NB T 31058-2014 风力发电机组电气系统匹配及能效.pdf

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1、ICS 29.160.40 K52 备案号:47855-2015 N 中华人民共和国能源行业标准NB /T 31058 - 2014 风力发电机组电气系统匹配及能效Electrical energy matching and energy efficiency requirement of wind turbine generator system 2014-10-15发布2015-03-01实施国家能源、局发布NB / T 31058 - 2014 目次前言.II l 范围2 规范性引用文件- 3 术语和定义4 技术要求5 试验检查项目.66 验收评定规则.6NB I T 31058 - 2

2、014 目U言本标准按照GB厅1.1-2009标准化工作导则第1部分z标准的结构和编写给出的规则起草。本标准是针对风电并网、风力发电设备市场的需求，并考虑近年来风力发电机和电力电子器件、设备等技术水平的发展状况而制定的。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由能源行业风电标准化技术委员会归口。本标准起草单位:哈尔滨大电机研究所，中国电力科学研究院，机械工业北京电工技术经济研究所，哈电集团发电设备国家工程研究中心，中电投东北新能源发展有限公司，上海电气风电设备有限公司，湘潭电机股份有限公司，哈尔滨电机厂有限责任公司，上海万德风力发电股份有限公司，浙江海得新能源有限公司。本标准主要起草人:孙玉田，许

3、善椿，申洪，赵一军，贾大江，苗旭芳，杨国伟，王素飞，果岩，付长虹，李楠，何风军，姚沛明，赵玉吉，李素平。本标准首次制定。E NB/T 31058 - 2014 风力发电机组电气系统匹配及能效1 范围本标准规定了风力发电机组涉及电能的相关术语和定义、技术要求、试验检查项目等内容，主要涉4 及风力发电机和变流器。本标准适用于并网的双馈风力发电机组，同步风力发电机组和异步风力发电机组。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，仅所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。GB755 旋转电机定额和性能CIEC60

4、034-1: 2004 , IDT) GB厅2900.25-2008电工术语旋转电机CIEC60050-411: 1996 j IDT) GB/T 2900.33-2004 电工术语电力电子技术(IEC60050-551:1998 , IDT) GB/T 2900.53-2001 电工术语风力发电机组GB 1845 1.1-2001 风力发电机组安全要求GB厅19963-2011风电场接入电力系统技术规定GB厅20320一2006风力发电机组电能质量测量和评估方法GB厅20641低压成套开关设备和控制设备空壳体的一般要求(IEC62208: 2002 , IDT) GB厅26680永磁同步发电

5、机技术条件B厅5777.2电力系统二次电路用控制及继电保护屏(柜、台)通用技术条件阳/T31012-2011 永磁风力发电机制造技术规范NB/T 31013-2011 双馈风力发电机制造技术规范阳/T31014一2011双馍风力发电机变流器制造技术规范阳/T31015-2011 永磁风力发电机变流器制造技术规范3 术语和定义GB/T 2900.25-2008、GBIT2900.33-2004、GB/T2900.53-2001、GB厅26680、NBIT31012-2011、NB/T 31013-2011、NB厅31014-2011和NB厅31015-2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件

6、。3.1 3.2 3.3 3.4 风力发电机组windturbine generator system; WTGS 将风的动能转换为电能的系统，简称风电机组。双馈电机double fed electrical machine; DFEM 一种定子接入电网，转子通过变流器接入电网，定、转子都可与电网交换电能的交流电机。电机侧变流器generar side converter 实现风力发电机输出的交流电与直流电互相转换的变流器。电网侧变流器line side converter 实现直流电与电网的交流电相互转换的变流器。NB IT 31058 - 2014 3.5 直流环节DC link 电机侧变

7、流器和电网侧变流器之间相互连接的直流通路。3.6 变流器效率converter efficiency 额定运行条件下，变流器输出有功功率与输入有功功率的比值，用百分数表示。注z变流器效率公式为:1=年xl00%-m 、，唱，. ，、式中z一一变流器效率:几t一一变流器输出有功功率:凡一一变流器输入有功功率。3.7 凤电机组输出端WTGSoutput 风力发电机组与并网变压器之间的连接端口。3.8 机组功率因数WTGSpower factor 风电机组输出端有功功率与视在功率的比值。注z功率因数公式为tcos=P/s (2) 式中zcos一一功率因数:p-一有功功率:S一一视在功率。3.9 总谐

8、波畸变率total barmonic distortion; THD 风电机组的电压波形或电流波形的谐波总量有效值与基波分量有效值之比注:总谐波畸变率(THD)计算式为:THD=子(3) 式中2QI-一基波有效值:Q一一波形总有效值，可代表电流或电压。注2上述定义中包含有非整数次谐波。当非整数次谐波存在时，波形比较复杂。若非整数次谐波忽略不计，则式。口J表达为z(4) 式中Eh一一谐波次数;h为偶数时，THD称为偶次谐波畸变率;h为奇数肘，THD称为奇次消波畸变率。n一一为满足谐波含量计算精度所需考虑的最大谐波次数。2 NB/T 31058 - 2014 Qh一-h次谐波分量的有效值。3.10

9、 额定运行条件rated opera创oncondition 在电网电压额定条件下，机组在额定转速和额定功率运行时所处的工作状态。3.11 低电压穿越low voltage ride through 当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在一定电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。句3.12-并网切入电流cut in current 风电机组并网时，在输出端所产生的最大峰值电流。4 技术要求4.1 电能匹配要求4.1.1 概述风电机组与电网间的电能囚配取决于电网结构、电网负载以及风电机组的特性。为了实现风电机组与电网间电能的协调匹配，需要对电网和风电机组分别提出要求。本标准仅对

10、风电机组提出要求。4.1.2 额定功率风力发电机组额定功率优先采用以下系列(kW):1000、1200、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、10000、注:超出本优选系列，由制造商与用户协商确定。4.1.3 额定电压风力发电机组的电网侧电压等级优先采用以下系列(V):690、1050、1380、2400、3150、6300、10500、4.1.4 机组定额风电机组的定额应符合GB755规定的以连续工作制(Sl)为基准的连续定额。4.1.5 正常使用的电气条件正常使用的电气条件包括:a) 发电机和变流器的绝缘结构、电压等级和电压调整

11、率相匹配:b) 电网频率变化范围:47.5Hz51.5Hz; c) 电网电压允许波动范国z电网电压额定值的:1:10%;d) 电网电压不对称度用负序分量对正序分量的百分比表示，该值不应超过2%。特殊要求由用户与制造商协商确定。4.1.6 正常使用的环境条件正常使用的环境条件为zu 工作环境温度:一一常温型风电机组:一200C+400C;一-低温型风电机组z一300C+400C。b) 空气相对湿度:最温月的月平均最大相对湿度为90%(该月月平均最低温度不高于25C)。c) 海拔小于等于1000m。当海拔超过1000m时，应按GB755规定执行。特殊要求由用户与制造商协商确定。4.1.7 电气连接

12、要求应保证各电气连接的正确性。电抗器、电容器、快速熔断器、开关、电子元器件等辅助器件应在装3 NB / T 31058 - 2014 配前筛选、测试并确认其具备正常功能。电缆截面积和电缆头的压接、焊接应满足变流器最大导通电流能力，可按照GB/T20641、JB厅5777.2的规定。4.1.8 总谐波畸变率在额定运行条件下，风电机组输出电流的总谐波畸变率(THD)的规定，按照GB厅20320-2006中8.4关于谐波的规定。本标准对风电机组启动产生的短时间谐波不做要求。4.1.9 电压变化速率duldt应根据变流器实际应用情况(如安装现场电缆长度和发电机定子绕组臣间所能承受的最大应力，与用户协商

13、设计变流器的电压变化速率由/dt抑制滤波器的大小，要求变流器与发电机连接线端du/dt1000V/仰。加到发电机端的脉冲电压峰值应不超过额定电压的2倍。4.1.10 电压调整率风力发电机的电压调整率应满足电网电压的允许波动范围。发电机的电压调整率的计算按GB厅26680规定进行。永磁风力发电机电压调整率应不超过20%。4. 1. 11 直流电流含量额定运行时，风电机组向电网馈送的直流电流含量不应超过其输出电流额定值的0.5%。4. 1. 12 过载能力在温升试验后，发电机应能承受1.15倍额定负载运行1h。此时温升不做考核，但发电机不应发生损坏及有害变形。变流器的过载能力包括电机侧和电网侧，应

14、与发电机和电网过载能力相匹配。变流器在110%的额定电流下，持续运行时间应不少于1min，时间间隔不大于10min，试验循环次数为3次，变流器应无损坏并能正常工作。注:本标准仅仅规定了最低过载能力的限值，如不能满足要求，可由制造商与用户协商确定。4.1.13 负载控制功能风电机组在允许的转速范围内和规定的负载功率下，应能正常控制自身的并网操作和相应功率的输出。4.1.14 功率特性风电机组需进行功率特性测试，形成的输出功率与风速的特性曲线应符合产品技术文件规定。4. 1. 15 风电机组空载线电压波形正弦波形畸变率测定风电机组在空载额定电压和转速下，其空载线电压波形正弦波形畸变率不超过5%。对

15、于特殊应用场合风电机组空载线电压波形正弦波形畸变率由用户和制造商协商确定。4.1.16 对电网电压异动的适应能力要求风力发电机组具有低电压穿越能力。GB厅19963-2011规定的低电压穿越要求见图1。要求风电机组必须具有在井网点电压跌落至20%额定电压时，不脱网连续运行625ms的能力。并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时，风电机组应保证不脱网连续运行。4.1.17 井网切入电流风电机组并网切入电流应不超过电网侧额定电流的峰值。建议风电场的风电装机总容量不宜超过该点电网容量的30%，大型风电场还需做好风况预报工作。4.1.18 无功功率风电机组应具有一定的提供无功功率的能

16、力，能在有功功率额定、迟相cos9=0.95和进相cos9=0.95工况下运行。4 NB/T 31058 - 2014 1.0 电网故障引/起电压跌落/ 0.9 画创。.8jf国罄e。.70.6 吸筐0.5 株0.40.3 0.2 f 要求风电机1: 组不间断并网运行1 1 / 风电机组可以/ 从电网切出/ / 0.1 0 2 3 4 时问(s)图1凤电机组f电压穿越要求4.1.19 电能质量风电机组的电压和频率偏差以及谐波、电压闪变、电磁辐射等应符合相应标准。4.1.20 凤电机组的保护功能4.1.20.1 过电流保护当瞬时工作电流超过设定值时，风电机组应设置保护，包括电网侧过电流保护和发电

17、机侧过电流保护。4.1.20.2 缺相保护风电机组应设置缺相保护，包括电网侧变流器缺相保护和发电机侧变流器缺相保护。4.1.20.3 浪涌过电压保护风电机组应设置浪涌过电压保护，采用进线过电压吸收装置作为标准配置。4.1.20.4 电网电压不平衡保护风电机组应设置电网侧电压不平衡保护。4.1.20.5 接地故障保护风电机组应设置接地故障保护，以防止接地漏电流超过允许值。4.1.20.6 冷却系统故障保护风电机组应设置冷却系统故障保护。4.1.20.7 过热保护风电机组应设置过热保护。4.1.20.8 发电机过速保护风电机组应设置发电机过速保护。4.1.20.9 过/欠电压保妒包括直流环节过/欠

18、电压保护和网侧过/欠电压保护。当电压超出允许范围时，风电机组应自动停止工作。注:除上述保护功能外，还应对快速熔断器、快速开关以及GB18451.1-2001规定的有关防雷、接地措施等进行检查。4.2 能效要求4.2.1 风电机组的电能效率风电机组的电能效率曲线应满足用户要求。在额定运行条件下，不同类型风电机组的电能效率要5 NB I T 31058 - 2014 求如下:双馈发电机型:优良=93%，合格=90%;同步发电机型z优良=93%，合格=90%;异步发电机型:优良17=90%，合格=87%。4.2.2 凤电机组寿命和可利用率风电机组的寿命应不少于20年。风电机组的可利用率Ava应满足:

19、Ava二三92%。4.2.3 年发电量风电机组的年发电量Ey应达到下式所确定的数值:Ey=PX8760XK CkW. h) 式中zP一一机组额定功率CkW);K 机组出力系数，与风电场风资源和风电机组性能有关，一般要求K注0.2。4.2.4 平均无故障运行时间风电机组的平均无故障运行时间IMTBF应满足1M回F二三18000Ch)。5 试验检查项目5.1 复验出检验合格证每套风力发电机组需经检验合格后才能出J.，应附有检验合格证，并需验证确认。5.2检查项目(6) 检查发电机装配是否完整、正确，包括转子、定子、轴承、总装配、电气连接等检查:检查变流器装配是否完整、正确，包括电力电子器件、电气连

20、接的正确性等检查。5.3 交接确认除了验证出厂合格证外，凡风电机组属F列情况之一者，应确认进行过型式试验:a) 第一次试制或小批量试生产时。b) 设计或工艺上的变更足以引起某些特性和参数发生变化时。c) 当检查试验结果和以前进行的型式试验结果发生不可容许的偏差时。d) 成批生产的产品定期抽检，抽检时间至少三年一次，每次至少两台。试验中如有产品不合格，应从同批产品中抽加倍数量产品，对不合格项目进行重试:如仍有不合格时，则应逐台进行试验。交接确认项目包括上列检查项目，此外，还应交接确认的项tL见表l。对特殊要求，由用户与制造商协商确定。5.4 现场试验和检查项目风力发电机组现场试验和检查项目包括:

21、a) 绝缘电阻的测定:b) 空载试验与振动测定:c) 并网切入电流测定:d) 并网试验。6 验收评定规则6.1 安全要求与安全有关的要求，应按GB18451.1-21第10章中关于接地、防雷的规定。试验应采取安全预防措施。所有试验应由有相关知识和有经验的人员操作。6 NB/T 31058 - 2014 6.2 型式试验型式试验报告应符合产品的技术规定。其中全部合格才能判定为合格:任一项不合格，则判定该产品为不合格。6.3 等级评定综合满足电能匹配和能效要求的情况，可将发电机一变流器组评定为优良、合格和不合格3个等级。表1交接确认项目序号项目名称型式试验及出厂试验及检查检查热分级J 2 防护等级

22、J 3 结构及外观J 4 电气连接J J 5 防触电措施J J 发电机定子绕组绝缘电阻J J 变流器绝缘电阻J J 绝缘电阻轴承绝缘电阻J 6 绝缘定子埋置检温计的对地绝缘电阻J J 发电机耐压试验J J 耐压试验变流器耐压试验J J 电气间隙和爬电距离J J 发电机效率7 效率变流器效率J 发电机变流器组效率J 8 机组功率闲数J 9 总i皆被畸变率J 10 电压变化率J 11 电压调整率12 直流电流含量J 发电机温升J 13 温升变流器温升J 14 过载能力J 15 负载控制功能J J 振动J 超速J 16 发电机性能指标定于绕组直流电阻偏差J J 电压容差J 7 NB/T 31058一

23、2014表1(续)序号项目名称型式试验及出厂试验及检查检查二相突然短路J 16 发电机性能指标功率特性曲线J J 发电机噪声J 17 噪声变流器噪声J 8 守FON-mOFm阳闰Z中华人民共和国能源行业标准凤力发电机组电气系统匹配及能效NB I T 31058 - 2014 * 中国电力出版社出版、发行(北京市东城区北京站西街19号100005 http:/www.四略)北京九天众诚印刷有限公司印刷* 2015年5月第一版2015年5月北京第一次印刷880毫米X1230毫米16开本0.75印张18千字印数0001-3000册* 定价9.00元敬告读者本书封底贴有防伪标签，刮开涂层可查询真伪本书如有印装质量问题，我社发行部负责返换版权专有翻印必究统一书号155123 2480 份暗