GB/T 31140-2014 高原用风力发电设备环境技术要求

ICS29.020

K04GB

中华人民共和国国家标准

GB/T31140-2014

高原用凤力发电设备环境技术要求

Environmentspecificationsofwind-powergenerationequipmentsforplateau

2015-04-01实施

2014-09-03发布

中华人民共和国国家质量监督检验检夜总局电士

中国国家标准化管理委员会~"llJ

GB/T31140-2014

目次

前言………·············································…………·…I

1范围·

2规范性引用文件－

3术语和定义·

4使用环境条件－

5技术要求…

6雷电防护………………·…8

7试验规范·

8标识………………………9

9包装、运输和贮存………··········································……9

参考文献………·······················…·········………···························…··················….10

GB/T31140-2014

前言

本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草。

本标准由中国电器工业协会提出。

本标准由全国高原电工产品环境技术标准化技术委员会CSAC/TC330）归口。

本标准起草单位：昆明电器科学研究所、湘潭电机股份有限公司、永济新时速电机电器有限责任公

司、华锐风电科技（集团）股份有限公司、北京金风科创风电设备有限公司、南京汽轮电机长风新能源股

份有限公司、JI!开电气股份有限公司、施耐德电气（中国）有限公司、云南省设计院、云南怡成建筑设计有

限公司、许吕开普电器检测研究院、南车株洲电力机车研究所有限公司、北京天诚同创电气有限公司、昆

明恒基建设工程施工图审查中心、云南安泰建设工程施工图设计文件审查中心、哈尔滨电气动力装备有

限公司、沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心、施耐德（广州）母线有限公司、国电联合动

力技术（宜兴）有限公司、浙江运达风电股份有限公司、上海电气风电设备有限公司、中机国际工程设计

研究院有限责任公司、中国科学院过程工程研究所。

本标准主要起草人：张东宁、周琼芳、夏智峰、郭灯塔、于建军、马忠宝、张世敏、罗安栋、居荣、

苏丽营、辛理夫、李磊、甘旭超、王艳华、贺东其、黄荣、姬广辉、黄国杰、米兴社、邓昭、金超、张曙、王晓燕、

王蔚、李全喜、魏云利、赵丽云、:XtJ勇、冯成华、胡琳瑶、曹松、安忠良、余冰、祁世发、陈棋、史晓鸣、柳黎明、

陈思明、苗旭芳、俞庆、袁凯南、袁杰。

GB/T31140-2014

高原用凤力发电设备环境技术要求

1范围

本标准规定了使用在海拔1000m以上至海拔5000m环境的风力发电设备运行技术要求。

本标准适用的风力发电设备主要指：发电机（包括双馈异步发电机和永磁同步发电机）、变流器（包

括双馈式变流器和全功率变流器）和控制系统（包括主控制系统和电动变桨控制系统等）。

控制系统使用在海拔2000m以上至海拔5000m,

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。

GB/T2423.12008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温

GB/T2423.4一2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db：交变湿热(12h+

12h循环）

GB/T2900.252008电工术语旋转电机

GB/T2900.332004电工术语电力电子技术

GB/T2900.53-2001电工术语风力发电机组

GB/T3859.l半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部分：基本要求规范

GB/T3859.2半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-2部分：应用导则

GB42082008外壳防护等级CIP代码）

GB/T4942.1-2006旋转电机整体结构的防护等级CIP代码）分级

GB7251.12005低压成套开关设备和控制设备第1部分：型式试验和部分型式试验成套设备

GB/T126652008电机在一般环境条件下使用的湿热试验要求

GB/T20626.l一2006特殊环境条件高原电工电子产品第1部分：通用技术要求

GB/T225802008特殊环境条件高原电气设备技术要求低压成套开关设备和控制设备

GB/T23479.l2009风力发电机组双馈异步发电机第1部分z技术条件

GB/T25388.12010风力发电机组双馈式变流器第1部分：技术条件

GB/T25389.l2010风力发电机组低速永磁同步发电机第1部分：技术条件

GB/Z25427-2010风力发电机组雷电防护

JB/T4159热带电工产品通用技术要求

JB/T110392010高原电工电子产品型号编制方法

3术语和定义

GB/T2900.252008、GB/T2900.33-2004、GB/T2900.53←2001、GB/T3859.l、GB/T23479.12009、

GB/T25389.12010、GB/T25388.12010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

海提分级altitudeclassificationforproductsofelectricandelectronic

为使电工电子产品适应海拔高度的要求所确定的海拔高度分级级别。

GB/T31140-2014

注：海拔分级从Om~5000m，每1000m为一级，共分五级。

3.2

常规型凤力发电设备normalwind-powergenerationequipments

海拔l000m及以下的以相关产品标准（规范）所规定的标准环境为依据而设计制造的风力发电

设备。

3.3

高原型凤力发电设备wind-powergenerationequipmentsforplateau

满足高原环境条件标准规定的风力发电设备。

4使用环境条件

高原型风力发电设备在表l规定的环境条件下应能正常使用。

表1环境条件参数

海拔Im

序

环境参数

乒J。10002000300040005000

101.390.079.570.l61.754.0

年平均

气压

1

kPa97.087.277.568.060.052.5

最低

最高45,4045,4035302520

空气最高日平均35,3035,3025201510

温度

2202015105。

年平均

。C

最低+5,-5,15,-25,40,45

最大日温差／K15,25,30

最湿月月平均最大95,9095,9090909090

相对（平均最低气温／℃）(25)(25)(20)(15)(10)(5)

3

湿度

202015151515

%最干月月平均最小

（平均最高气温／℃）(15)(15)(15)(10)(5)(0)

11.07.65.32.7

年平均3.71.7

绝对湿度

4

g/m'年平均最小值3.73.22.72.21.71.3

510001000106011201180

最大太阳直接辐射强度／CW/m2)1250

6最大风速／（m/s)25,30,35,40

7最大10min降水量／mm15,30

8lm深土壤最高温度／℃302520201515

注1：表中数据见GB/T145972010。

注2：为便于比较，将标准大气条件参数Om海拔列入表中。

注3：最高空气温度、最低空气温度、最高日平均空气温度、最大日温差、最大风速、最大10min降水量参数的选

用，根据使用地区的环境条件确定实际数值。

2

GB/T31140-2014

5技术要求

5.1基本要求

高原型风力发电设备除应符合本标准规定外，同时还应符合常规型相应产品标准规定。

5.2发电机

5.2.1温升限值

当发电机试验地点海拔与使用地点海拔不同时，应对其温升限值进行海拔修正。温升限值的海拔

修正为：海拔每升高100m，温升限值增加0.8Ko

示例：

当发电机在海拔小于或等于1000m或5000m试验，而在海拔5000m运行时，发电机的温升限值见表2。

5.2.2耐电E性能

当发电机试验地点海拔与使用地点海拔不同时，应对其工频耐电压试验值进行海拔修正。工频耐

电压试验值的海拔修正为：海拔每升高100m，耐电压试验值增加1%。

示例：

当发电机在海拔小于或等于1000m或5000m试验，而在海拔5000m运行时，发电机的工频耐电压试验值见

表3,

表2温升限值单位为开尔文

海拔《1000m海拔为5000m

热分级

发电机部件测量方法热分级

130CB)155CF)180(H)130CB)155CF)180(H)

输出5000kW及以上发电机R48739380105125

的绕组ETD53789885110130

R43688875100120

输出800kW及以上但小于

5000kW发电机的绕组ETD48739380105125

注1:ETD表示埋置检温计法；R表示电阻法。

注2：输出200kW及以上但小于5000kW发电机的绕组，如用叠加法，温升限值可比电阻法高5K,

表3工频耐电压试验值

试验电压（有效值）／V

序号别

类

海拔王三1000m海拔为5000m

1定子绕组(21/N+l000)×1.421/N+l000

2转子绕组(2U0+1000)×1.42U。＋1000

注：u，.为定子额定电压；U。为转子静止时的开路电压。

5.2.3轴绝缘电阻

用1000V兆欧表在轴与端盖（或机座）间检测的绝缘电阻值应不小于50MO（如果有接地电刷，应

GB/T31140-2014

将其断开）。

5.2.4交变湿热

发电机整机或部件按GB/T126652008的规定经6个周期的40℃高温交变湿热试验后，应满足

下列要求：

a)发电机绕组对机座和绕组相互间的绝缘电阻值应满足式(1）的要求：

R二三UN/[l000+(PN/100)]..(1)

式中：

R发电机绕组的绝缘电阻，单位为兆欧（MD.);

UN发电机绕组的额定电压，单位为伏（V);

PN←发电机的额定功率或额定容量，单位为千瓦（kW）或千伏安（kVA）。

b)热态下，发电机绕组对机座及绕组相互间的绝缘耐电压应能承受5.2.2规定试验电压值的

85%，历时lmin，绝缘不被击穿或无闪络。

c)发电机电镀件和化学处理件的外观质量不应低于JB/T4159中的三级要求；表面油攘外观质

量不应低于JB/T4159中的三级要求；表面油漆附着力不应低于JB/T4159中的二级要求。

d)绝缘材料、塑料等零部件不应有变形、发辑、开裂等现象。

c)发电机的转动或可活动零部件不应有卡住或影响正常运转的情况。

注2是否进行该项试验可根据实际使用环境条件由用户与制造厂协商确定。

5.2.5外壳防护等级

发电机外壳防护等级应满足风力发电机组的使用要求，并符合GB/T4942.12006的规定。

5.3变流器

5.3.1电气间醋

以空气作为绝缘介质、以海拔1000m为基准，在海拔1000m以上，电气间隙的海拔修正系数见

表4。如电气间隙达不到要求，可用冲击耐受电压来验证。

表4电气间醋修正系数表

10002000300040005000

使用地点海拔／m

相应气压／kPa90.079.570.l61.754.0

以1000m为基准1.001.131.281.461.67

电气间隙

修正系数以2000m为基准0.881.001.141.291.48

注1：表中数据见GB/T20626.l2006.

注2：产品在海拔介于表内两值之间使用时，可用线性插值法进行折算。

示例：某高原用产品以海拔1000m为基准设计，按相关高原环境条件参数等要求，选择空气最小电气间隙为

3mm，使用于海拔2000m时，产品设计的最小电气间隙应为3mmX1.13二3.39mm.

5.3.2爬电距离

在海拔1000m以上地区使用的变流器，其爬电距离应按照污染等级不小于GB7251.12005中

规定的3级选择，并不小于相应的电气间隙。

4

GB/T31140-2014

5.3.3温升限值

变流器各部位的温升限值按GB/T3859.1规定。

5.3.4电流容量

在海拔1000m以上地区，变流器电流容量按GB/T3859.2规定降低容量使用。

5.3.5绝缘电阻

变流器各带电部件与接地部件之间、以及彼此无电连接的各导电部件之间的绝缘电阻值应不小于

1Mn。绝缘电阻仅作为进行介电性能试验时的参考。

5.3.6介电性能

在海拔l000m以上地区，变流器应有足够的工频和冲击耐受电压能力。当变流器使用地点与试

验地点海拔不同时，其工频和冲击耐受电压值应进行海拔修正。海拔修正系数按表5规定。

表5工频耐受电压值和冲击耐受电压值的海捷修正系数

10002000300040005000

产品使用地点海拔／m

。1.111.251.431.672

100011.111.251.431.67

海拔修

产品试验20000.9111.111.251.43

正系数

地点海拔

30000.830.9111.111.25

K,口1

40000.770.830.911.11

50000.710.770.830.911

注1：表中数据见GB/T20626.1-2006.

注2：专门考核内绝缘的介电性能试验，试验电压值按有关产品标准的规定，不进行海拔修正。

注3：当使用地点海拔与试验地点海拔不同时，工频耐受电压值和冲击耐受值为相关产品标准的规定值与表5规

定的海拔修正系数K，的乘亨、。

注4：产品在海拔介于表内两值之间使用时，可用线性插值法进行折算。

示例：某高原用690V产品，使用地点海拔为3000m，试验地点海拔为2000m，若常规型产品标准规定的工频耐

压值为3kV，则试验电压值应为3kV×1.11=3.33kV.

5.3.7耐低温性能

变流器应具有耐受高原地区低温的能力，低温试验按GB/T2423.12008规定。试验严酷等级的

选取为：温度按表6规定选取，持续时间为72h.

低温试验后，变流器各部件应能正常使用，性能满足要求。

表6不同海拔的最低温度值

10002000300040005000

海拔Im

-35-40

-2525一45

最低温度／℃

注1：表中数据见GB/T206452006.

注2：相应海拔的最低温度亦可根据实际使用条件由制造厂与用户协商。

5

GB/T31140-2014

5.3.8交变湿热

交变湿热试验按GB/T2423.4-2008规定。试验严酷等级的选取为：高温40℃，循环次数6,

交变湿热试验后，变流器各部件应能正常使用，性能满足要求。

5.3.9外壳防护等级

变流器的外壳防护等级应满足风力发电机组的使用要求，并符合GB42082008的规定。风冷式

变流器的外壳防护等级一般不得低于IP21,

注2外壳防护等级要考虑变流器的冷却方式，根据冷却方式不同有不同的要求，具体可由用户与制造厂协商确定，

但应符合GB42082008规定。

5.3.10母线槽

变流器若采用母线槽与发电机连接，则对母线槽的要求如下：

a)电气间隙：在海拔2000m以上地区，空气绝缘型母线槽的电气间隙海拔修正系数见表4。因

体绝缘密集型母线槽的电气间隙不进行海拔修正。

b)温升限值：高原环境条件下母线槽各部位的温升限值按GB/T225802008规定。

c)介电性能：在海拔2000m以上地区，母线槽应有足够的工频和冲击耐受电压能力。当母线槽

使用地点与试验地点海拔不同时，对于空气绝缘型母线槽，其耐受电压值应进行海拔修正，海

拔修正系数按表5规定。对于团体绝缘密集型母线槽，其耐受电压值不进行海拔修正。

5.4控制系统

5.4.1电气间隙

以空气作为绝缘介质、以海拔2000m为基准，在海拔2000m以上，电气间隙的海拔修正系数见

表4。如电气间隙达不到要求，可用冲击耐受电压来验证。

5.4.2爬电距离

以海拔2000m为基准，在海拔2000m以上，控制系统爬电距离应按照污染等级不小于

GB7251.12005中规定的3级选择，并不小于相应的电气间隙。

5.4.3温升限值

高原环境条件下，控制系统各部件的温升限值应符合常规型相应产品标准规定的值。

当试验地点海拔与使用地点海拔不同时，应对其温升限值进行海拔修正。温升限值的海拔修正根

据海拔升高引起的环境温度降低值对海拔升高引起的产品温升增加值的补偿作用，由用户与制造厂协

商确定。

5.4.4介电性能

在海拔2000m以上地区，控制系统应有足够的工频耐受电压能力和冲击耐受电压能力。当控制

系统使用地点与试验地点海拔不同时，其耐受电压值应进行海拔修正。海拔修正系数按表5规定。

海拔2000m处的工频耐受电压值按表7确定，冲击耐受电压值按表8确定。

6

GB/T31140-2014

表7工频耐受电压

额定绝缘电压U,海拔2000m处的工频耐受电压（交流有效值）

vv

U,<601000

60<U,<3002000

300<U,:S二6902500

690<U,<8003000

800<U.<10003500

注z表中数据见GB7251.120050

表8冲击耐受电压

额定工作电压对地海拔2000m处的额定冲击

交流有效值

耐受电压0.2/50µ.s）优先值

最大值交流有效