本标准按照GB/T 1. 1-2009 结出的规则起草。
本标准使用翻译法等同采用IEC 61400-1 :2005《风力发电机组第1 部分：设计要求》。
本标准代替GB 18451. 1…2001《风力发电机组安全要求》。

：下列条款中给出的工程和技术要求是为了保证风力发电机组结构、机械系统、电气系统和控制系统 的安全。这些技术要求适用于风力发电机组的设计、制造、安装和运行维护手册以及相关的质量管理过 程。此外，还应考虑现有的风力发电机组安装、运行和维护要求中的各种安全规程。

本标准要求采用结构动力学模型，以预测设计载荷。应用第6章定义的瑞流条件和其他风况条件 以及第7章定义的设计状态，此模型用来确定风力发电机组在一定风速范围内的载荷。应对外部条件 和设计状态的所有相关组合进行分析，本标准定义了最少的相关组合作为设计载荷工况。 风力发电机组的全尺寸试验数据可用来提高预测设计值的可信度，并验证结构动力学模型和设计 快态。 应通过计算和/或试验来验证设计的合理性。如果用试验结果验证，则试验时的外部条件应符合本 标准规定的特征值和设计状态。试验条件的选择，包括试验载荷在内，应考虑相关的安全系数。

风力发电机组应按下面两种安全等级中的一种进行设计： 。一般安全等级工程造价标准规范范本，当失效的结果可能导致人身伤害，或造成经济损失和产生社会影响时，采用这一 等级； ? 特殊安全等级，当安全要求取决于局部调整和/或由制造商与用户双方协商决定时，采用这一 等级。 本标准7.6详细描述了风力发电机组一般安全等级的局部安全系数。 风力发电机组特殊安全等级的局部安全系数应由制造商与用户协商确定。根据特殊安全等级设计 的风力发电机组即为6.2定义的S级风力发电机组

质量保证应是风力发电机组及其零部件设计、采购、制造、安装、运行和维护的组成部分， 质量管理体系宜按照GB/T19001标准的要求，

5.5风力发电机组铭牌

在风力发电机组的设计中，应考虑本章描述的外部条件。 风力发电机组受限于可能影响其载荷、使用寿命和运行的环境和电气条件。为保证安全性和可靠 性达到一定的水平，在设计中应考虑环境、电气和土壤参数，并应在设计文件中予以明确规定。 环境条件可进一步划分为风况和其他环境条件。电气条件是指电网条件。土壤特性与风力发电机 组的基础设计有关。 外部条件可再细分为正常外部条件和极端外部条件。正常外部条件通常涉及重复出现的结构载荷 条件，而极端外部条件代表罕见的外部设计条件。设计载荷工况应包括这些外部条件在不同风力发电 机组运行模式状态和其他设计状态下潜在的临界组合。 风况是影响结构完整性的主要外部条件。其他环境条件也会影响设计特性，如控制系统功能、耐久 性、腐蚀等。 根据风力发电机组等级，设计中所考虑的正常和极端条件，在以下条款中予以说明

温度； 湿度； 。空气密度； 。太阳辐射； 雨、冰苞、雪、冰； 。化学作用物质； 机械作用颗粒； 盐雾； 。雷电； 。地震。 海上环境需要另外考虑。 所考虑的气候条件应依照代表值或气候条件变化范围来确定。选择设计值时，诸多气候条件同时 现的概率也应予以考虑。 与1年一遇所对应的正常极限范围内的气候条件变化不应影响设计的风力发电机组正常运行。 除非存在着相关性，6.4.2中的其他极端环境条件应和6.3.1中正常风况结合起来考虑。

6.4.1其他正常环境条件

6.4.2其他极端环境条件

标准等级的风力发电机组极端温度范围至少应为一20℃～十50℃

6. 4. 2. 3 冰

标准等级的风力发电机组没有结冰的最低要求

际准等级的风力发电机组没有地震的最低要求。所考虑的地震及其影响见,11.6和附

在筐6意已做出了相关的说明。

Z 41发电(DLC 1. 1~1.5)

这种设计状态下，风力发电机组处在运行状态并接有电力负载。风力发电机组总体布局应考虑风 轮不平衡的影响。设计计算中应考虑风轮制造中所规定的最大质量和气动不平衡（如叶片桨距和扭角 的偏差）。 此外，在分析运行载荷时应予考虑与理论最佳运行状态的偏差，如偏航误差、控制系统跟踪误差等。 设计载荷工况(DLC)1.1和1.2表达了在风力发电机组寿命期内正常运行期间由大气端流所引起 的载荷要求（NTM）。DLC1.3表达了极端端流情况下的极限载荷要求。DLC1.4和1.5则规定了风 力发电机组在寿命期内，可能出现的危险事件的瞬态情况。 DLC1.1的仿真数据统计分析，至少应包括叶根面内和面外的弯矩以及叶尖挠度的极值计算。如 果DLC1.3的极限设计值超出这些参数的极限设计值，DLC1.1的进一步分析可省略。如果DLC1.3 极限设计值没有超出这些参数的极限设计值，可增加DLC1.3所使用的极端端流模型中参数c（公式 19)的值，直到由DLC1.3计算出的极限设计值等于或大于DLC1.1中所推算出的极限设计值。

4.2发电兼有故障或失去电网连接（DLC2.1~

这种设计状态包括了在风力发电机组发电过程中由于故障或失去电网连接所触发的瞬时事件。任 风力发电机组载荷有重要影响的控制和保护系统故障或电气系统内部故障（如发电机短路)都应考 DLC2.1中与控制功能或失去电网连接有关的故障可认为是正常事件。对于DLC2.2,罕见事件 与保护功能或内部电气系统有关的故障，应被认为是非正常事件。DLC2.3中，潜在重要风况 G，与电气系统内部或外部故障（包括失去电网连接）的组合被认为是非正常事件。这种情况下，两 件发生时机的选择应能得到最不利载荷。如果发生故障或失去电网后未能引起立刻关机，由此产 载荷可导致严重疲劳破坏，这种情况可能的持续时间和在正常湍流条件（NTM)下所造成的疲劳损 在DLC2.4中进行评估。

7.4.3启动（DLC3.1~3.3）

这种设计状态包括风力发电机组从静止或空转状态到发电状态的瞬间产生载荷的所有事件。发生 数应根据控制系统行为进行估算

7.4.4正常关机（DLC4.1~4.2)

这种设计状态包括风力发电机组从发电状态到静止或空转状态的瞬间产生载荷的所有事件 的次数应根据控制系统行为进行估算

4.5紧急关机(DLC5)

7.4.6停机（静止或空转)DLC6.1~6.4）

在这种设计状态中，风轮处在静止或空转状态。在DLC6.1、6.2和6.3中，应考虑极端风速模型 M)。在DLC6.4中，应考虑正常流模型(NTM)

8）通常，分辨率为2m/s已经足够

。结构材料性能与试验样品所测性能之间的不确定性； 。转换系数的不确定性。 这些不同的不确定性有时可通过单独局部安全系数来考虑，本标准与大多数其他标准一样，载荷的 相关因素并人系数Y.而材料的相关因素并人系数Y.

7.6. 1. 2 失效后果和零件等级的局部安全系数

7.6. 1.3通用的材料规范的应用

在确定风力发电机组部件的结构完整性时，可采用国内或国际的相关材料的设计规范。当国内或 国际规范中的局部安全系数与本标准的局部安全系数同时使用时，应特别注意，须确保最终的安全等级 不低于本标准的安全等级。 当考虑各种类型的不确定性时，如材料强度的固有变化、加工控制范围或加工方法等，不同的规范 将材料局部安全系数分为若干材料系数。本标准给出的材料系数与所谓“一般材料局部安全系数” 相对应，已考虑了强度参数的固有变化。如果规范采用了局部安全系数或特征值的折减系数来考虑其 他不确定性，则这些系数也应考虑。 在设计验证中，不同规范可能选择不同的载荷和材料部件的局部安全系数分解因子。本标准采用 的安全系数的分类，已在ISO2394中定义。如果所选择的规范中的安全系数的分类偏离了ISO2394 应根据本标准对所选规范中的安全系数进行必要的调整，

7.6.2极限强度分析

Y·S(Fa)≤R(fa) （30） 一般来讲，许用函数就是材料抗载能力的最大允许设计值，在此，R（fa）二fa，而用于极限强度分析 的函数S通常定义为结构响应的最大值，即S(F)=Fa。那么，公式(30)变为：

通过公式（31）中的极限状态条件基于最小余量的原则验证。 对于给定了一定风速范围并有端流的载荷工况，应按照6.3.1.1中给出的风速分布计算特征载荷 的超越概率。由于许多载荷计算只是有限持续时间内的随机仿真，根据要求的重现周期所决定的特征 载荷可能大于仿真中的任何计算值。附录F给出了采用满流来流计算特征载荷的说明。

自通用设计规范的材料局

载荷、材料、失效后果局部安全系数Yr，Ym和7。的合成局部安全系数应不小于7.6.2.1和7.6.2.2 中的规定值。

疲劳损伤应通过适当的疲劳损伤计算来评估。例如，根据Miner准则，累计 达到饭阳 状态。因此，在风力发电机组的寿命期内，累积损伤应小于或等于1。疲劳损伤计算需要考虑一些公 式，包括循环范围和平均应变（或应力)水平的影响。为评估与每个疲劳循环相关的疲劳损伤增加，所有 局部安全系数（载荷、材料和失效后果）应适用于循环应变（或应力）范围。附录G给出了Miner准则的 示例公式。

7.6.3.1载荷局部安全系数

7.6.3.2无通用设计规范的材料局部安全系数

12）这里定义的疲劳强度为与给定循环次数相关的应力范围

7.6.3.3有通用设计规范的材料局部安全系数

18451.1—2012/IEC614

7.6.5临界挠度分析

应验证表2详列的设计条件下不产生影响结构完整性的变形。最重要的一点是要验证叶片与塔架 之间无机械干涉。 对于表2中详列的载荷工况，应使用特征载荷确定不利方向上的最大弹性变形。所得到的变形乘 以载荷、材料和失效后果的合成局部安全系数，即得到合成的变形。 。载荷局部安全系数 Y的值应从表3中选取。 ：材料弹性特性的局部安全系数 m的值为1.1，除非通过全尺寸试验已经确定了弹性特性的情况下，m的值可减小到1.0。应特 别注意几何形状不确定性和挠度计算方法的准确性。 ：失效后果局部安全系数 一类零件：Y,=1.0; 二类零件：Y.=1.0; 三类零件：Y。=1.3。 应将弹性变形叠加到在最不利方向上的未变形位置，并将最终位置与无于涉条件进行比较。也可 使用直接动态变形分析。在这种情况下，确定特征变形的方法与表2中每种载荷工况下确定特征载荷 的方法一致。特征变形和特征载荷在最不利方向上的超越概率应该相同，然后特征变形乘以合成局部 安全系数，再叠加到上述的未变形位置上。

6.6特殊局部安全系势

由测量或在测量基础上分析确认的载荷值，如果置信度较正常情况高，则可用较低的载荷局部安全

控制系统和保护系统决定着风力发电机组的运行和安全，控制系统和保护系统应满足本章的要求。 手动和自动介人不应损害保护功能。任何允许手动介人的装置在需要处应有清晰可辨的相应 标记。 控制和保护系统的设置应受到保护，以防非授权者介人

风力发电机组的控制功能通过主动或被动的方式控制风力发电机组的运行，并使运行参数

机组的控制功能通过主动或被动的方式控制风力发电机组的运行，并使运行参数保持在

偏航系统可能包含固定偏航方向装置（如液压制动）、改变方向装置（如电动机、齿轮箱和小齿轮）和 旋转装置（如轴承）。 电动机应符合第10章的相关要求。如果偏航齿轮系统有多个偏航驱动，保证足够允余，齿轮可考 虑成一类零件,安全系数S.和S，可降低至1.1和1.25。否则应采用二类零件，

变浆系统可能包括调整叶片桨距角度的装置（如液压驱动、电动机、齿轮箱、制动器和小齿轮）和靠 转装置（如轴承）。 电动机应符合第10章的相关要求。如果变桨系统有独立的变桨距驱动/执行机构，保证足够亢余 那么变奖系统可按二类零件考虑。

9.7.机械制动的保护功能

当机械制动用于保护功能时，通常使用液压或机械弹簧压力的摩擦装置。控制和安全系统应监测 磨损部件的剩余使用寿命，例如摩擦片。当没有足够的摩擦材料使风力发电机组再次紧急关机时，控制 和安全系统应使风力发电机组处于停机状态， 载荷计算应以仿真为基础，仿真应包括适当的制动水平范围。如果在静止状态下，制动器在最小制 动水平下滑动，只要制动器使风力发电机组维持在静止状态，那么在瑞流风况下滑动时间必须足够小 以避免温度过高、制动性能下降和火灾的风险。

滚动轴承的特性分析应基于GB/T4662和GB/T6391。对于轴承，例如主轴和齿轮箱轴承，其寿 命（90%的存活率）至少是20年。计算方法应考虑运行状态。根据GB/T6391，任何系数的调整（例如 系数α）都应慎重使用。 特别值得注意的是，采用指定的维护程序时，要保证冷却和滤清系统在整个工作温度范围内可以保 持相应的运行状态。 对于轴承，设计载荷应体现7.4中不同载荷工况和7.6.中适当的安全系数所确定的载荷。轴承的 设计应考虑到在整个寿命周期中的期望旋转次数，并且应考虑它是否像主轴承一样连续旋转，或者像变 梁和偏航轴承一样非连续旋转。此外，微小运动会引起润滑不足，应考虑由此带来的潜在影响。根 GB/T4662，对于回转轴承，静态额定值与设计载荷的比率应至少为1.0。应慎重考虑连接件弹性所产 生的载荷分布

风力发电机组的电气系统包括风力 组终端在内的所有安装于其上的电气设备。下面称为风 力发电机组电气系统。电力汇集系统不在本标准范围内。

电气系统的设计，应保证在第6章确定的所有正常和极端外部条件下风力发电机组运行和维护中， 对人畜的危害以及对风力发电机组及外部电气系统的潜在损害最小。 电气系统（包括所有电气设备和电气元件）应遵从相关的IEC标准，特别是风力发电机组电气系统 的设计应符合GB5226.1的要求。对于额定电压大于交流1000V或直流1500V电路的风力发电机 组，其电气系统的设计应符合GB5226.3的要求。固定安装（而非机械安装）应符合IEC60364的要求。 制造商应说明采用的设计标准。电气系统的设计还应考虑风力发电机组发电的波动特性。

除了IEC60364的要求外，风力发电机组电气系统还应有适当的装置，以防止那些可能导致风力发 电机组或外部电气系统不安全的误动作

当维护和试验时，风力发电机组的电气系统应能与所有电源断开。 不应使用半导体装置单独作为断开装置。 维护中为安全起见有必要使用照明或其他电气设备的情况下，应提供配有独立断开装置的辅助电 路。这样，当其他电路断电时，这些电路可继续供电。

在啮齿动物或其他动物有可能损伤电缆的地方，应使用铠装电缆或护管。地埋电缆应埋到合适的 深度，以避免遭到服务车辆或农机设备的损坏。如果没有护管，应用电缆覆盖层或适当的标志带对地埋 电缆作出标记。

[a=max(a,

应注意的是，如果风力发电机组之间的间距小于风轮直径的3倍，这些模型的有效性具有不 ，应慎重使用。

11.5其他环境条件评估

为了与风力发电机组设计中的假设条件进行比较，应对下列环境条件进行评估： 正常和极端的温度范围； 结冰、冰和雪： 湿度； 雷电； 太阳辐射； 化学活性物质； 盐雾。

对于标准等级的风力发电机组，没有抗震的要求：因为抗震的设计只是针对地球上的少数地区。对 于地震活动弱、当地适用的地震规范已经排除地震可能性的场址，不需要进行地震评估分析。对于下面 描述的地震载荷工况重要的地方，应针对风力发电机组场址条件验证工程完整性。可依据附录C进行 评估。载荷评估应把地震载荷与其他重要的、发生频率高的运行载荷组合起来考虑。 ·地震载荷应依据当地地震规范所规定的地面加速度和响应谱要求进行计算。如果没有当地规范或 者当地规范没有给出地面加速度和响应谱，应对这些参数进行适当估计。 应评估475年一遇的地面加速度。 地震载荷应该与运行载荷叠加，运行载荷应等于下列载荷中的较大值： a）在整个寿命周期内正常发电时的平均载荷； b）与a)所指载荷相等的风速下紧急关机时的载荷。 所有载荷分量的载荷局部安全系数应为1.0。 地震载荷评估可采用频域法，在这种情况下，运行载荷要直接加到地震载荷上。 地震载荷评估也可采用时域法，在这种情况下，应进行足够的仿真以确保运行载荷能代表上面提到 的平均值。 无论采用上述哪种评估方法，都应根据认可的地震规范选取塔简的固有振动模态数量。如果没有 规范，那么连续模态的总模态量应为总量的85%。 当进行结构的抗力评估时，可假定只是弹性响应或者柔性能量损耗中的一种情况。但是，对于特定 类型的塔架，尤其是桁架结构和螺栓连接的塔架，准确评估柔性能量损耗是很重要的。 附录C给出了塔架载荷计算和组合的保守方法。如果地震可能会给结构而不是塔架带来较大载 荷，则不应来用这种方法

对于一个规划场址：为了确保电气设计条件的适应性，应对风力发电机组终端的外部电气条件进行 评估。外部电气条件应包括下列内容16

风力发电机组设计者需要考虑电网的兼容条件。上述提到的仅为最小要求。在设计阶段需要预先了解 和国家电网的兼容性要求，

电压和范围，包括在规定的电压范围和持续时间内保持连接或断开的要求； 频率、范围和变化率，包括在规定的频率范围和持续时间内保持连接和断开的要求 不平衡，规定为对称和非对称故障时负相序电压的百分比

考风况数据的结构完整性

通过比较风况参数值和设计值可以完成结构完整性的评估。当下列条件全部满足时，风力发电机 组适合于此场址： 场址50年一遇、轮毂高度处的10min平均最大风速应小于V17； 。场址Vhub（Vub在0.2Vrer和0.4Vrer之间的所有值）概率密度函数应小于设计值（见6.3.1.1)； Vub在0.2Vrer到0.4Vrer的范围内，所有端流标准偏差的代表值［参见公式（11)］应大于或等 于场址瑞流标准偏差分布的90%分位数，即

当地形复杂时，由于流气流的变形，瑞流纵向分量的标准偏差估计值应增加18。场址气流倾角应 选择所有方向的最大值，但应低于6.3中规定的值。对于无场址数据或无气流倾角计算并且地形复杂 的场址，应假设在距风力发电机组5倍2ub的范围内，气流总是平行于拟合平面，见11.2。 场址平均垂直风切变指数(在各个风向)应小于6.3.1.2中规定的值但大于0。对于没有风切变数 据的场址，应考虑地形和粗糙度进行计算。 当风速高于或等于V，时，场址平均空气密度应该低于6.4.1中规定的值。

18）复杂地形的影响可采用 CeT钢筋工程，定义如下

处于工作前的准备状态。

12.10风力发电机组吊装

风力发电机组的吊装应由经过正确和安全吊装训练培训过和接受指导过的人员进行。 吊装过程中，除非安装需要，风力发电机组的电气系统，不要接通电源。电气设备的供电工作应按 照制造商提供的书面程序进行。 对运动（转动或平动）可能导致潜在危险的零件，在整个吊装过程中，应确保这些零件不会随意 运动。

12. 11紧固件和附件

带螺纹的紧固件和其他附件应根据风力发电机组制造商推荐的扭矩或其他说明书安装就位。应检 查重要紧固件：获得并采用为了确认安装扭矩和其他要求的程序。 特别是要进行以下项目的检查和确认： 。拉索、电缆、转动接头、起重把杆和其他器具的正确组装和连接； 安全吊装要的提升装置的正确连接，

防水标准规范范本起重机、提升机和起吊设