IEC61400风力机的工程完整性的基本结构设计Part 1：设计要求1 范围 IEC 61400的这一部分详细说明了确保风力机的工程完整性的基本设计要求其目的是提供一个用于保护风机在整个计划有效期内不受任何危险的伤害的适当水平这个标准包括风力机所有的子系统例如控制和保护机制、内部电力系统、机械系统和支撑结构这个标准适用于所有类型的风力机对于小型风力机应也可以用IEC 61400-2这个标准将和条款2中提到的适当的IEC和ISO标准一起使用2 标准化参考文件 以下参考文件对于此文件的应用是必不可少的对于有日期的参考文件,只有被引用的版本才是有效的对于没有日期的参考文件,参考文件的最新版〔包括任何修正〕是有效的IEC 60204-1:1997,机械安全－机械的电气设备－Part 1：常规要求IEC 60204-11:2000,机械安全－机械的电气设备－Part 11：电压在1000V a.c.或1500V d.c.和不超过36kV的HV设备的要求IEC 60364〔所有部分〕,建筑的电器安装IEC 60721-2-1:1982,环境条件分类－Part 2：自然的环境条件温度和湿度IEC 61000-6-1:1997,电磁兼容性〔EMC〕－Part 6：常规标准－Section 1：对住宅、商业和发光工业环境的免疫IEC 61000-6-2:1999,电磁兼容性〔EMC〕－Part 6：常规标准－Section 2：对工业环境的免疫15IEC 61000-6-4：1997,电磁兼容性〔EMC〕－Part 6：常规标准－Section 4：工业环境的辐射标准IEC 61024-1：1990,建筑的防雷保护－Part 1：常规原则IEC 61312-1：1995,雷电电磁脉冲保护－Part 1：常规原则IEC 61400-21：2001,风力发电机组－Part 21：并网型风力发电机组的电品质特性测试和评估IEC 61400-24：2002,风力发电机组－Part 24：防雷保护ISO 76：1987,旋转轴承－额定静态载荷ISO 281：1990,旋转轴承－额定动态载荷和额定寿命ISO 2394：1998,建筑可靠性的常规原则ISO 2533：1975,大气标准ISO 4354：1997,建筑的风力动作ISO 6336〔所有部分〕,直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮的载荷能力计算ISO 9001：2000,质量管理体系－要求3 条款和定义对于文件的目的,以下条款和定义是适用的。
3.1年平均annual average设置有充分的尺寸和持续时间的标准数据的平均评估,对预期数量评估的评估平均时间间隔将是完整的年数达到平均数没有固定的影响例如季节性的3.2 年平均风速annual average wind speed依照年平均定义的平均风速3.3 自动接通周期auto-reclosing cycle 事件通过一段时间,变化接近0.01s,在此期间断路器在电网故障断开之后自动地重新接上使线路再次连上网络3.4 锁定〔风力机〕blocking 用于防止意外的放松导致运动的机械的钉销或其它装置〔其它普通的机械刹车〕,例如风轮轴承或偏航装置3.5 制动器〔风力机〕brake 有能力减慢风轮转速或停止转动的装置 注：制动器可能依靠空动、机械或电气原理运行3.6 特性评估characteristic value评估没有得到的指定概率〔例如少于或等于指定的数量的超过次数概率〕3.7 复杂地形complex terrain 周围在地形学上有重大改变的地形和地形障碍可能引起气流扭曲3.8 控制功能〔风力机〕 control functions 控制和保护系统的功能基于风力机情况和/或其环境的相关信息,为了能在它的操作极限内维修而调整涡轮。
3.9 切入风速cut-in wind speed 在没有湍流的稳定的风中风力机启动发电时轮毂高度最低风速3.10 切出风速cut-out wind speed在没有湍流的稳定的风中风力机设计发电时轮毂高度最大风速3.11 设计极限design limits 在设计中使用的最大或最小的评估3.12 隐藏故障dormant failure在正常运行的时候未发现故障的部件或系统3.13 顺风downwind在主要风向量的方向3.14 电网electrical power network用于传送和分配电力的特殊的装置、变电站、电线或电缆注：这个网络的不同部分的边界通过适当的标准定义,例如地理情况、所有权、电压等3.15 紧急停车〔风力机〕emergency shutdown 通过触发保护功能或手动干涉使风力机迅速的停止3.16 环境条件environmental conditions可能影响风力机的性能的特有的环境〔风、海拔高度、温度、湿度等〕3.17 外部条件〔风力机〕external conditions 影响风力机运转的因素,包括环境条件〔温度、下雪、结冰等〕和电网条件。
3.18 极端风速extreme wind speed 最高风速评估,平均超过t s,每年超过次数为1/N〔"重复周期"：N年〕注：在此标准中使用了重复周期N=50年和N＝1年,平均时间间隔t＝3s和t=10min也就是说,使用较小的精确期限生存风速仍而,在此标准内涡轮设计对设计载荷情况使用极限风速3.19 失效－安全fail-safe在危急的故障中预防其故障的设计特性条款3.20 阵风gust 风速暂时的改变 注：一个阵风可以通过其上升时间、量级和持续时间进行描叙3.21 水平轴风力机horizontal axis wind turbine 风轮轴完全水平的风力机3.22 轮毂〔风力机〕hub 用于缚束叶片或使叶片装配到风轮轴上的固定装置3.23 轮毂高度〔风力机〕hub height 地面以上的风力机风轮扫掠面中心高度〔见 3.51,扫掠面积〕3.24 空转〔风力机〕idling 风力机缓慢旋转没有发电的情况3.25 湍流惯性负区inertial sub-range湍流的频率间隔,漩涡－在达到各相同性之后－经历连续的分裂带来不可忽视的能量浪费。
注：在典型的10m/s风速下,湍流惯性负区大概是0.2到1kHz3.26 极限状态limit state 结构和其承担的载荷的状态,远远超过结构的设计要求3.27 对数风切变律logarithmic wind shear law 见 3.623.28 平均风速mean wind speed一个假定的时期统计的平均暂时风速,这个假定时期可能使几秒也可能使许多年3.29 机舱nacelle 在一个水平轴风力机的顶部包括驱动装置和其它元素的机架3.30 电网连接点〔风力机〕network connection point 用来连接到电力总线能量收集系统的单独的风力机或风电站的电缆末端连接点3.31 电网丢失network loss涡轮控制系统规定的在非常时期的电网丢失3.32 正常关机〔风力机〕normal shutdown 所有的进程都在控制系统的控制之下的关机3.33 运行极限operating limits风力机设计者设定控制和保护系统激活的条件3.34 风力机待机 parked wind turbine依靠风力机的设计,风力机在涡轮停止或空转的条件下待机。
3.35 电力收集系统〔风力机〕power collection system 从一个或多个风力机收集电能的电力系统它包括所有风力机末端和电网连接点的电力设备连接3.36 风切变幂律power law for wind shear 见 3.623.37 电力输出power output一个以特殊形式和特殊目的交付电力的装置3.38 保护功能〔风力机〕protection functions 控制和保护系统确保风力机保持的设计极限内的功能3.39 额定功率rated power电力分配的量,一般通过制造商,一个部件、装置或设备的特殊运行条件注〔风力机〕：风力机设计达到正常运行和外部条件的最大的持续电能输出3.40 额定风速rated wind speed轮毂高度最小风速,在风力机达到额定功率的情况下没有尾流的稳定风速3.41 瑞利分布Rayleigh distribution 可能的分布函数,见 3.633.42 参考风速reference wind speed用于定义风力机分类的风速基本参数其它设计相关的气候参数来源于相关风速和其它基本风力机分类参数〔见 条款 6〕。
注：一个风力机的涡轮设计使用的参考风速,设计抵挡涡轮轮毂高度50年一遇的极端10min平均风速气候小于或等于3.43 旋转采样风矢量rotationally sampled wind velocity 旋转的风力机风轮的一个固定点的经验风矢量 注：一个转动的采样风矢量的湍流频谱和常规的湍流频谱是明显不同的在转动时,叶片切过风流暂时改变因此,湍流频谱包括在旋转和和声学频率上的大量的变化3.44 转速〔风力机〕rotor speed 风力机风轮围绕其轴转动的速度3.45 粗糙长度roughness length如果垂直风廓线与高度被假定有一个对数变化,推断的平均风速变成0的高度3.46 预期维护scheduled maintenance 按照一个确定的时间表执行的预防性的维护3.47 场地数据site data风力机场地的环境、地震、土壤和电网数据除非有另外的规定,风力数据通过统计10min样本获得3.48 停止standstill 风力机停止的情况3.49 支撑结构〔风力机〕support structure 风力机的塔架和基础部分。
3.50 安全风速survival wind speed建筑设计能抵抗的最大风速的通俗名称注：在此标准内,没有使用表达式设计条件代替相关的极端风速〔见 3.18〕3.51 扫掠面积swept area风轮完成一个完整的旋转周期的垂直风向的设计面积3.52 湍流强度turbulence intensity风速标准偏差与平均风速的比率,决定于相同设定的风速标准数据样本,和接收一个特殊的时期3.53 湍流比例参数turbulence scale parameter非空间。