NB_T 11233-2023 海上风力发电机组安全系统设计规范.docx

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1、ICS 27.180CCSFllNB中华人民共和国能源行业标准NB/T112332023海上风力发电机组安全系统设计规范Designspecificationforsafetysystemofoffshorewindturbinegeneratorsystem2023-05-26发布2023-11-26实施国家能源局发布前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14总则25保护功能要求46设计要求6附录A（规范性）安全系统功能设计流程图IO附录B（规范性）性能等级评估11参考文献13扫吗免费兑换电子书-XX.刖三本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起

2、草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由能源行业风电标准化技术委员会风电电器设备分技术委员会(NEATC1/SC6)归口。本文件起草单位：国电联合动力技术有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、中广核风电有限公司、浙江运达风电股份有限公司、北京金风科创风电设备有限公司、华锐风电科技(集团)股份有限公司、哈电风能有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、中国船舶重工集团海装风电股份有限公司、东方电气风电股份有限公司、深圳市禾望电气股份有限公司、西安热工研究院有限公司、阳光电源股份有限公司、中广核铀业发展有限公司

3、、特变电工新疆新能源股份有限公司、维谛新能源有限公司、中国质量认证中心、中国电力科学研究院有限公司、远景能源有限公司、中车永济电机有限公司、成都阜特科技股份有限公司、上海中认尚科新能源技术有限公司、清华大学、北京源清慧虹信息科技有限公司、天津天传电控设备检测有限公司、上海电气集团股份有限公司、天津瑞源电气有限公司、北京鉴衡认证中心有限公司、长沙理工大学、中国电子工程设计院有限公司。本文件主要起草人：张欣露、王峰、果岩、董健、王小丽、何先照、郑立纹、孙长亮、侯连、邓刚、黄强、徐可、吴俊辉、王媛媛、郭燕萍、周党生、余俊琴、邹荔兵、刘杰、倪远翔、赵伟、吕一航、肖杰、李阳、赵勇、吴玉杨、孟祥志、成和祥

4、、王宝安、李少飞、白亮、侯洪强、闫东淼、刘鹏、杜慧成、陈晓杰、孔令行、苗强、付小林、王鹏军、吴蔚、王海铭、王连杰、孙今英、周静、蒋皴、王帅、韩吴、尹鹏娟。本文件为首次发布。海上风力发电机组安全系统设计规范1范围本文件规定了海上风力发电机组安全系统设计的总则、保护功能要求、设计要求、测试等内容。本文件适用于水平轴海上风力发电机组（以下简称风力发电机组）安全系统设计，不包括辅助系统（如逃生、消防等）设计。1.1 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用广本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包插所有的修改单）适用

5、于本文件。GB/T2900.532001电工术语风力发电机组GB/T5226.1-2019机械电气安全机械电置设备第1部分：通用技术条件GB/T15706机械安全设计通则风险评估与风险减小GB/T16855.12018机械安全控制系统安全相关部件第1部分：设计通则GB/T16855.22015机械安全控制系统安全相关部件第2部分：确认GB/T19069失速型风力发电机组控制系统技术条件GB/T19292.1-2018金属和合金的腐蚀大气腐蚀性第1部分：分类、测定和评估GB/T20438.4-2017电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第4部分：定义和缩略语GB/T31517.1固定式海

6、上风力发电机组一设计要求NB/T31017风为发电机组主控制系统技术规范NB/T31043海上风力发电机组主控制系统技术规范NB/T31060-2014网力发电设备环境条件NB/T310942016风力人电设各海上特殊环境条件与技果要求3术语和定义GB/T2900.53200KGB/T5226.1-2019、GB/T15706、GB/H19069、GB/T20438.42017、NBT31017.NB/T31043界定的以及下列术语和定义适用工本文件。3.1安全系统safetysystem逻辑上优先于控制系统的种系统，在超过相关安全的限值后，或者控制系统不能保证风力发电机组在正常运行限值范围内

7、运行时，而采取保护行动的一种系统。1.2安全功能safetyfunction其失效后会立即造成风险增加的机器功能。1.3类别category（Cat.）控制系统的安全相关零部件在防止故障能力以及故障条件下后续行为方面的分类，它通过部件的结构布置、故障检测和（或）部件可靠性来达到。1.4失效failure产品执行所要求功能能力的终止。1.5危险失效dangerousfailure使控制系统安全相关部件(SRP/CS)有可能处于危险状态或功能丧失状态的失效。1.6系统失效systematicfailure原因确定的失效，只有对设计或制造过程、操作规程、文档或其他因素进行修改后，才有可能排除这种失效

8、。1.7共因失效commoncausefailure;CCF由单一事件引发的不同产品的失效，这些失效不互为因果。1.8风险risk伤害发生概率和伤害发生的严重程度的综合。1.9性能等级performanceIevehPL在可预期条件下，用于规定控制系统的安全相关零部件执行安全功能的离散等级。1.10所需的性能等级requiredperformancelevel;PLr每种安全功能为达到所需的风险减小所应用的性能等级。1.11平均危险失效时间meantimetodangerousfailure;MTTFP预期的危险失效平均时间。1.12诊断覆盖率diagnosticcoverage;DC诊断有效

9、性的度量，它可以是可诊断的危险失效的失效率与所有的危险失效的失效率之间的比率。1.13每小时平均危险失效概率averageprobabilityoffailurewithinonehour;PFHp每小时发生危险失效的概率。4总则4.1总体要求海上风力发电机组安全系统的设计除应满足GB/T31517.1的规定外，还应满足以下要求；a)安全系统必须独立于控制系统，逻辑优先于控制系统；b)应根据不同设计理念，由整机商对风险进行充分识别，定义所需的保护功能，见第5章；c)安全系统的设计，应保证安全功能对相应的风险有降低的作用d)在任何故障情况下，安全系统应保障保护功能的完整性，保证风力发电机组处于安

10、全状态；e)保护功能的完整性，应考虑在风力发电机组的全生命周期内获得保障D安全系统宜分等级，不同等级对应不同的保护方法：g)当安全系统被触发后，应由人工进行故障确认和复位操作。4.2环境条件4.2.1 海洋条件在不同海域使用的安全系统设备应依据NB/T310942016第4章中规定的各海域海洋条件极值提出相适应的技术要求。应综合评估海洋特殊环境条件对风力发电机组的影响，并确定是否需要接入安全系统。4.2.2 环境条件海上风力发电机组的环境条件可参照NB/T31094-2016中第4章的有关规定。4.2.3 生物条件海上风力发电机组的生物条件应符合NB/T310602014表5中4B3、4B4等

11、级要求。4. 2.4化学活性物质条件海上风力发电机组的化学活性物质条件应符合NB/T310602014表6中3Cs4、4Cs4等级要求。5. 2.5环境腐蚀性条件GB/T19292.1-2018中表C.1描述了各个分类对应的场景，CX适用于海洋环境。安全系统中直接暴露在机舱外部空气中的部件、装置、传感器等应满足防腐等级CX。6. 3硬件7. 3.1安全控制器安全控制器应符合以下要求：a）具备充分的安全设备可靠性设计理念，如采用非等效设计双通道10、具备短路和同步检测功能，采用冗余设计、强制导向型触点等；b）具备故障指示功能；c）采用符合行业风险标准和相应安全等级的安全元器件；d）复位操作应受控

12、，不应采用自复位方式；e）宜具备远程复位通道；f）应配置不间断电源供电；g）采用经认证的安全产品，如含有固件，也应经过安全认证。4.3.2输入和输出部件安全系统的输入和输出部件属于风力发电机组的关键部件，包括传感器、继电器、接触器、连接器等，对安全系统的性能都有较大的影响，设计选型时应充分考虑部件的可靠性。4.4软件安全系统的软件应考虑如下要求：a）安全系统程序宜采用模块化和结构化编程：b）安全系统程序应具备分级访问权限，宜具备读写保护功能；c）应建立规范化的软件版本可追溯机制。5保护功能要求5.1 安全系统的保护功能5.1.1 超速保护叶轮/发电机转速必须至少被不同的系统检测两次，获取至少两

13、路信息，应至少有一路速度传感器连接到安全系统。转速运行保护示意图见图1,转速控制应满足：a) 转速达到切出转速M时，控制系统应执行停机；b) 超过临界转速山，直接触发安全系统执行停机；c) 安全系统应保证风力发电机组不应超过最大过速nmo说明：Vm=切入风速；V；额定风速：VOUt切出风速：VA短期切出风速:n1最小运行转速:n,额定转速；n2-设定转速；n3一最大运行转速:n4切出转速；nA临界转速：max最大过速。图1转速运行保护示意图5.1.2 机舱振动保护传感器应处于机舱高度并偏离塔架轴线，持续不间断地测量风力发电机组轴向及纵向振动。传感器灵敏度应与主要环境条件匹配，传感器应防止外界的

14、干扰，包括未授权的人员干扰，应在风力发电机组调试过程中，完成振动传感器触发安全系统的参数设定。如振动测量值超过参数设定限值，则安全系统被触发。要求仅当复位功能触发，振动传感器触发安全系统信号才允许复位。5.1.3 过功率保护风力发电机组应配置两组相互独立的监测电能装置：变流器及电能监测模块。a)变流器测量的电能参数发送至风力发电机组控制系统：b)电能监测模块用于监测网侧的电能参数。独立于控制系统的电能监测装置可以在风力发电机组超过临界功率PA时立即触发安全系统，过功率触发限值只能通过电脑连接模块本身的调试接口或通过控制面板设定，风力发电机组控制系统不能通过Pr过载功率；PA临界功率。图2功率保

15、护示意图5.1.4 偏航超限保护偏航限位开关应独立于控制系统史用于测量偏航位置的传感器.在没有控制系统任何影响的情况下，在柔性电缆扭转达到安全限值的，偏航限位开关触发安全系统，安全系统被触发后可防止机舱进行更大程度的转动。5.1.5 急停保护急停保护是一种补充保护措施，不是降低风力发电机组风险的主要手段。急停保护装置应满足如下要求：a) 应至少在塔底和机舱各配置一个急停保护装置，并根据维护作业的空间分布及频率特点，考虑在不同维护空间增加急停保护装置；b) 任意一个急停保护装置应能够立即触发安全系统，触发急停装置的保护功能必须优先于风力发电机组所有模式下的运行功能；O急停保护装置被按下后应一直维持触发状态，直到人工释放急停保护装置。5.1.6 短路保护风力发电机组应在主电力路径上配置短路保护设备，如保护设备检测到短路情况，应迅速响应同时触发安全系统。即当变流器网侧或发电机侧发