陆上用电控产品GB/T206412014的9.13中严酷等级A适用。试验温度需要根据使用环境温度进行调整，盐雾试验试验温度不低于使用环境24h周期内的最高平均温度，湿热循环试验温度不低于使用环境的最高温度。7 .8.2海上或沿海用电控产品应进行表1中的测试。表1电控产品环境试验要求试验项目试验标准严酷等级机舱、塔架或采取了环境控制的轮毂内轮毅内交变湿热GB/T2423.4高温40匕，循环次数6高温40,循环次数12盐雾GB/T2423.18严酷等级2严酷等级1霉菌GB/T2423.16方法1-严酷等级l-28d方法I-严酷等级l-28dO采取了环境控制的轮毂内为对轮教进行密封设计或在轮毅中安装环控设备用于控制轮教中盐雾环境。6.9 低温试验按GB/T2423.1试验程序Ad处理后壳体外观无变形，防腐涂层无异常（若有），且符合5.10的要求。其他试验条件见表2。表2低温试验条件功能分类环境标准条款变流器柜海上/双馈NB/T310412O195.3.25海上/永磁NB/T310422019中5.3.25陆上/双馈NB/T310142018中5.3.15陆上/永磁NB/T310152018中5.3.15主控制系统柜及其他辅助内控制柜海上NB/T3104320195.13陆上阳/丁310172018中5.3.20变桨系统控制柜海上/陆上加“310182018中5.3.206.10 高温试验按GB/T2423.2试验程序Bd处理后壳体外观无变形，防腐涂层无异常（若有），且符合5.11的要求。其他试验条件见表3。表3高温试验条件功能分类环境标准条款变流器柜海上/双馈NB/T310412019中5.3.26海上/永磁NB/T310422019中5.3.26陆上/双馈NB/T310142018中5.3.16陆上/永磁NB/T310152018中5.3.16表3（续）功能分类环境标准条款主控制系统柜及其他辅助内控制柜海上NB/T3104320195.14陆上NB/T310172018中5.3.21变桨系统控制柜海上/陆上NB/T310182018中5.3.216.11 振动试验振动试验前电控产品应进行性能测试，以保证受试产品在振动试验前性能符合要求，性能测试项目由用户与制造商约定。6.11.1 试验程序振动测试流程见图1。图1振动测试流程6.11.2 试验方法每个轴向按此试验程序各进行一次。对于安装有弹性支撑的产品，试验程序开始的扫频试验应进行两次，首次试验对象为受试样品不安装弹性支撑，后续试验对象为同一受试样品安装有弹性支撑。a）扫频试验：按GB/T2423.10进行三轴三向正弦扫频试验。振动响应检查时记录放大因数Q大于等于2的危险频率；此外，不应存在放大因数Q大于5的危险频率，对于装有弹性支撑的电控产品此要求为带弹性支撑后的振动要求。b）耐久试验：进行三轴三向正弦进行扫频或定频耐久试验，说明见表4,加速度比例系数根据GB/T215632018中A.5计算得出。c）若制造商与用户事前达成协议，被试设备也可按照现场采集的振动频率、加速度、加速度谱密度的谱型，根据GB/T2423.56中规定的方法进行试验。表4扫频与耐久试验说明安装位置环境标准条款机舱海上/陆上他/丁310432019中5.8轮毂内海上/陆上NB/T3101820185.3.16.1塔基附近海上岫4310412019中5.3.32NB/T3104220195.3.32陆上NB/T310142018中5.3.25NB/T310152018中5.3.276.12 冲击与碰撞试验冲击与碰撞试验的加载说明见表5,若制造商与用户事前达成协议，被试设备也可按照现场采集的冲击信号采用GB/T2423.57中规定的方法所合成的冲击响应谱来进行试验。试验时应明确冲击响应谱谱型、试验时域波形、单次脉冲时间及试验次数。表5冲击与碰撞试验的加载说明安装位置环境标准条款机舱海上/陆上NB/T310172018中5.3.4.3.2、5.3.4.3.3轮毂内海NB/T310182018中5.3.16.2振动、冲击与碰撞试验后进行功能和电气、机械性能以及外观检杳，柜体应无变形、开裂，内连接件无断裂、脱落。由于性能测试性质的原因，此类测试可能超出了试验机构的能力范围，在此情况下，应由制造商完成，并提供书面证明，即证明在按照本文件进行振动、冲击和碰撞试验后，被试设备符合性能测试的要求。整个试验程序中危险频率应无显著变化。当传递函数或其他测量数据发生变化时，应进行分析并在试验报告中说明。6.13 恒加速度试验当用户有要求且协商一致时，可按GB/T2423.15中规定的方法对安装在轮毅内的电控产品进行恒加速度测试，加速度大小由用户给出。6.14 运输过程中的冲击与碰撞试验根据运输条件，按GB/T20159.2中的规定完成试验。7包装、运输和贮存7.1 包装1.1.1 1.1应进行合适的包装，包装应满足GB/T133842008的要求，以防止货物在转运中损坏或变质。1.1.2 应考虑增加海上运输的防潮实求。1.1.3 应在每一包装箱（若有）相邻的四面用不可擦除的颜色或其他不易脱落的方式和明显的文字做出以下标记：a）订货单编号、协议编号及发货单编号；b）运输目的地：c）发货及收货人名称、联系方式；d）货物名称和箱号；e）毛重（kg）;f）尺寸（高X宽X深，mm×mm×mm）o7.1.4应在包装箱上清楚地标注“小心轻放”“此端朝上，请勿倒置”“保持干燥”等字样或其他符合国际标准的适当标记。7.2 运输运输应做好防护措施防止阳光暴晒，避免尖锐器件碰伤壳体。装卸应小心平稳，不允许用钢丝绳。7.3 贮存贮存在清洁、通风、防雨、防雪、防腐蚀气体侵袭的地方，不允许在阳光下长期暴晒。储运过程中,应保证包装物的完好无损。