NB/T 31058-2014 风力发电机组电气系统匹配及能效

ICS29.160.40
K52  NB
备案号：47855-2015
中华人民共和国能源行业标准
NB/T31058-2014
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

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(IEC60034-1:2004,IDT)
GB/T2900.25一2008电工术语旋转电机(IEC60050-411:1996,IDT)
GB/T2900.33一2004电工术语电力电子技术(EC60050-551:1998,IDT)
GB/T2900.53一2001电工术语风力发电机组
GB18451.1一2001风力发电机组安全要求
GB/T19963一2011风电场接入电力系统技术规定
GB/T20320一2006风力发电机组电能质量测量和评估方法
GB/T20641低压成套开关设备和控制设备空壳体的一般要求(IEC62208:2002IDT)
GB/T26680永磁同步发电机技术条件
JB/T5777.2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
NB/T31012一2011永磁风力发电机制造技术规范
NB/T31013一2011双馈风力发电机制造技术规范
NB/T31014一2011双馈风力发电机变流器制造技术规范
NB/T31015一2011永磁风力发电机变流器制造技术规范
3术语和定义
GB/T2900.25-2008、GB/T2900.33—2004、GB/T2900.53—2001、GB/T26680、NB/T31012—2011、
NB/T31013一2011、NB/T31014-2011和NB/T31015一2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
风力发电机组wind turbine generator systemWTGS
将风的动能转换为电能的系统，简称风电机组。
3.2
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。
3.3
电机侧变流器generator 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。
3.4
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。

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匹配取决于电网结构、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(S1)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率相匹配；
b)电网频率变化范围：47.5Hz~51.5Hz;
c)电网电压允许波动范围：电网电压额定值的±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：
a)工作环境温度：
—常温型风电机组：-20℃~+40℃；
一低温型风电机组：-30℃~+40℃。
b)空气相对湿度：最湿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25℃）。
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/T5777.2的规定。
4.1.8总谐波变率
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/T20320一2006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du/d
应根据变流器实际应用情况（如安装现场电缆长度）和发电机定子绕组匝间所能承受的最大应力，与用户协商设计变流器的电压变化速率dd抑制滤波器的大小，要求变流器与发电机连接线端dd<1000V/s。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/T26680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/T19963一2011规定的低电压穿越要求见图1。要求风电机组必须具有在并网点电压跌落至20%额定电压时，不脱网连续运行625m5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并网切入电流
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3%，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力，能在有功功率额定、迟相cosp=0.95和进相c0sg=0.95工况下运行。

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