IEC 61400-1-2007 Wind turbines - Part 1 Design requirements《风力涡轮机.第1部分 设计要求》.pdf

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1、 NORME INTERNATIONALECEIIECINTERNATIONAL STANDARD 61400-1Troisime ditionThird edition2005-08Eoliennes Partie 1: Exigences de conception Wind turbines Part 1: Design requirements Numro de rfrence Reference number CEI/IEC 61400-1:2007 Numrotation des publications Depuis le 1er janvier 1997, les public

2、ations de la CEI sont numrotes partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 devient la CEI 60034-1. Editions consolides Les versions consolides de certaines publications de la CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par exemple, les numros ddition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent respectivement la publica

3、tion de base, la publication de base incorporant lamendement 1, et la publication de base incorporant les amendements 1 et 2. Informations supplmentaires sur les publications de la CEI Le contenu technique des publications de la CEI est constamment revu par la CEI afin quil reflte ltat actuel de la

4、technique. Des renseignements relatifs cette publication, y compris sa validit, sont dispo-nibles dans le Catalogue des publications de la CEI (voir ci-dessous) en plus des nouvelles ditions, amendements et corrigenda. Des informations sur les sujets ltude et lavancement des travaux entrepris par le

5、 comit dtudes qui a labor cette publication, ainsi que la liste des publications parues, sont galement disponibles par lintermdiaire de: Site web de la CEI (www.iec.ch) Catalogue des publications de la CEI Le catalogue en ligne sur le site web de la CEI (www.iec.ch/searchpub) vous permet de faire de

6、s recherches en utilisant de nombreux critres, comprenant des recherches textuelles, par comit dtudes ou date de publication. Des informations en ligne sont galement disponibles sur les nouvelles publications, les publications remplaces ou retires, ainsi que sur les corrigenda. IEC Just Published Ce

7、 rsum des dernires publications parues (www.iec.ch/online_news/justpub) est aussi dispo-nible par courrier lectronique. Veuillez prendre contact avec le Service client (voir ci-dessous) pour plus dinformations. Service clients Si vous avez des questions au sujet de cette publication ou avez besoin d

8、e renseignements supplmentaires, prenez contact avec le Service clients: Email: custserviec.ch Tl: +41 22 919 02 11 Fax: +41 22 919 03 00 Publication numbering As from 1 January 1997 all IEC publications are issued with a designation in the 60000 series. For example, IEC 34-1 is now referred to as I

9、EC 60034-1. Consolidated editions The IEC is now publishing consolidated versions of its publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to the base publication, the base publication incorporating amendment 1 and the base publication incorporating amendments 1 and 2.

10、 Further information on IEC publications The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC, thus ensuring that the content reflects current technology. Information relating to this publication, including its validity, is available in the IEC Catalogue of publications

11、 (see below) in addition to new editions, amendments and corrigenda. Information on the subjects under consideration and work in progress undertaken by the technical committee which has prepared this publication, as well as the list of publications issued, is also available from the following: IEC W

12、eb Site (www.iec.ch) Catalogue of IEC publications The on-line catalogue on the IEC web site (www.iec.ch/searchpub) enables you to search by a variety of criteria including text searches, technical committees and date of publication. On-line information is also available on recently issued publicati

13、ons, withdrawn and replaced publications, as well as corrigenda. IEC Just Published This summary of recently issued publications (www.iec.ch/online_news/justpub) is also available by email. Please contact the Customer Service Centre (see below) for further information. Customer Service Centre If you

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15、igences de conception Wind turbines Part 1: Design requirements Pour prix, voir catalogue en vigueur For price, see current catalogue IEC 2007 Droits de reproduction rservs Copyright - all rights reserved Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce

16、soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lditeur. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writ

17、ing from the publisher. International Electrotechnical Commission, 3, rue de Varemb, PO Box 131, CH-1211 Geneva 20, SwitzerlandTelephone: +41 22 919 02 11 Telefax: +41 22 919 03 00 E-mail: inmailiec.ch Web: www.iec.ch CODE PRIX PRICE CODE XC Commission Electrotechnique InternationaleInternational El

18、ectrotechnical Commission 2 61400-1 CEI:2007 SOMMAIRE AVANT-PROPOS 8 INTRODUCTION.12 1 Domaine dapplication.14 2 Rfrences normatives .14 3 Termes et dfinitions 16 4 Symboles et abrviations 32 4.1 Symboles et units 32 4.2 Abrviations 36 5 lments principaux .38 5.1 Gnralits38 5.2 Mthodes relatives la

19、conception 38 5.3 Classes de scurit .38 5.4 Assurance qualit 40 5.5 Marquage des oliennes40 6 Conditions externes 40 6.1 Gnralits40 6.2 Classes doliennes.42 6.3 Conditions de vent.44 6.4 Autres conditions denvironnement.60 6.5 Conditions relatives au rseau dalimentation lectrique.64 7 Conception str

20、ucturelle .64 7.1 Gnralits64 7.2 Mthodologie conceptuelle.66 7.3 Charges 66 7.4 Situations conceptuelles et cas de charge pour la conception.66 7.5 Calculs de charge78 7.6 Analyse de ltat limite ultime.80 8 Systme de commande et de protection92 8.1 Gnralits92 8.2 Fonctions de commande94 8.3 Fonction

21、s de protection94 8.4 Systme de freinage96 9 Systmes mcaniques 98 9.1 Gnralits98 9.2 Erreurs de montage .98 9.3 Systmes hydrauliques ou pneumatiques.100 9.4 Multiplicateur de vitesse principal.100 9.5 Systme dorientation 100 9.6 Systme de calage 102 9.7 Freins mcaniques pour fonction de protection 1

22、02 9.8 Roulements .102 61400-1 IEC:2007 3 CONTENTS FOREWORD.9 INTRODUCTION.13 1 Scope.15 2 Normative references15 3 Terms and definitions .17 4 Symbols and abbreviated terms 33 4.1 Symbols and units .33 4.2 Abbreviations.37 5 Principal elements 39 5.1 General .39 5.2 Design methods.39 5.3 Safety cla

23、sses .39 5.4 Quality assurance41 5.5 Wind turbine markings.41 6 External conditions .41 6.1 General .41 6.2 Wind turbine classes .43 6.3 Wind conditions .45 6.4 Other environmental conditions61 6.5 Electrical power network conditions65 7 Structural design.65 7.1 General .65 7.2 Design methodology 67

24、 7.3 Loads 67 7.4 Design situations and load cases .67 7.5 Load calculations.79 7.6 Ultimate limit state analysis81 8 Control and protection system.93 8.1 General .93 8.2 Control functions .95 8.3 Protection functions .95 8.4 Braking system97 9 Mechanical systems99 9.1 General .99 9.2 Errors of fitt

25、ing.99 9.3 Hydraulic or pneumatic systems.101 9.4 Main gearbox.101 9.5 Yaw system .101 9.6 Pitch system103 9.7 Protection function mechanical brakes .103 9.8 Rolling bearings.103 4 61400-1 CEI:2007 10 Systme lectrique .104 10.1 Gnralits .104 10.2 Exigences gnrales pour le systme lectrique104 10.3 Di

26、spositifs de protection104 10.4 Dispositifs de dconnexion104 10.5 Systme de mise la terre104 10.6 Protection contre la foudre 106 10.7 Cbles lectriques 106 10.8 Auto-excitation106 10.9 Protection contre limpulsion lectromagntique gnre par la foudre 106 10.10 Qualit de puissance.106 10.11 Compatibili

27、t lectromagntique .108 11 Evaluation dune olienne pour des conditions spcifiques au site.108 11.1 Gnralits .108 11.2 Evaluation de la complexit topographique du site.108 11.3 Conditions de vent requises pour lvaluation 110 11.4 Evaluation des effets de sillage provenant doliennes avoisinantes 112 11

28、.5 Evaluation dautres conditions denvironnement.112 11.6 Evaluation des conditions de tremblements de terre 114 11.7 Evaluation des conditions du rseau lectrique .116 11.8 Evaluation des conditions du sol .116 11.9 Evaluation de lintgrit structurelle par rfrence aux donnes du vent.116 11.10 Evaluati

29、on de lintgrit structurelle par les calculs de charge par rapport aux conditions spcifiques au site .118 12 Assemblage, installation et levage 120 12.1 Gnralits .120 12.2 Planification122 12.3 Conditions dinstallation 122 12.4 Accs au site 122 12.5 Conditions denvironnement 122 12.6 Documentation124

30、 12.7 Rception, manutention et stockage124 12.8 Fondations / systmes dancrage 124 12.9 Assemblage de lolienne124 12.10 Levage de lolienne .124 12.11 Dispositifs de fixation et attaches 124 12.12 Grues, treuils et engins de levage .126 13 Mise en service, fonctionnement et maintenance.126 13.1 Gnrali

31、ts126 13.2 Exigences de conception pour le fonctionnement, le contrle et la maintenance en toute scurit .126 13.3 Instructions concernant la mise en service .128 13.4 Manuel dutilisation de loprateur130 13.5 Manuel de maintenance.134 61400-1 IEC:2007 5 10 Electrical system.105 10.1 General 105 10.2

32、General requirements for the electrical system 105 10.3 Protective devices.105 10.4 Disconnect devices .105 10.5 Earth system.105 10.6 Lightning protection.107 10.7 Electrical cables107 10.8 Self-excitation.107 10.9 Protection against lightning electromagnetic impulse .107 10.10 Power quality 107 10

33、.11 Electromagnetic compatibility109 11 Assessment of a wind turbine for site-specific conditions.109 11.1 General 109 11.2 Assessment of the topographical complexity of the site .109 11.3 Wind conditions required for assessment 111 11.4 Assessment of wake effects from neighbouring wind turbines113

34、11.5 Assessment of other environmental conditions 113 11.6 Assessment of earthquake conditions .115 11.7 Assessment of electrical network conditions117 11.8 Assessment of soil conditions .117 11.9 Assessment of structural integrity by reference to wind data 117 11.10 Assessment of structural integri

35、ty by load calculations with reference to site specific conditions 119 12 Assembly, installation and erection .121 12.1 General 121 12.2 Planning .123 12.3 Installation conditions123 12.4 Site access .123 12.5 Environmental conditions 123 12.6 Documentation125 12.7 Receiving, handling and storage125

36、 12.8 Foundation/anchor systems.125 12.9 Assembly of wind turbine 125 12.10 Erection of wind turbine.125 12.11 Fasteners and attachments .125 12.12 Cranes, hoists and lifting equipment127 13 Commissioning, operation and maintenance .127 13.1 General 127 13.2 Design requirements for safe operation, i

37、nspection and maintenance 127 13.3 Instructions concerning commissioning .129 13.4 Operators instruction manual131 13.5 Maintenance manual.135 6 61400-1 CEI:2007 Annexe A (normative) Paramtres de conception destins dcrire la classe S doliennes .136 Annexe B (informative) Modles de turbulence 138 Ann

38、exe C (informative) Evaluation de la charge sismique .150 Annexe D (informative) Turbulence de sillage et dans le parc olien .152 Annexe E (informative) Prdiction de distribution du vent pour les sites des oliennes par des mthodes de mesure-corrlation-prdiction (MCP) (en anglais Measure-Correlate-Pr

39、edict)158 Annexe F (informative) Extrapolation statistique des charges pour lanalyse de la rsistance ultime.162 Annexe G (informative) Analyse de fatigue laide de la rgle de Miner avec extrapolation des charges .168 Bibliographie.178 Figure 1 Modle de turbulence normale (NTM) .50 Figure 2 Exemple de

40、 rafale extrme de fonctionnement54 Figure 3 Exemple damplitude de changement de direction extrme56 Figure 4 Exemple de changement de direction extrme 56 Figure 5 Exemple damplitude de rafale extrme cohrente pour ECD 56 Figure 6 Changement de direction pour ECD .58 Figure 7 Exemple de phase transitoi

41、re de changement de direction .58 Figure 8 Exemples de cisaillement vertical extrme du vent positif et ngatif, profil du vent avant dbut de lvnement (t = 0, ligne en pointills) et lors du cisaillement maximal (t = 6 s, ligne continue)60 Figure 9 Les exemples de vitesses du vent au niveau des parties

42、 suprieure et infrieure du rotor, respectivement, illustrent le cisaillement positif transitoire du vent60 Figure D.1 Configuration A lintrieur dun parc olien avec plus de 2 ranges .156 Figure F.1 Probabilit de dpassement pour la charge de flexion de la pale la plus leve hors plan en 10 min (normali

43、se par la charge de flexion moyenne la vitesse du vent assigne)166 Tableau 1 Paramtres de base pour les classes doliennes.44 Tableau 2 Cas de charge pour la conception 70 Tableau 3 Facteurs de scurit partielle des charges f86 Tableau 4 Indicateurs de la complexit du terrain .110 Tableau B.1 Paramtre

44、s du spectre de la turbulence pour le modle de Kaimal 146 61400-1 IEC:2007 7 Annex A (normative) Design parameters for describing wind turbine class S .137 Annex B (informative) Turbulence models 139 Annex C (informative) Assessment of earthquake loading.151 Annex D (informative) Wake and wind farm

45、turbulence .153 Annex E (informative) Prediction of wind distribution for wind turbine sites by measure-correlate-predict (MCP) methods.159 Annex F (informative) Statistical extrapolation of loads for ultimate strength analysis 163 Annex G (informative) Fatigue analysis using Miners rule with load e

46、xtrapolation .169 Bibliography179 Figure 1 Normal turbulence model (NTM) .51 Figure 2 Example of extreme operating gust.55 Figure 3 Example of extreme direction change magnitude 57 Figure 4 Example of extreme direction change .57 Figure 5 Example of extreme coherent gust amplitude for ECD.57 Figure

47、6 Direction change for ECD .59 Figure 7 Example of direction change transient.59 Figure 8 Examples of extreme positive and negative vertical wind shear, wind profile before onset (t = 0, dashed line) and at maximum shear (t = 6 s, full line). .61 Figure 9 Example of wind speeds at rotor top and bott

48、om, respectively, illustrate the transient positive wind shear .61 Figure D.1 Configuration Inside a wind farm with more than 2 rows157 Figure F.1 Exceedance probability for largest out-of-plane blade bending load in 10 min (normalized by mean bending load at rated wind speed)167 Table 1 Basic parameters for wind turbine classes45 Table 2 Design load cases .71 Table 3 Partial safety factors for loads f87 Table 4 Terrain complexity indicators .111 Table B.1 Turbulence