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2024年9月18日发(作者：萧晴霞)

金风82/1500kW风力发电机组技术参数

序号

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

1.10

1.11

1.12

1.13

2.1

2.2

2.3

2.4

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

3.10

3.11

3.12

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

部件

机组数据

制造厂家/型号

额定功率

功率调节方式

叶轮直径

轮毂高度（推荐）

切入风速

额定风速

切出风速(10分钟均值)

极大风速

全场可利用率

运行温度范围

机组生存温度

设计使用寿命

叶片

制造厂家/型号

叶片材料

叶尖线速度

扫风面积

发电机

制造厂家/型号

额定功率

额定电压

额定电流

防护等级

润滑方式

润滑脂型号

额定转速及其转速范围

并网转速

绝缘等级

电机极数

电机频率范围

变流器

变流器型号

视在功率

额定输出电压

额定输出电流

输出频率变化范围

防护等级

功率因数调节

1/4额定功率

范围或采用定

2/4额定功率

变桨矩风电机

3/4额定功率

组的功率因数

额定功率

单位

m/s

年

m/s

rpm

KVA

规格

新疆金风科技股份有限公司

金风82/1500

1500

变桨变速调节

10.3

52.5 (GL IIIA)

≥95%

-30° C 至 +40° C

-40° C 至 +50° C

≥20

SINOMA40.2或类似叶片

玻璃纤维增强树脂

38.8～74.58

5324

金风科技/直驱永磁同步发电机

1580

690

660

IP23

加注润滑脂

SKF LGEP 2

17.3（9～17.3）

F级（≤150℃）

6.6～12.7

IGBT变流器

1579

690

1397

50±0.4

IP54

容性0.95～感性0.95

5.1

6.1

7.1

7.2

8.1

8.2

8.3

8.4

8.5

8.6

8.7

9.1

10.1

10.2

10.3

10.4

10.5

10.6

11.1

11.2

11.3

12.1

12.2

12.3

13.1

13.2

13.3

13.4

主轴

制造厂家

主轴承

制造厂家/型号

制动系统

主制动系统

第二制动系统

偏航系统

类型/设计

控制

偏航速度

偏航轴承形式

润滑方式

制造厂家/风速仪型号(标配)

制造厂家/风向标型号(标配)

液压单元

制造厂家/型号

控制系统

控制单元类型

主开关柜

额定频率

逆变器额定输出电流

软并网装置/类型

额定出力的功率因数

防雷保护

防雷设计标准

防雷措施

风机接地电阻

塔架

类型

轮毂高度（推荐）

表面防腐

重量

机舱（不包括叶轮和发电机）

发电机

叶片

叶轮（包含叶片、轮毂）

吉鑫

SKF/NJ28/710ECMA/VR567

SKF/BT2-8168/HA1VR602

3个叶片顺桨实现气动刹车

发电机刹车（用于维护过程）

电动机驱动/四级行星减速

主动对风/计算机控制

°/s 0.5（12分钟/圈）

外齿圈四点接触球轴承

自动加注润滑脂(FUCHS GLEITM

585K)

THIES/ 4.3519.00.141

THIES /4.3129.00.141

HAWE/A4002M10

PLC

Hz 50

A 1397

IGBT逆变

≥0.98

按照IEC61312-1995 IEC61643-1995

IEC 61024、IEC1024-I设计，符合GL

认证规范

电气防雷、叶尖防雷等

Ω ≤4

钢制锥筒（内设爬梯及防跌落保护）

m 70

喷漆防腐

Kg 11800

Kg 43600

Kg 6085

Kg 32105

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标准空气密度1.225kg/m下的静态功率曲线

风速

功率kW

m/s

26.86

90.06

183.29

323.06

518.78

779.36

1086.98

1415.55

1500.00

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

3456789122

金风82/1500kW风电机组（SINOMA40.2叶片）标准功率曲线

第 2 页

标准空气密度1.225kg/m下的机组推力系数曲线

风速

m/s

1.00062

0.82609

0.79249

0.79255

0.79258

0.73105

0.66457

0.46443

0.33928

0.26053

0.20630

0.16705

0.13779

0.11549

0.09808

0.08428

0.07314

0.06402

0.05648

1.2

1.1

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

3456789122

金风82/1500kW风电机组（SINOMA40.2叶片）推力系数曲线

第 3 页

主要材料表

部件名称

机舱底盘

轮毂

发电机动、定轴

转动轴轴承

偏航齿轮

刹车片

使用材料

QT400-18AL

SKF或FAG

42CrMo

烧结摩擦材料

材料性能

GB/T1348-88

SKF或FAG

JB/T6396-1992

JB/T3063

振动的设计标准

部位

机舱

发电机

允许振动标准

≤1.47m/s

≤1.8mm/s

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机组技术说明

3.1 总体设计方案

金风1500kW风力发电机组采用水平轴、三叶片、上风向、变速变桨距调节、直接驱动、

外转子永磁同步发电机并网的总体设计方案。

3.1.1 功率控制方式采用变速变桨矩控制，每一个叶片上有一个变桨轴承，变桨轴承连接叶片

和铸铁结构的轮毂。在额定风速以下采用变速调节，额定风速以上叶片桨距角可根据风速和功

率输出情况自动调节。

3.1.2 发电机采用多极外转子永磁同步发电机，采用直驱方式，叶轮直接同发电机转子连接。

发电机自然风冷，无需电网励磁，发电机低速运转（9～19rpm）。

3.1.3 变速恒频系统采用AC-DC-AC变流方式，将发电机发出的低频交流电经整流转变为脉动

直流电(AC/DC)，经斩波升压输出为稳定的直流电压，再经DC/AC逆变器变为与电网同频率、

同幅值、同相的交流电，最后经变压器并入电网，完成向电网输送电能的任务。随意适应50Hz、

60Hz电网，优异的并网特性及低电压穿越能力，无功调节范围宽（感性0.95～容性0.95）。

金风82/1500kW风力发电机组外形图

轮毂高度：70m

叶轮直径：82m

额定功率：1500kW

3.1.4 机组自动偏航系统能够根据风向标所提供的信号自动确定风力发电机组的方向。当风向

发生偏转时，控制系统根据风向标信号，通过减速的驱动马达使机舱自动对准风向。偏航系统

在工作时带有阻尼控制，通过优化的偏航速度，使机组偏航旋转更加平稳。

3.1.5 液压系统由液压泵站、电磁元件、蓄能器、联结管路线等组成，用于为偏航刹车系统及

转子刹车系统提供动力源。

3.1.6 自动润滑系统由润滑泵、油分配器、润滑小齿轮、润滑管路线等组成，主要用于偏航轴

承滚道及齿面的润滑。在海上型风机，变桨系统也做了自动润滑设计。

3.1.7 制动系统采用叶片顺桨实现空气制动，降低风轮转速。

3.1.8 机组机舱设计采用了人性化设计方案，工作空间较大，方便运行人员检查维修，同时还

设计了电动提升装置，方便工具及备件的提升。

3.1.9 电控系统以可编程控制器为核心，控制电路由PLC中心控制器及其功能扩展模块组成。

第 5 页

3.2 风力发电机组结构和机舱布置图

直接驱动式风力发电机组主要部件包括：叶片、轮毂、变桨系统、发电机转子、发电机

定子、偏航系统、测风系统、底座、塔架等。

1. 叶片 2. 轮毂 3. 变桨系统 4. 发电机转子 5. 发电机定子

6. 偏航系统 7. 测风系统 8. 底座 9. 塔架 10. 提升机

金风1500kW直驱风力发电机组结构

3.3 机组详细技术说明

3.3.1 叶轮

金风1500kW直驱风力发电机组的叶轮用于将空气的动能转换为叶轮的转动机械能。叶轮

的转动是在叶片的升力做用下产生的。

金风1500kW风力发电机组采用三叶片，上风向的布置形式，每个叶片有一套独立的变桨

机构，主动对叶片进行调节。叶片材料使用强化玻璃钢。叶片配备雷电保护系统。当遭遇雷击

时，通过间隙放电器将叶片上的雷电经由塔架导入地下。每一个叶片上有一个变桨轴承，变桨

轴承连接叶片和铸铁结构的轮毂。叶片桨距角可根据风速和功率输出情况自动调节。风机维护

时，叶轮可通过锁定销进行锁定。叶轮与发电机动轴连接，动轴通过圆锥滚子轴承与定轴配合，

定轴固定在机舱底座上。

3.3.1.1 设计特点

a) 功率调节采用变速变桨矩控制。在额定功率点之前，通过调节叶轮转速调节输出功率；

在额定功率点后，通过变桨调节输出功率，风机输出功率可保持恒定，同时变桨矩控制在风机

运行过程中能有效降低机组所受载荷。

b) 增加了结构阻尼，有效消除了叶片在高风速下运行时的有害摆振。

3.3.1.2 叶片制造工艺特点

a) 叶片成型过程中，底层为胶衣层可以和基体直接固化在一起，增加了结合力。

b) 采用镜面模具技术，提高了叶片表面光洁度，增加了叶片的气动效率。

c) 叶片主梁采用抽真空成型，消除了大梁工艺制造过程中可能出现的缺陷，有效的保证

了产品质量，提高了叶片的刚性。

d) 叶片制造采用真空吸注工艺。

e) 采用航空平衡技术，每组叶片的重量互差控制在0.1%以下，重心互差在10mm以内，

使风轮在转动时的不平衡度达到最小。

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f) 采用精密的定位工装，保证螺栓孔之间的位置精度。

3.3.1.3 叶片选材

a) 结构胶，选用特殊结构胶，各项性能指标的要求都比较高。玻璃布及纤维和胶都是经

过大量的性能实验和疲劳实验后进行筛选确定的。

b) 金属件和其它零部件也都选用低温性能好，性能指标较高的材料。

3.3.1.4 叶片试验

a) 叶片经过了静、动强度和刚度度、频率试验和测试。

b) 叶片按德国Lloyd标准结合航空产品实验技术进行了疲劳试验，寿命超过20年。

3.3.1.5 轮毂/叶片试验

轮毂采用球形结构，该结构铸造性好，材料为QT400-18AL强度较高。

3.3.2 发电机

发电机采用多极永磁同步电机，永磁励磁方式结构简单，发电机是将叶轮转动的机械动能

转换为电能的部件。金风1500kW直驱永磁同步发电机的额定功率为1580kW、额定转速19rpm、

极数88极、额定电压690V，绕组的绝缘等级 F级，防护等级为IP23、发电机重量43.6吨。

发电机由定子、转子、动定轴和其他附件构成。发电机定子由定子支架、铁芯和绕组以及

其他附件组成，转子由转子支架和永磁磁极组成。

发电机为六相输出，定子采用了分数槽，能更好的消除发电机的谐波影响，在转子磁极上

精心设计的独特排列方式使其振动、噪声更低。

独特的散热方式使发电机的温升只有60K。采用一套独特的自冷却结构将气流通过导风套

引入定子铁芯外部，当随着风速的增加，发电机功率也增大，同时产生的热量也在增加，恰好

符合发电机大功率下的冷却设计。

定子绕组材料全部采用F级以上等级的绝缘材料，温升按照B级考核。定子绕组使用高

性能聚酯亚胺绝缘树脂真空浸渍，优良的浸漆环境充分的保证了定子绕组绝缘性能。

在发电机的定子、转子上设计制造有两个方便维护人员穿越的舱门和相应的人孔。并配有

双重的机械、电气安全保障措施。

金风1500kW风力发电机是外转子型，转子位于定子的外部。由于采用这种永磁体外转子

第 7 页

结构，与同功率电励磁风力发电机相比，金风1500kW风力发电机组的电机的尺寸和外径相对

较小。下图显示了两种结构的对比。图中两种结构的气隙直径相同，功率输出相同。

金风1500kW风力机外转子直径仅仅比定子直径大了100多毫米，而电励磁电机结构高出

气隙直径很多。电机直径减小后重量减轻，易于公路运输。

金风1500kW风力发电机组电机外转子结构与内转子结构对比图

金风1500kW风力发电机采用直驱结构运转同步发电机。发电机转子被叶轮直接驱动，当

传统结构中的齿轮箱部件取消后，润滑油泄漏、噪音、齿轮箱过载和损坏的问题因而消失了，

同时也会降低用户的运行和维护成本。

3.3.2.1 金风1500kW永磁电机永磁特性说明

a) 按照发电机出口侧三相短路电流（8倍额定电流），计算短路电流产生的冲击退磁磁场

强度，按照2.5倍冲击退磁磁场强度选择永磁体的额定矫顽力值，依据额定矫顽力值，选择永

磁体材料。

b) 金风公司选择的1500kW发电机永磁体，工作点在退磁曲线的拐点之上，是拐点值得

的3-4倍。同时我们选用的是具有较高的矫顽力值的磁钢材料，具有较高的抗去磁能力，不会

造成永磁体的不可逆退磁。磁性能合格的永磁材料的内禀退磁曲线，可分为两部分。第一部分

为与H轴接近平行的平行段，第二部分为下降段，平行段与下降段相交处称为拐点。当作用于

磁体的最大退磁场与内禀（退磁）曲线交点在拐点右方时，最大退磁场消失后，磁体的磁通密

度不会下降。但是当交点在下降段（拐点之左）时，最大退磁场消失后，磁体的磁通密度会产

生不可逆下降。下面图片中Bm1为电机正常工作时磁体的磁通密度，Hm2为电机特殊状况时作

用于磁体的退磁场。电机特殊状况时磁体磁通密度由Bm1下降到Bm2，电机正常工作后磁体磁

通密度仍能恢复到Bm1。

合格产品的内禀退磁曲线

不合格永磁体的内禀曲线（出现塌肩）如下图所示，它的Br与上面图片中的Br相同。此

磁体安装于电机后，正常工作时磁体的磁通密度Bm1与上图中的Bm1相同。但是当电机出现过

载时，作用于磁体的退磁场Hm2与内禀曲线相交于下降段，造成磁体不可逆退磁。过载结束后，

内禀曲线不能恢复原状，将形成回复线与B轴相交于

此时磁体的磁通密度将下降至B'm1（<

（此回复线平行于内禀曲线平行段）。

），即出现不可逆下降现象。

第 8 页

不合格产品（出现塌肩）的内禀退磁曲线

c) 金风公司在设计发电机时，充分考虑到了特殊工况时产生的反向磁场对磁体的退磁作

用，设计上通过计算，选取的永磁磁钢各项性能参数，能保证在过载、短路、雷击时永磁体工

作点在拐点之上，永磁磁钢不会产生永久退磁现象。

d) 1500kW风机的控制系统，具有温度、过流、欠电压等多项保护功能，在非正常工况下，

风机具有比较完善、可靠的保护。

e) 生产上，我公司制订了采购永磁磁钢材料详细的订货技术标准，通过量化的技术指标，

控制材料的性能质量。

f) 永磁体的老化失磁随时间的变化呈对数曲线的规律，在寿命期内永磁体的磁衰减不超

过5%，随着时间的变化磁性能将越来越稳定。金风1500kW机组的永磁发电机在设计已经充分考

虑了余量，并在工艺上对磁钢做了稳磁处理，能够确保磁体的稳定性。同时少量的磁场减弱能

够通过电机转速地调整很容易得到补偿，机组的发电效率不会受到影响。

g) 唐任远院士研究的成果为稀土永磁电机的发展和应用提供了重要基础，解决了制约永

磁电机推广应用中可能失磁的技术难题，使稀土永磁电机的技术经济性能有显著提高，为稀

土永磁电机的产业化奠定了基础。

随着永磁材料的技术发展，永磁体的性能衰减和寿命问题可靠性已是大大提高。永磁体在

电机领域的运用也是很为广泛，应用的时间也经历了几十年了，早期的铝镍钴永磁体、铁氧体

永磁体它们的矫顽力、剩磁密度低，易产生性能波动。在20世纪60年代和80年代稀土永磁体相

继问世，它们在性能上有了优异的特性，又经过长期的发展，永磁体的热稳定性、耐腐蚀性得

到了很大的改善。同时加上电机研究开发经验的逐步成熟，使永磁电机在国防、工农业等方面

获得越来越广泛的应用。永磁体的性能衰减和寿命往往不在是永磁电机的瓶颈问题，这些是可

以通过永磁体的选用、设计以及电机的设计、控制等科技手段避免和提高的

3.3.3 制动系统

金风1500kW直接驱动风力发电机组采用三套独立的叶片变桨系统，也可在一套桨距系统

出现故障不能顺桨的情况下实现独立刹车。机械刹车安装在发电机内，加压刹车，释压松闸，

主要用于维护叶轮时将机组保持在停机位置。

3.3.4 机舱设计

机舱负责将叶轮和发电机的静态和动态载荷传递到塔架。另外，机舱罩内还有控制柜、提

第 9 页

升机、偏航系统等，外部还有测风系统。根据性质不同，机舱可分为三个部分：1）传递载荷

的铸件部分；2）供维护人员使用的工作平台；3）由玻璃纤维原料制造的壳体。

3.3.5 偏航系统

金风1500kW风力发电机组采用主动偏航对风形式。在机舱后部有两个互独立的传感器

——风速计和风向标。风向标的信号反映出风机与主风向之间有偏离，当风向持续发生变化时，

控制器根据风向标传递的信号控制叁个偏航驱动装置转动机舱对准主风向，偏离主风向的误差

在±4度内。

该系统具有以下特点：

a) 偏航轴承采用“零游隙”设计的四点接触球轴承，以增加整机的运转平稳性，增强抗

冲击载荷能力；

b) 偏航工作时，10个偏航刹车闸都加有部分刹车载荷（20bar－30bar的余压），使得偏航

过程中始终有阻尼存在，保证偏航时机舱平稳转动；

c) 采用了力矩特性较软的多极电机驱动，结合风电场的工况，可优化机组偏航转速，保

证较小的冲击；

d) 偏航刹车为液压驱动刹车，静止时偏航刹车闸将机舱牢固锁定；偏航时，刹车仍然保

持一定的余压，使偏航运动更加平稳，避免可能发生的振动现象。

e) 位于偏航电机驱动轴上的电磁刹车具有失效保护功能，在出现外部故障（如断电）时，

电磁制动系统仍能使机组的偏航系统处于可靠的锁定状态。

f) 偏航减速箱的齿轮采用渗碳淬火、磨削加工的硬齿面技术。

g) 偏航齿也采用硬齿面技术，其中外齿圈齿面采用特殊工艺，提高齿面硬度值至50HRC

以上，避免了长期运行产生磨损。

h) 偏航电机采用大功率低转速的设计方案，从而使偏航过程更加平稳。

i) 优化设计偏航控制系统，对偏航的路径选择进行智能判断，机组在风速较小的状态下，

自行解缆，避免了高风速段偏航解缆造成的发电量损失。

3.3.6 机组运行及安全系统

金风1500kW风力发电机组是全天候自动运行的设备,整个运行过程都处于严密控制之中。

其安全保护系统分三层结构：计算机系统，独立于计算机的安全链，器件本身的保护措施。在

机组发生超常振动、过速、电网异常、出现极限风速等故障时保护机组。对于电流、功率保护，

采用两套相互独立的保护机构，诸如电网电压过高，风速过大等不正常状态出现后，电控系统

会在系统恢复正常后自动复位，机组重新启动。

具体运行过程为：

第 10 页

a) 当风速持续10min（可设置）超过3m/s，风机将自动启动。叶轮转速大于9rpm／min

时并入电网。

b) 随着风速的增加，发电机的出力随之增加，当风速大于10m/s时，达到额定出力，超

出额定风速机组进行恒功率控制。

c) 当风速高于22m/s持续10min，将实现正常刹车（变桨系统控制叶片进行顺桨，转速

低于切入转速9rpm／min，风力发电机组脱网）。

d) 当风速高于25m/s并持续10s钟时，实现正常刹车。

e) 当风速高于29m/s并持续1s时，实现正常刹车。

f) 当遇到一般故障时，实现正常刹车。

g) 当遇到特定故障时，实现紧急刹车（变流器脱网，叶片以10°/s的速度顺桨）。

3.3.7 控制系统

金风1500kW风力发电机组配备的电控系统以可编程控制器为核心，控制电路是由PLC

中心控制器及其功能扩展模块组成。主要实现风力发电机正常运行控制、机组的安全保护、故

障检测及处理、运行参数的设定、数据记录显示以及人工操作，配备有多种通讯接口，能够实

现就地通讯和远程通讯。

控制系统原理图

3.3.7.1 电控系统的组成

金风1500kW风力发电机组的电气控制系统由低压电气柜、电容柜、控制柜、变流柜、水

冷柜、机舱控制柜、三套变桨柜、传感器和连接电缆等组成，电控系统包含正常运行控制、运

行状态监测和安全保护三个方面的职能。

低压电气柜：风力发电机组的主配电系统，连接发电机与电网，为风机中的各执行机构提

供电源，同时也是各执行机构的强电控制回路。

电容柜:为了保证电网的供电质量，在逆变器与电网之间设计有LC滤波回路。

控制柜：控制柜是机组可靠运行的核心，主要完成数据采集及输入、输出信号处理；逻辑

功能判定；对外围执行机构发出控制指令；与机舱柜、变桨柜通讯，接收机舱和轮箍内变桨系

统信号；与中央监控系统通讯、传递信息。

变流柜：变流系统主电路采用交－直－交结构，将发电机输出的非工频交流电通过变流柜

变换成工频交流电并入电网。

第 11 页

水冷柜：变流系统的冷却装置。

机舱控制柜：采集机舱内的各个传感器、限位开关的信号；采集并处理叶轮转速、发电机

转速、风速、温度、振动等信号。

变桨柜：实现风力发电机组的变桨控制，在额定功率以上通过控制叶片桨距角使输出功率

保持在额定状态。在停机时，调整桨叶角度，使风力发电机处于安全转速下。

正常运行控制包括机组自动启动，变流器并网，主要零部件除湿加热，机舱自动跟踪风向，

液压系统开停，散热器开停，机舱扭缆和自动解缆，电容补偿和电容滤波投切以及低于切入风

速时自动停机。

监测系统主要监测电网的电压、频率，发电机输出电流、功率、功率因数，风速，风向，

叶轮转速，发电机转速，液压系统状况，偏航系统状况，风力发电机组关键设备的温度及户外

温度等，控制器根据传感器提供的信号控制风力机组的可靠运行。

安全保护系统分三层结构：计算机系统（控制器），独立于控制器的紧急停机链和个体硬

件保护措施。微机保护涉及到风力机组整机及零部件的各个方面，紧急停机链保护用于整机严

重故障及人为需要时，个体硬件保护则主要用于发电机和各电气负载的保护。

电控系统的设计和实施结果能够满足风力发电机组无人值守、自动运行、状态控制及监测的要

求。

3.3.7.2 变流装置

金风MW级直驱永磁同步风力发电系统通过变流装置和变压器接入电网，其中变流系统

主电路采用交－直－交结构，将永磁同步风力发电机发出的能量通过变压器送入电网，

变流系统的主电路图如图所示：

变流系统主电路原理图

变流装置按照我公司永磁同步风力发电机的特点专门设计，与六相永磁同步发电机具有很

好的适应性，通过六相可控整流，有效减少或抑制了电机侧的谐波转矩脉动，同时对电机绕组

几乎没有du/dt的影响。另外，从上图可看出，变流装置主回路采用多重化并联技术，提高了

系统容量（小容量功率器件可用在大容量系统中）、减少了输出电流谐波。中间斩波升压是三

重斩波升压，起到了稳压和升压作用，适应了风机的最大风能捕获策略，即把变动的发电机输

出电压，与整流回路一起最终稳定在DC-Link电压设定值附近，使DC-Link电压稳定在逆变

环节所需的直流电压上。DC/AC变换部分采用两重逆变策略，通过采用先进的PWM脉宽调

制技术，有效减少了输出谐波（THD％<3%）、提高了系统容量。通过控制上的优化，使电压

闪变指标在国际技术标准允许范围之内。

第 12 页

随着风电机组生产制造技术的进步及风电在电网总装机容量中所占比例的提高，目前风电

发达国家出台的风电并网导则都对风电场提出了更高的要求：在规定的故障及电网电压跌落期

间，保证一定时间范围内风电场能够连续运行而不脱离电网，甚至要求风电场在电网故障发生

后发出无功功率参与电网的电压控制。也就是要求风电场具有低电压穿越(Low Voltage

Ride-Through，LVRT)功能。

下图所示为金风科技1.5MW 永磁直驱风电机组LVRT 功能的具体要求。阴影部分表示风

电机组在此范围内不能脱离系统，当风电机组端电压跌落到额定电压的15%时，要求风电机组

能够维持运行0.2s，端电压在其额定电压的80%及以上时要求风电机组能够维持运行。

金风1.5MW 永磁直驱风电机组LVRT的要求

风电场的LVRT 功能主要由所选用机组的运行特性决定，在风电场安排的动态无功补偿

装置也会起到一定的作用。金风1.5MW 永磁直驱风电机组可以实现两种控制模式下的低电压

穿越功能，一种控制方式是在系统故障时保持并网状态，但与系统无能量交换，当系统正常后

风电机组可以迅速恢复原发电状态，保持系统平衡；另外一种控制方式是在系统故障期间保持

风电机组输出电流，电流控制在1.5倍的原发电状态电流并且小于1.1倍风机额定电流(取决于故

障前的运行状态)，功率因数不变。默认的控制方式为后一种控制。

3.3.7.3 变桨系统

变桨驱动原理图

第 13 页

变桨电控系统主电路采用交流-----直流----交流回路，变桨电机采用交流异步电机。变桨速

率或变桨电机转速的调节，采用闭环频率控制。相比采用直流电机调速的变桨控制系统，在保

证调速性能的前提下，避免了直流电机存在碳刷容易磨损，维护工作量大、成本增加的缺点。

变桨传动采用齿形带传动，变桨平稳，无需润滑，结构简单，寿命长。

每个叶片的变桨控制柜，都配备一套由超级电容组成的备用电源，超级电容储备的能量，

在保证变桨控制柜内部电路正常工作的前提下，足以使叶片以10°/s的速率，从0°顺桨到

90°三次。当来自滑环的电网电压掉电时，备用电源直接给变桨控制系统供电，仍可保证整套

变桨电控系统正常工作。当超级电容电压低于软件设定值，主控在控制风机停机的同时，还会

报电网电压掉电故障。相比密封铅酸蓄电池作为备用电源的变桨系统，采用超级电容的变桨系

统具有下列优点：

a) 充电电流大，充电时间短；

b) 交流变直流的整流模块同时作为充电器，无须再单独配置充放电管理电路；

c) 超级电容的容量随使用年限的增加，减小非常小。

d) 寿命长；

e) 无须维护；

f) 体积小，重量轻等优点。

变桨系统

3.3.8 SCADA监控系统

风力发电机组监控系统通常分为中央监控系统（指通过风电场通讯光缆在风电场监控室

实现的监控系统）和远程监控系统（指通过Internet实现的监控系统）。中央监控系统由就

地通讯网络、监控计算机、保护装置、中央监控软件等组成。功能主要是为了利于风电厂人员

集中管理和控制风机。远程监控系统由中央监控计算机、网络设备（路由器、交换机、ADSL

（Asymmetrical Digital Subscriber Loop, 非对称数字用户环线）设备、CDMA模块）、数据

传输介质（电话线、无线网络、Internet）、远程监控计算机、保护系统、远程监控软件组成。

功能主要是为了让远程用户实时查看风机运行状况、历史资料等。

金风科技作为国内最大的风机制造商，针对国产风机已经拥有了功能完善的风力发电机中

央监控软件及远程监控软件。

金风科技于2006年开发完成金风SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，数

据采集与监视控制系统)系统，该系统可实时对多个电场、多种机型实现远程数据采集和监控。

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监视控制系

第 14 页

统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数

据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设

备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功

能。

金风SCADA系统就是风电行业数据采集及监控系统，它的核心是风机中央监控系统及远程

监控系统。对于处在风力发电产业不同层次的机构，包括设计研发部门、制造商、运营商、维

护部门、投资商等，满足他们对于风力发电机的运行信息的不同需求，提供多样的信息表现方

式。

金风 SCADA整体结构图如下所示：

SCADA整体结构图

3.3.8.1 金风SCADA系统划分

根据SCADA系统总体结构，系统划分为以下几个部分：

1. SCADA前置适配器 protocol adapter（协议规约转换，数据缓存，数据预处理）

2. SCADA中央监控系统 Central control system（风机就地中央监控系统）

3. SCADA远程监控系统 Remote control system（风机监控，状态监测，载荷检测，

功率检测，电网监测，气象数据及分析图表）

4. SCADA代理服务器 Proxy server（电场实时数据远传，分析数据同步，远程访问

代理）

5. SCADA远程数据中心Remote data center（电场通讯，电场实时及分析数据汇集，

数据集市）

3.3.8.1.1 SCADA前置服务（parkservice）

前置服务（parkservice）以WINDOWS服务的形式运行在WINDOWS操作系统下,主要完成与

PLC的通讯，对中控和SCADA提供数据接口，对数据的采集分主要信息和其它信息的采集，主

要信息循环采集，采集的数据保存在内存，供中控和SCADA调用，其它信息提供数据采集接口，

当中控或SCADA要此数据时，采集数据，返回采集的数据。

3.3.8.1.2 SCADA中央监控系统（Central control system）：

金风中央监控使用数据库实现数据存储。通过实现各个风机主轮训(Main data)方式实现

风机数据的实时显示。通过实现各个风机单独查询方式获得选定风机的实时详细状态显示。通

过实现命令下达方式实现对选定风机的就地控制。

第 15 页

由于系统是就地控制系统。所以是一个相对独立的自动化监控系统。它通过与风机适配器

的结合获得风机的各实时数据并选择存入数据库中。通过分析处理、显示、统计等一系列的过

程来完成对风电厂各个风机的自动化监控。

➢ 完全独立的、可追溯的、透明的操作，用户可订制监测内容，控制内容、记录和报告内容；

➢ 针对风机制造商、风电场开发商、风电场运营商和风电场的业主和投资商的不同需要，可

以方便的定制软件功能；

➢ 统一的图形界面为用户显示他们所有的风机；

➢ 统一生产报表格式为用户所有的风机；

➢ 电网、变电所单元监测，控制风电场的电力系统；

➢ 气象监测单元是一个独立的风速、气象参数的监测和分析；

➢ 提供风力发电机组状态检测数据，通过信息分析实现风力发电机组预测性维护；

➢ 提供风力发电机组的载荷检测数据，实现风力发电机组各部件的寿命预测；

系统定义了各类参数的灵活查询及统计的机制，可以根据用户的不同需求进行合理、简洁

的设置及统计。方便了各类不同用户的风机数据的编辑、分析、诊断的需求。

就地通讯网络是通过电缆、光缆等介质将风机进行物理连接，对于介质的选择依据风电场

的地理环境、风机的数量、风机之间的距离、风机与中央监控室的距离、项目的投资以及对通

讯速率的基本要求制定(推荐以单模光缆为传输介质)。网络结构支持链形、星形、树形等结构。

具体的连接方式需要确定风机的排布位置、及结合现场施工的便捷性制定。同时给业主提供详

细的光缆铺设、光纤熔接技术文件。监控系统结构如图所示。

监控系统结构图

3.3.8.1.3 SCADA中央监控软件

金风SCADA中央监控系统软件是风电厂人员监测、控制风机，获取风机数据的平台。

金风科技针对业主的普遍要求，开发设计了适应多种不同协议风机的中央监控软件，包括以下

主要功能：

3.3.8.1.3.1 监测功能

可以实时监测风机的运行状态，包括：风速、功率、叶轮转速、电机转速、发电量、发电

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时间、外部功率、小风停机时间、小风故障时间、标准运行时间、总维护时间、偏航角、环境

变量、风向角、发电机温度、总发电时间、总维护时间、无功电度＋、总发电量、通电时间、

总故障时间、无功电度－、消耗电量、风可利用时间、待机时间、小风停机时间、小风故障时

间、定期检修时间、外部故障时间、标准运行小时、机舱温度、风向角、偏航角度、A相电压、

A相电流、B相电压、B相电流、C相电压、C相电流等状态量。同时可以对全场进行监控，

主页面里可以直接显示每台风机的当前状态（正常、风机故障、通讯故障），每台风机的当前

数据（出力、风速），如图所示：

监控软件主页面图

3.3.8.1.3.2 控制功能

a) 集中控制风电厂所有风机的开机、停机、复位、偏航。

b) 单独控制某台风机的开机、停机、复位、偏航等风机相关操作。

3.3.8.1.3.3 记录存储功能

a) 运行数据的存储，包括：主要信息时间、风机状态、风速、有功功率、电机发电量、

电机发电量时间、叶轮转速、发电机转速、偏航角度、系统压力、叶间压力、风向角、机舱温

度、A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流、功率因数、无功电度等．以

数据库文件方式进行存储，每台风机每天生成一个文件。

b) 故障存储，每次风机出现故障时，都会进行记录。记录的内容包括：故障发生时间，

事件名称，存储方式以数据库文件进行存储。

以上数据具备打印功能，可以直接连接打印机打印出来。

3.3.8.1.3.4 报警功能

a) 声音报警：当风机出现故障时，触发声音保警或语音保警．值班人员可根据报警声来

得知现场风机发生故障，进行及时处理．

b) 手机短信报警：通过配置短信模块，当风机出现故障时，可以通过相应的短信发送，

将故障信息发送到定制的手机上，此功能可在有移动信号的任何地域使用。

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3.3.8.1.3.5 权限设置（保护）功能

系统采用了先进、简便的用户组、用户权限自定义功能完成系统功能权限的自定义与保

护。用户可根据不同的操作需要定义含有不同权限的用户组后添加属于此用户组的用户，系统

会根据登陆用户所含有的不同权限检索相应的功能。此功能类似与Windows操作系统中的用

户组与用户的关系。操作简便、拥有较强的系统保护功能。

3.3.8.1.3.6 图形绘制功能

可以绘制每台风机的功率曲线、风速趋势图、关系对比图、风玫瑰图、风速－时间曲线。

数据可以导出。同时在同一个坐标系中，可以显示该风机的具体采集数据，便于对比。

3.3.8.1.3.7 报表功能

可以对单台或分组风机进行分时段报表、日报表、月报表、年报表的统计。报表内容包括：

发电量、发电时间、维护时间、故障时间、可利用率、平均风速、最大风速、平均功率、最大

功率、标准运行小时。

3.3.8.1.3.8 打印功能

可以将以下数据进行打印：

a) 历史运行数据

b) 故障记录

c）风机时段数据统计

d）风机日数据统计

e）风机月数据统计

3.3.8.1.3.9 系统日志、风机控制命令日志功能

系统日志记录功能可以记录用户登陆以及具体的操作日志，便于管理人员查询值班人员查

询操作记录。

风机控制命令日志功能可以查询现场操作人员对风机的控制、发送命令的具体操作记录。

可以用于更加规范化的管理现场值班人员针对风机的各项操作。

3.3.8.1.3.10 风机参数设置功能

在需要调整风机内部参数设置值时，可直接通过中央监控系统软件使用此功能进行取值与

设置操作，而无需在到现场风机内部调整了。

3.3.8.1.3.11 风机校时功能

在需要调整风机内部时钟时，可以在中央监控系统软件中使用风机校时功能进行校对时钟，进

行校对时，系统将根据中央监控系统计算机时间进行对选定风机进行校时。使得电场所有风机

能够达到时钟同步。

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中央监控系统可以采用VPN方式，使用远程客户端实现远程控制风机运行。

中央监控系统有中英文两种版本。

3.3.8.1.4 SCADA远程监控系统

金风科技根据电力行业远程数据监控要求，确保数据的安全性，可以采用电力专网为传输

介质。如果配有完善的网络路由器及防火墙，也可通过光纤、ISDN、ADSL、CDMA、GPRS

等上Internet，通过VPN实现远程监控。使远程监控机成为就地网络中一台客户端，具备现场

风机远程监控功能，软件系统管理人员可以通过权限设置，来确定远程客户具备权限（特别是

对控制权限的约定），从而实现远程监测（监控）。远程监控示意图如下：

远程监控系统示意图

3.3.8.1.5 SCADA远程监控软件

因为远程监控端安装系统与中央监控端完成一样，并通过VPN实现网络连接，远程监控系统

具有与中央监控完全一样的功能（注：建议系统管理员将其控制功能关闭）。

3.3.8.1.6 SCADA代理服务器（Proxy server）：

电场代理服务器主要完成电场实时数据的发送、分析数据结果的存储、远程访问代理

(remote access proxy)等功能。它一方面通过电场内部局域网络与前置适配器和中控系统交

互，另一方面与之相联的外网通讯设备（如CDMA/GPRS、宽带路由器、MODEM）与互联网或专

线网络相联，通过互联网将风电场和风电机组的数据实时及各系统分析结果传送到远程数据中

心。

在设计系统数据通讯方案中，主要需要考虑数据通讯的易实现性和通讯的效率问题。为了

降低风电机组的监测数据接入远程监控中心的网络通讯技术的难度，更好的适应风电企业的实

际情况，我们采用两种不同方式分别传输实时数据及分析数据。

➢ 实时数据传输：由于远程监控的时效性要求不高，实时数据传输时，可以通过参数设置及

数据过滤，只发送间隔时段的最新瞬态数据。

➢ 分析数据同步：为满足电场及远程分析数据结果的一致性要求，我们在分析数据的传输上

直接利用了数据库系统的分布式同步功能，它除了能简化系统实现外，还同时实现了很多

分析数据的增量发送，减少了通信量。

代理服务器还兼负着远程WEB用户的访问代理及远程维护的通道等工作。它通过路由及

NAT映射，使外部网络与内部网络的某些可访问设备搭接通道。

3.3.8.1.7 SCADA远程数据中心：

远程数据中心是一个应用服务程序由一系列中间件（middle ware）组成，它有四个主要

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工作，一是一个负责接收各电场实时数据，形成内存数据，以供WEB系统显示；二是与各电场

数据库系统同步分析结果集；三是资源定位服务，提供远程WEB访问电场时，电场动态IP定

位问题；四是将分析结果汇总到风电行业数据仓库(data warehouse )。

3.3.8.1.8 WEB发布

通过浏览器方式提供多电场的远程监视控制功能。

中国的情况是电场采用集中式管理，一般情况下电场都是上万千瓦。需要在电场建立中央

监控室，配置中央监控系统，完成风机的监视与控制。不采用远程控制方式控制风机的运行。

风机的远程控制将使用浏览器作为客户端，通过SCADA远程监控实现。

3.3.9 金风1500kW风力发电机组通讯介绍

金风1500kW风力机采用工业以太网(Ethernet)的通讯方式，风力机端通讯接口为为RJ45

电气接口。就地通讯网络是通过电缆、光缆等介质将风机进行物理连接，对于介质的选择依据

风电场的地理环境、风机的数量、风机之间的距离、风机与中央监控室的距离、项目的投资以

及对通讯速率的基本要求制定(推荐以单模光缆为传输介质)。网络结构支持链形、星形、环形

等结构。具体的连接方式需要确定风机的排布位置、及结合现场施工的便捷性制定。

一、通讯拓扑结构

1、总线型网络

总线型网络指各网络结点通过线路依次串联的网络。总线型网络的特点是组网简单，但信

息传输占用同一物理链路，信号传输速率受到限制。其网络示意图如下，如下图。

2、环型网络

环型网络是指依次将各网络结点连接后，将链路首尾结点也连接的网络。环型网络是总线

型网络的改进，它使数据传输的物理链路有2个方向，当一条链路出问题时，会启用另一条链

路，如下图。

3、星型网络

星型网络是指某一结点与其他结点均有物理链路连接的网络。星型网络的特点是主结点与

其他结点均有独立的传输链路，信息传输速率高，信息独立，保密性好，但组网复杂，成本高。

其网络示意图如下：如下图。

从网络的稳定性，布线的便捷性，成本综合考虑，推荐采用环形拓扑结构，该结构特点是

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可以防止因某台风机断电，导致后面风机数据不能上传的情况，某电厂5台兆瓦风力机通讯即

采用的是环网结构，如下图

二、光缆(光纤)选型要求

1、敷设方式：需要确定光缆采用架空还是直埋方式。架空可选ADSS型光缆，直埋可选

GYTA53型光缆。

2、光纤芯数：根据网络需要，可选用用4芯或8新光缆。

光缆芯数采用四芯时，要求按下图的方式进行布线（以某风场5台兆瓦风机为例）。

采用四芯光缆时，需要从最后一台风机处再拉一根光缆去中控室。光缆芯数采用8芯，要

求按下图的方式进行布线。

采用八芯光缆时，需要将其中的四芯从31#-> 32#->33#->35#->34#->监控室全部熔接起

来，这样将增加熔接成本，但可以节省了光缆成本。

单多模光缆：风机数量较少，排布均匀，离控制室距离近（小于2kM）可选多模光缆；

风机数量较多，排布不均匀，离控制室远（大于2kM）建议使用单模光缆。

光纤接头：需要和光纤转换器接口类型一致，通常为SC、ST、FC型接头，推荐采用是

ST型接头。

光缆预留：现场的每个通讯端（机组）都需要盘至少15m作为余量。

三、光纤以太网交换机选型技术要求

光纤以太网交换机是以太网数据传输中最重要的网络设备，该设备运行的好坏，直接影响

了网络的质量，因此设备的选型要求至关重要，建议按照以下要求进行选型：

1. 产品设计及元器件选用上满足工业现场需要。

2. 机械环境适应性（耐振动、冲击）、气候环境适应性(工作温度-35－＋75；耐腐蚀、防尘、

防水)，满足要求。

3. 符合IEEE 802.3标准、电磁安全认证、工业控制设备认证等。

4. 支持工业级环网协议，链路故障恢复时间小于300毫秒。

5. 电源为宽电压，工作电压在18VDC~36VDC，双冗余设计，有过载保护功能。

6. 安装方式采用导轨式。

7. 散热方式为无风扇外壳散热。

8. 外壳材料为高强度和金外壳。

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9. 电口自行调整直行或交叉线，可选双共或半双工。

10. 有LED灯显示电源/连接、活动状态/速率。

11. 可组成光纤链网、环网、星型网、相切环。

12. 应具备4-6个电口；2对光口，SC或ST型单模接口。点对点传输距离在20KM。

四、机组内光端机的原理及接线方式如下图。

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控制器

X002

网线

X24V 2:3

五、通讯材料

光纤以太网交换机

X0V 2:3

上一台机组光纤

下一台机组光纤

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名称

以太网端口

电源

网线

RJ45电口

24VDC

技术要求

屏蔽五类双绞线,2米

2个光口6个以太网口，单模，接头与尾纤一

致.24VDC供电，具备环网功能

风机处

光纤以太网交换机

光纤尾纤

终端盒

接头与交换机一致，单模、3米

2进16出、出尾纤、4×M6螺栓固定，螺栓间距

85×220

中央监控机

前置机

监控软件

光纤以太网交换机

主流商用机或工控机

研华 P4/2GB/80×2GB

2个光口6个以太网口，单模，接头与尾纤一致，

24VDC供电，具备环网功能。

光纤尾纤

中控处

终端盒

接头与交换机接口一致、单模、3米

2进16出、出尾纤、4×M6螺栓固定，螺栓间距

85×220

中控交换机

网线

机柜

电源

3.3.10 电网连接说明

屏蔽五类双绞线。

2米

220VAC

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风力发电机组与电网联接采用一机一变的形式，考虑经济性也可以两机一变。以组合式箱

变为多，具有安全可靠性高、技术性能先进、损耗低、安装使用方便、维护工作量小、符合环

保要求、结构简单、体积小、组合化、智能化等众多优点。送电回路由风机的进线主开关通过

四根直埋电缆与箱变低压侧相连,箱变为美式变压器，接线组别为Dyn11,简单回路如图所示：

1500Kw

风机

风机主

开关

箱变低压侧

开关

1600kVA

箱变

高压跌

落保险

线路

风力发电机与电网联接示意图

注：图中高压侧开关箱带有防雷器件

推荐电缆及箱变型号

序号名称

型号数量

备注

可调整

组合式箱变 ZS9-1600/0.69/10

低压电缆 YJV22-3*240+1*150-0.6/1 每相4根现场距离

注：根据电控系统的不同，风机的出口电压为690V，箱变的出口电压10KV或35KV。

在整个送电回路中，箱变起到变压和保护的作用，当线路和电网出现故障时，保护变压器

不被损坏。接地系统通过电控柜内的接地点用电缆连接至接地扁铁，镀锌扁铁又从风机基础环

引出两点接地，和箱变的接地系统连接成整体接地，接地电阻小于4欧。低压电缆的N线和

柜内的接地点共接，形成NPE系统。

对于风机系统的并网操作而言，因为该1500KW发电机是同步发电机，因此风机系统在

并网运行之前，需要满足一定的并网条件，这些条件是：

风电机组端电压大小等于电网电压；

风力发电机的频率等于电网的频率；

并联合闸的瞬间，风电机组与电网的回路电动势为零；

风电机组相序与电网的相序相同；

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风力发电机有固定的旋转方向，只要使发电机的输出端各相相互对应，即可保证第四条条

件得到满足。所以并网过程中主要检测前三条并网条件。

风力发电机的起动和并网过程如下：由风向传感器测出风向并使偏航控制器动作，使风力

机对准风向。同时检测风速（只要有风发电机转子就有转动，随着风速的增加励磁电流也逐步

增加，即电机端电压逐步升高），当风速超过切入风速时，通过换流器的同步并网技术和变浆

系统控制功率实现风机并网且冲击小。当电网系统及风机系统正常并且风速大于等于风机的启

动风速时，风机将启动：首先风机变浆系统控制叶片角度由停机时的顺浆状态调节至一定的角

度，使叶轮可以吸收少量的风能并慢慢提高转速，当叶轮转速到达8.5转/分钟左右时，风机

叶轮速度将不再增加，此时吸收的风能刚好克服机械摩擦阻力使叶轮维持该转速；然后风机将

启动换流器来跟踪电网电压幅值、电流幅值、电网频率及相序，在完全同步后闭合主接触器，

风机完成并网，因为此时风机的输出功率接近于零，所以对电网冲击也非常小；在闭合主接触

器后，风机通过变浆系统控制叶片角度使吸收的风能渐渐增大，风机的输出功率也将随之提高。

推荐箱变主要技术参数：

➢ 型号：ZS9-1600/0.69/10

➢ 额定电压： 0.69KV（低压）/10 KV（高压）

➢ 容量：1600KVA

➢ 联结组别：Dyn（即高压侧三角形联结，低压侧星形联结并中性点接地）

➢ 额定频率：50Hz

➢ 短路阻抗：Ud＝符合GB/T 6451-1999

➢ 空载电流:应符合GB/T 6451-1999规定

➢ 空载损耗:应符合GB/T 6451-1999规定

➢ 负载损耗:应符合GB/T 6451-1999规定

➢ 变压器工频耐压：35KV

➢ 冲击耐压：75KV

➢ 温升限制：绕组温升≤ 65K，顶层油面温升≤ 55K，同时满足GB 1094.2-1996(变压

器温升限值)、GB/T 11022-1999(高压电器设备温升限值)和GB 7251.1-1997（低压电

器设备温升限值）规定

➢ 运行噪音：距箱变本体1m处，噪音不超过50dB

➢ 调压方式：无励磁分接开关，分接范围±2×2.5%防护等级IP33。

➢ 冷却方式：ONAN（户外自然冷却，同时要满足组合式变压器相关国家标准的规定）。

➢ 防雷性能要符合相应国家标准,需要在高压侧安装避雷器。

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➢ 变压器油选用优质矿物油，箱变内配45#变压器油，油为其介电强度、粘度、着火点

及杂质含量必须符合相应国家标准，尤其是要适应使用当地最低气温标准（有必要则

要有低温加热装置）。

➢ 产品总的质量水平达到该产品相应的国家、行业标准的规定。

➢ 箱变的底座基础由箱变供货厂家提供设计方案。

➢ 产品选用的材料、基本电气元器件应满足相应国标技术要求。

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金风1500KW机组的并网特性由中国电力科学研究院进行了仿真研究，有关结论如下：

3.5 金风MW机组特性

3.5.1 对比其它机组具有以下优点：

a) 由于机械传动系统部件的减少，提高了风力发电机组的可靠性和可利用率；降低了风

力发电机组的噪音；

b) 永磁发电技术及变速恒频技术的采用提高了风电机组的效率；

c) 由于无齿轮箱，大大降低了风电场风力发电机组的运行维护成本；相比，仅是每三年

更换一次齿轮箱润滑油一项，就能节省大量费用。

d) 机械传动部件的减少降低了机械损失，提高了整机效率，Cp值在低风速段明显偏高。

e) 风机设计结构简单，变流设备、电控设备等易损件都在塔筒底部，维修非常方便。

f) 发电机在低转速下运行，损坏机率大大减小。

g) 利用变速恒频技术，可以进行无功补偿；

h) 由于减少了部件数量，使整机的生产周期大大缩短；

i) 全变流技术，电能品质获得WINDTEST认证；

j) 可以从内部进入轮毂维护变桨系统，提高了人员的安全性；

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3.5.2 对比目前国际市场上现有的直接驱动机型，具有以下优点：

a) 发电机效率高，变速范围宽（9rpm～19rpm）；

b) 永磁体外转子，励磁方式结构简单，无励磁损失；减小了传统电励磁的体积，降低了可能

发生故障。

c) 无碳刷和滑环，减少了维护量，提高了可利用率；

d) 变桨系统采用带传动，无需润滑，免维护；

e) 变桨系统采用无刷交流电机，电容作为后备电源，寿命长，免维护；

f) 变频装置采用经过验证的成熟技术，谐波分量低。

g) 机舱结构设计采用了人性化设计方案，尽可能地方便运行人员检查维修，在设计中加入爬

升助力装置(助力装置为可选件，费用单独计算)，使运行人员在维护过程中攀登梯子时变得格

外轻松。

3.5.3 对比目前国际市场上现有的双馈风电机组对电网影响，具有优势：

由于接入电网的风电装机容量的不断增加，其对电网接入品质的要求越来越严格。金风

MW风电机组带有现代变流装置，可满足上述接入电网要求。从回馈到电网的短路电流角度上

看，金风MW风电机组也能满足电网要求。金风MW风电机组的电力特性在满功率状态下被测试，

同时满足准则和FGW准则要求，也被DEWI认证。

金风1500kW风电机组采用全功率变流装置（VESTAS,GAMESA,GE,REPOWER等采用双馈风电

第 29 页

机组，双馈机组采用的不是全功率变流装置），ENERCON风电机组也是类似。这意味着永磁发

电机对电网没有任何影响，主要影响只是关系到网侧变流装置。至于所有电力系统仿真而言，

风电机组的输出特性表现为电压特性（变流装置），而独立于电源（发电机）。

金风1500kW风电机组基本运行模式为恒无功功率运行模式。

3.5.4 金风MW机组对弱电网的适应性

金风1500kW直驱永磁风电机组针对弱电网地区使用需求，特地优化了机组的电网兼容性

问题，可很好的适应弱电网可能发生的电网电压跌落，电网电压过高、、频率波动、谐波和无

功功率等等以往风机技术无法解决或很难解决的技术问题。

金风1500kW直驱永磁风电机组满足国际先进的风电场电网接入技术规范--德国准则

和FGW导则技术要求。整机系统在全功率负载试验下的测试结果证明，其电网接入特性满足了

最新准则和FGW导则技术要求，同时也被DEWI认证。

另外，从金风1500kW永磁直驱风力发电机组主回路框图如下，可看出，决定机组网接入

特性的核心部件--变流系统主电路采用交-直-交结构并将风力发电机发出的能量送入电网。其

中交－直变换部分采用六相整流器，直-直变换部分采用三重升压斩波器,（直流侧还配备了基

于PWM技术的制动单元，很好的适应了电网电压跌落状况），直-交变换部分采用两重PWM逆变

器,输出侧还配备了LC滤波装置。

金风1500kW永磁直驱风力发电机组主回路框图

结合上图，我们可总结出金风1500kW风机优越的电网接入特性如下：

a) 欠压特性

当电网交流电压从其初始值开始下降并使风机输出交流电流开始大于1.5倍起始电流或

开始大于1.1倍额定电流时，风电机组的输出功率和功率因数将为恒定。若电网电压继续降到

15%额定电压，则风机也可保持输出电流水平为小于等于1.5倍起始电流或小于等于1.1倍额

定电流，持续时间为200ms，这段时间内，风机输出功率和功率因数也将为上述恒定值。当风

机输出交流电压进一步下降并低于15%额定电压则风机将停机。如果交流电压降到5%额定电压

以下，则风机将关机。可知，金风1500kW机组对电网的各种电压跌落情况具备了很好的适应

能力。

b) 过压特性

当电网交流电压从其初始值开始上升时，风电机组的输出功率和功率因数将为恒定。如果

风机输出交流电压开始超过106%倍额定电压（或升到110%额定电压以上，这可通过风机PLC

调节，看实际需要而定）风力发电机组电流将减少到零，但是当电压开始小于电压的上述上限

值则风机交流电流即将恢复。当风机输出交流电压超过该电压上限风机将停机。

第 30 页

c) 频率特性

可调的有功功率输出（可限制的功率梯度，可限制的最大有功输出），即根据电网要求，

调节频率变动范围为47.5 ～ 51.5 Hz之间，在此使风机停机的频率限制（一般是±1%，即

49.5～50.5）可根据不同电网的要求而不同（可调节）。

d) 功率因数调节特性

金风1500kW风电机组根据电网对无功功率的要求可任意调节其输出输入无功功率。一般

其功率因数调节范围为感性0.95～容性0.95,根据电网情况的不同而不同。

e) 短路特性

金风MW机组在电网短路状态下只有1.5～2.5倍的额定扭矩，大大低于感应电机（包括双

馈电机）的7～9倍，很大程度上增强了风机的电网故障跨越能力。

f) 谐波特性

从上图可知，金风MW风机对谐波的控制采用了多环节（整流、斩波、逆变、滤波器环节

都有对谐波的抑制策略）、并联多重化（三重整流、双重逆变技术）控制策略，降低THD%<3%

以下，很大程度上优化了机组的电网接入性能。

总之，通过整机、变桨、斩波升压、逆变单元、制动单元的协调控制，增强了与各种电网

的兼容性，具有全范围内的无功功率调节能力和对电网电压的支撑能力, 可适应更宽范围内的

电网电压变化和电网频率变化，输出电压闪变指标也很低。

在逆变器出口，风机系统有一个“网侧主开关”，其整定值与系统故障整定值如下：

参数默认值单位

网侧主开关设置

过流（反时限）

速断

主控系统设置

低电压保护

高电压保护

低频率保护

高频率保护

延迟时间

短路电流 (可控)

1520A 2秒

2400A

90%

110%

49.6

50.4

0.1

1600

注：如因机组硬件升级，以实际为准。

3.5.5 机组专项设计

3.5.5.1 人员安全设施

a) 塔架内设置爬梯直通塔顶机舱，并设置跌落保护装置；

b) 每隔20米设置一层休息平台；

第 31 页

c) 考虑维护的安全性，设置风轮和偏航锁定装置；

d) 在偏航、风轮、机舱等处设置安全带卡头的固定装置；

e) 塔架爬梯设置助力装置(助力装置为可选件，费用单独计算)。

3.5.5.2 对国内风资源的适应性

为了确定风力发电机组的设计参数，我们对国内风资源状况进行了调查分析。调查情况简

要说明如下：

a) 新疆达坂城气象站多年测得10米高度处年平均风速6.4m/s。

b) 内蒙辉腾锡勒风电场根据1994年3月～1995年2月1日测风数据的整理分析，该地

区风场10米高度处年平均风速为7.23m/s。

c) 浙江大多数海岛的年平均风速在6m／s左右，离大陆较远的海岛其年平均风速可达

7～8m／s，沿海地区的年平均风速在5m／s以上，而内陆地区则在3m／s左右，千米

以上的高山的年平均风速也有6m／s以上。

d) 吉林通榆地区40米高度处年平均风速为7.236m/s。

e) 黑龙江北部和东南部山区的适宜位置，年平均风速分别高达6.0～7.0m／s和7.0～9.0m

／s以上。

f) 福建平潭风电场附近幸福洋测站10m高度处年平均风速为7.7m/s。

g) 湖北齐跃山实测的风速资料(1997年3月～2000年3月)表明，10米高度处年平均风速

为7.1m／s。

h) 广东南澳果老山测站实测资料，年平均风速为10.3m/s；大王山测站实测资料，年平均

风速为9.4m／s。

3.5.5. 3 设计等级

IEC61400-1定义了四种风力机设计等级，以适应于不同的风区，见下表。

风力机设计等级分类

风力机等级

ref

(m/s)

ave

(m/s)

A I

(-)

a(-)

B I

(-)

Ⅰ

0.18

0.16

Ⅱ

42.5

8.5

0.18

0.16

Ⅲ

37.5

7.5

0.18

0.16

Ⅳ

0.18

0.16

由设计者

自定

第 32 页

a(-) 3 3

3 3

表中：

ref

是轮毂高度处多年平均最大风速，

ave

是轮毂高度处年平均风速，

A是按照较高的湍流强度设计的等级，

B是按照较低的湍流强度设计的等级，

是风速为15 m/s时的湍流强度，

a是计算正常湍流模型时用的斜率值，

S是由设计者自定的等级。

根据对国内风资源情况的调查，选择风力发电机组的设计等级为IECⅢ类设计等级，选择

原因如下：

IECⅢ类对应轮毂高度处年平均风速为7.5 m/s，折算到10米高度处年平均风速时，风速

与高度的关系为：

VV

(



)

若

取10m高度处风速，

取70m高度处风速，α取0.16，则

VV

(



)V

7

0.16

1.365V

取

为7.5m/s，则

为5.49m/s

这意味着，如果取轮毂中心的高度为70m，按IECⅢ类标准折算出10m高度处年平均风

速为5.49m/s，可以在全国大部分地区安全正常运行。

②IECⅢ类对应抗最大风速为多年平均最大风速的1.4倍，即37.5×1.4=52.5 m/s（轮毂高度

处3s均值）。

3.5.5.4 防雷保护

实际上，对于处于旷野之中高耸物体，无论怎么样防护，都不可能完全避免雷击。因此，

对于风力发电机组的防雷来说，应该把重点放在遭受雷击时如何迅速将雷电流引入大地，尽可

能地减少由雷电导入设备的电流，最大限度地保障设备和人员的安全，使损失降低到最小的程

度。金风1500kW风力发电机组的防雷系统就是遵循这一原则而设计的，从叶尖到机组基础，

各部分均采用了严密的防雷击保护措施，防雷按照IEC61024标准所规定的I级保护等级要求，

第 33 页

参照执行IEC 61400-24、DIN VDE 0127、GB50057-1994等标准。

风机防雷系统图

金风1500kW风力发电机组的防雷系统，根据相应的防雷标准，我们将风力发电系统的

内外部分分了多个电磁兼容性防雷保护区。其中，在机舱、塔身和主控室内外可以分为LPZ0、

LPZ1和LPZ2三个区（如图）。针对不同防雷区域采取有效的防护手段，主要包括雷电接受和

传导系统、过电压保护和等电位连接等措施，这些都充分考虑了雷电的特点而设计，实践证明

这一方法简单而有效。

3.5.5.4.1 雷电接受和传导系统

作为风力发电机组中位置最高的部件，叶片是雷电袭击的首要目标，同时叶片又是风力发

电机组中最昂贵的部件，因此叶片的防雷击保护至关重要。研究结果表明叶片的完全绝缘不能

降低被雷击的风险而只能增加受损伤的程度，还有，在很多情况下雷击的位置在叶尖的背面。

根据IEC61400-24《风力发电机组防雷击保护》标准的要求，对叶片进行防雷击设计。在

叶片叶尖部位安装一个金属接闪器，用77mm

铜质电缆导线把叶尖接闪器和轮毂部位的防雷

引下线可靠地连接。

叶片防雷击系统示意图

按IEC61400-24标准的推荐值，如风力发电机组要达到一级防雷击保护要求，则叶片防雷

击铜质电缆导线截面积最小为50mm

，因此，本设计可以满足要求。

a) 在叶片内部，雷电传导部分将雷电从接闪器导入叶片根部的金属法兰，通过轮毂传

至机舱。

b) 机舱底板与上段塔架之间、塔架各段之间塔架除本身螺栓连接之外还增加了导体连

接。

c) 在机舱的后部还有一个避雷针，在遭受雷击的情况下将雷电流通过接地电缆传到机

舱底座，避免雷电流沿传动系统的传导。

d) 机舱底座为球墨铸铁件，机舱内的零部件都通过接地线与之相连，接地线尽可能地

短直。雷电流通过塔架和铜缆经基础接地传到大地中(右图)。

e) 机组的接地按照GL规范设计，符合IEC61024-1或GB50057-1994的规定，采用平均

直径大于10米的接地圆环，单台机组的接地供频电阻≤4Ω，多台机组的接地进行互连。

第 34 页

这样通过延伸机组的接地网进一步降低接地电阻，使雷电流迅速流散入大地而不产生危

险的过电压。

3.5.5.4.2 过压保护和等电位系统

金风1500kW风力发电机组的防雷系统中所采取的过压保护和等电位连接措施根据

IEC61024、61312和61400和国标GB50057-1994的相关规定，在不同的保护区的交界处，通

过防雷及电涌保护器对有源线路（包括电源线、数据线、测控线等）进行等电位连接。

为了预防雷电效应，对处在机舱内的金属设备如：金属结构件、金属装置、电气装置、通

讯装置和外来的导体在靠近地面处作了等电位连接，连接母线与接地装置连接。

汇集到机舱底座的雷电流，传送到塔架，由塔架本体将雷电流传输到底部，并通过两个接

入点传输到接地网。

3.5.5.4.3 隔离保护

对于容易受到雷电感应过电压损害的控制系统，金风1500kW风力发电机组采取了更加严

密的隔离保护措施：

a)控制柜体采用薄钢板制成，具有良好的屏蔽作用；

b)控制电源采用隔离变压器进行隔离；

c)各传感器和计算机输入端口采用光隔或压敏电阻进行隔离抗干扰保护。

d)电缆在敷设时采取了良好的屏蔽处理。

3.5.5.5 防腐保护

恶劣的环境条件和超常的使用寿命，对风力发电机组零部件的防腐提出了较高的要求，而

长岛风电场四面环海，在这种腐蚀性气候条件下，机组的防腐更有其特殊的要求。腐蚀不仅影

响到机组设备的美观和运行维护，严重情况下会影响到结构的强度，引发设备安全问题。

金风公司在总结以往的工程经验的基础上，按照GB/T 14091-1993《机械工业产品环境参

数分类及其严酷程度分级》标准的要求进行防腐处理。具体采取如下技术措施：

a) 电气设备：电气控制柜体采用IP44以上的外壳防护等级，采用优质密封材料和合理的

结构设计；柜体内增设防潮加热器；通过选取优质材料保证爬电距离等一系列措施提高电气设

备在腐蚀条件下的性能。

b) 标准件：所有标准件采用锌铬膜（达克罗）涂层防腐。达克罗涂层由重叠在一起的独

立锌片、铬酸聚合物单元组成，抗腐蚀能力极佳。经试验，达克罗涂层在经过了一百小时的盐

雾试验后，才被腐蚀掉一微米。比传统的表面镀锌处理工艺，工件的耐蚀性提高了七至十倍。

由于工艺特点决定了达克罗在处理过程中不进行任何酸处理，也不存在电镀时的渗氢问题，加

上涂层在高温下固化，所以从工艺上保证了达克罗涂层不会存在氢脆。这使它可以被应用在抗

第 35 页

拉强度要求高的高强度零件的防腐处理。具有高渗透性、高耐气候性，高耐化学品稳定性及无

环境污染等优点，特别适用于沿海地区。

c) 金属结构件和铸件：针对海洋腐蚀地区的气候特点，金风与世界著名的防腐涂料公司

（HEMPEL）共同制定了如下防腐方案；长岛风电场机组采用重防腐，采用国际知名品牌“海虹”

老人牌防腐漆，进行三层防腐漆的配套组合方案：底漆采用双组份环氧富锌漆，具有极强的电

化学保护能力和较高的结合力；中间漆采用双组份聚酰胺环氧漆，加入高强度耐磨剂，具有很

强的抗风沙、抗磨损能力；面漆采用双组份聚氨脂面漆，具有良好的防紫外线能力，特别适合

于沿海地区使用。

d) 机加工表面：涂抹硬膜防锈油，它是以树脂为成膜材料，加入高分子防锈添加剂并用

精制石油溶剂配成的防锈油，在金属表面成膜迅速、油膜坚固、透明而均匀，能很好地保护金

属表面不被氧化。

e) 采用防腐性能极佳的全玻璃钢机舱及防护罩。

3.5.5.6 抗低温性

对于冬季气候严寒的地区，对设备的低温性提出了很高的要求，针对这一情况，金风

1500kW采用了如下的技术措施：

a) 叶片：采用低温型叶片，适用于高、低温环境。金属材料均采用不锈钢和航空结构钢，

不锈钢材料对低温不敏感，航空结构钢采用耐低温特性较好的材料，以保证叶片低温运行要求。

叶片剖面图

b) 金属结构件：按照低温型技术规范，材料选用适应低温冷环境的钢材。对于焊接结构

件来说，对焊缝的质量提出了更高的要求，在塔架的焊接过程中，严格按照压力容器的焊接标

准及检验标准执行，从而保证了结构的低温强度。

c) 机舱内部各接合面采用密封胶密封，增加机舱的保温性。

3.5.5.7 抗高温措施

对于夏季气温高的地区，处于相对密闭空间中的风机设备周围环境温度将会升高，甚至超

出设备所要求的运行环境温度范围。

金风1500kW采用直驱永磁风力发电机，没有齿轮箱，主要的发热部件为发电机，采用自

然风冷，电机热损耗的主要部分从叠片定子铁心传导到散热筋，然后被外部的冷却气流带走；

外转子热损耗的部分被外部的冷却气流带走。

变桨控制柜内有冷却风扇，可以根据温度的升高自动启动进行通风冷却，塔架底部主控柜

及变流器等电器元件散热也是通过安装一套强制通风系统，当温度升高到设定值通风系统启动

第 36 页

进行强制循环风冷。

3.6 机组主要部件运输尺寸

机组型号

外形尺寸(mm)

叶片

叶轮(不含叶片)

机舱

发电机

上段

中段

塔架

基础环

其它附件

总重

3.7、塔架技术说明

锥形钢制塔架支撑机舱、叶轮并把机组所受的力传送到基础。塔架分段设计，用螺栓及法

兰连接。塔架与基础的连接是通过预埋在基础里的基础环进行连接的。偏航轴承通过螺栓直接

连接在塔架法兰上。控制柜、变流器及变压器安装在塔架底部。塔架内装有爬梯、爬升助力装

置(助力装置为可选件，费用单独计算)和防跌落保护装置。塔架内沿高度方向每隔一段距离有

供休息的平台。顶部平台装有进入机舱内的爬梯。塔架和机舱内部都装有照明灯。

塔架内装有动力电缆和控制电缆。控制电缆采用光纤电缆，抗干扰能力强。电缆悬挂在上

部以利于机舱偏航，并且在一个方向机舱偏航若干圈后机组能自动进行解缆。通过入门梯子和

塔架门维护人员可轻松进入到塔架顶部。

第 37 页

1500kW

重量(kg)

6085kg/片

13850kg/个

11800kg/台

44000

28276kg

43579kg

45171kg

7575kg

4211kg

128812 kg

长40.2m

φ3730，高4875

4100×3900×4160

ф4982×1490，轴长3100

ф2583xф3120x24350

ф3120xф4000x24750

ф4000xф4200x18700

ф4200×1650

下段

塔筒内电缆配置见下表：

序号电缆型号

阻燃型重型橡套软电缆

（1500V）

天然橡皮绝缘氯化聚乙

稀护套控制电缆

天然橡皮绝缘氯化聚乙

稀护套控制电缆

天然橡皮绝缘氯化聚乙

稀护套屏蔽控制电缆

DP电缆

双屏蔽以太网网线

规格单位数量

说明

（轮毂中心高70m）

单根长78m 1 ZR-YCW-1×185mm

根 12

2 KXF-3×1.5mm

根 1 单根长74m

3 KXF-5×6mm

根

1 单根长80m

KXFP-10×1.0mm

根

单根长80m

单根长82m

单根长91m

注：配置会因具体项目有所不同，此表仅供参考。

3.8、基础

3.8.1 标准基础参数

金风82/1500kW机组标准基础载荷及工程量表

轮毂高度

基础外形尺寸

挖方量（理论）

基础钢筋用量

基础钢筋型号

基础垫层混凝土用量

基础混凝土用量

第 38 页

70m

16m（直径）、3m（深度）

711m

24323 Kg

HRB335、HRB400

18.2 m

248.7 m

基础垫层混凝土标号

基础混凝土标号

3.8.2 基础技术说明

C15

C30

本项目采用基础环式的基础方案，这种方案在施工当中通过对基础环法兰位置的调节及定

位，能有效地保证施工后与塔架联接的同轴度和平面度，从而很好地控制了风力机组的整体倾

斜而导致的受力不均匀的人为的因素；本投标文件中提供的基础图纸及数据是根据所提供的简

单地质条件初步确定，具体的基础设计需根据当地的地质详勘报告做专项设计。

3.9、机组的主要部件和生产厂家

第 39 页

序号部件名称制造商

国水投资集团西安风电股份有限公司机械制造有限

机舱（包含机舱罩）公司

沁阳市锦辉玻璃钢有限公司

南京汽轮电机(集团)有限责任公司

发电机株洲南车电机股份有限公司

金风科技股份有限公司

叶片

艾尔姆玻璃纤维制品（天津）有限公司

中航（保定）惠腾风电设备有限公司

斯凯孚（大连）轴承与精密技术产品有限公司（主轴

承）

江阴吉鑫机械有限公司（主轴）

主轴（包括主轴承、联

轴节）

轮毂（含变桨机构）徐州罗特艾德回转支承有限公司（变桨轴承）

德国Freqcon（变桨传动）

偏航系统

中央监控系统

徐州罗特艾德回转支承有限公司(偏航轴承)

洛阳轴承集团技术中心有限公司（偏航轴承）

金风科技股份有限公司

金风科技股份有限公司（控制软件）

电控系统北京欧伏电器（电控柜）

芬兰VERTECO（变流器）

液压系统（含制动系统）

何威国际贸易(上海)有限公司

德国svendborg-brakes

4.6.2 风力发电机重要零部件监控和验证

重要零部件监控和验证按照《零部件订货技术文件》进行。

其主要项目如下：

第 40 页

序号监造（检验）内容厂内工地

塔架材质是否符合规定和满足技术文件要

求

焊接工艺评定是否满足规定要求

焊接材料是否符合技术文件要求

焊缝无损检测

塔架形位公差检测

塔架（依照技术文

塔架法兰面平面度和变形公差检测

件在分承包方检

塔架几何尺寸检测

制）

塔架高强度螺栓是否满足技术文件要求

塔架及其附件预组装检测

塔架喷砂除锈检测

塔架防腐层检测

塔架随机文件标识检测

包装和运输

塔架基础环土建施工

塔架吊装组对质量

材料及试验进行机械性能、球化级别、硬

度和金相组织检测

铸件的铸造要求

轮毂（依照技术文

2 件在分承包方监

制）

铸件无损探伤检测

铸件表面缺陷检测

机械加工几何尺寸、形位公差检测

安装标记检测

防腐喷砂和喷涂层质量检测

随机文件和产品标识检测

包装和运输

偏航减速器（依照

材料是否符合技术文件规定

3 技术文件在分承包轴承型号是否满足设计要求

方监制）

联接螺栓强度是否符合技术文件规定

第 41 页

√

序号监造（检验）内容厂内工地

轴、齿轮质量检测

壳体材料检测

技术参数是否满足规定要求

装配过程检测

润滑油是否满足技术文件要求

辅助装置检测

出厂试验

防腐喷砂和喷涂层质量检测

包装和运输

材料及试验进行机械性能、球化级别、硬

度和金相组织检测

铸件的铸造要求

铸件无损探伤检测

√

机舱底座（依照技

铸件表面缺陷检测

术文件在分承包方

机械加工几何尺寸、形位公差检测

监制）

安装标记检测

防腐喷砂和喷涂层质量检测

随机文件和产品标识检测

包装和运输

材料及试验进行机械性能、球化级别、硬

度和金相组织检测

轴承材质检测

热处理是否符合规定要求

偏航轴承（依照技

超声探伤检测

术文件在分承

包方监制）

机加工尺寸和形位公差检测

安装螺栓孔尺寸检测

防腐喷砂和喷涂层质量检测

随机文件和标识

包装和运输

6 叶片（依照技术文材料是否满足技术文件要求

第 42 页

序号监造（检验）内容厂内工地

件在分承包方监制造工艺是否满足规定要求

制）

叶片表面质量检测

叶片顺桨是否顺畅

装配安装尺寸检测

叶片出厂试验

叶片重量

随机文件和标识

包装和运输

材料是否符合技术文件要求

加工工艺是否符合国家标准

轴承型号是否符合技术文件要求

轴承润滑脂是否满足技术文件要求

发电机（依照技术

测温元件检测

文件在分承包方监加热元件检测

制）

发电机安装尺寸和外形尺寸检测

发电机出厂试验、指标是否满足技术文件

要求

喷砂除锈和喷涂层质量检测

随机文件和标识

包装和运输

4.6.3 生产过程检验

√

从零部件进厂检验、组装过程检验、整机检验严格按照以下文件执行：

进货检验试验 ----- 《进货检验单》 Q/JF 82/1500JY.1-2006

组装过程检验 ----- 《组装过程检验卡》 Q/JF 82/1500JY.2-2006

出厂检验 ----- 《风机总装出厂检验清单》 Q/JF 82/1500JY.3-2006

第五章、机组进场及安装

5.1、进场道路要求

第 43 页

进场道路的要求：根据是进场道路或是场内起重设备通行道而不同。场内风机间的移动，

其通行道路必须能满足主要吊装设备（如神钢7350型起重机或同类专用机械设备）的通行要

求。

风场内外的进场道路应当满足下列最低要求：

5.1.1、路面承载力:

所有道路满足每节15吨卡车通过，最大承载率为95%。

5.1.2、道路的最小直线宽度

直道: 所有进场道路至少5米宽。为满足承载起重机的通行，风场内公路的最小宽度为

10米；或者路宽为5米加一个压实肩，便于起重机的通行。

弯道：根据弯道半径适当加宽路面，见本文中的图示。

5.1.3、最大坡度:

风场内进场道路的最大道路坡度为8º，条件是路面足够坚硬和压实，并且路面材料足以

避免卡车轮子打滑。即路面坡度为14%。

如果路面坡度超过这一值，道路路面最好是混凝土或沥青。

场内道路的坡度应满足主吊的通行。

弧度超过45º的道路最大坡度不能超过5%。

5.1.4、压坡度

当认为有必要增加含水量时，再进行压坡度，压坡度不能超过2º。

5.1.5、转弯半径:

路面应考虑材料自身的特点和功能，弯道和坡道的半径必须结合起来考虑；本文中图例说

明了不同类型的转弯半径以及他们如何作用于运输塔筒和叶片的卡车。

5.2、净空高度:

为了使货物顺利通行，所有卡车都应避免高空物体的阻碍，例如桥梁和电线等。卡车的最

小净空高度为5米。所有高空物体都应做好标记，表明其离路面的高度。

5.3、排水:

良好的排水系统是建造优质道路的关键所在，横向排水系统必须比路基深，这样可以避免

被淹；横向坡度可以通过表面排水而不侵蚀路基，水一定要排干到临近地带。

注意：

第 44 页

临时车道或临时工作区域应如下施工：

移去表层土，建筑好两侧必须的排水口，然后对临时车道路段进行与风力发电场最大运输

负荷（最大前后向负荷15吨）相当的耐滚压处理。未通过耐滚压测试的路段要用可行的聚合

物料代替原有物料重新施工，直至通过耐滚压测试。

5.4、因运输叶片是部件运输中最为困难的任务，故这里以运输叶片为范例，对场内道路提出

一些要求。

45°弯曲，半径30 米，5 米宽 45° 弯曲，半径15 米，5 米宽（拐点处加

宽3.75m以上）

90°弯曲，外侧转弯半径30 米，5 米宽 90° 弯曲，半径15 米，5 米宽

内侧转弯半径为36m（拐点处需加宽3.4m）内侧转弯半径为33m

135° 弯曲，外侧转弯半径30 米，5 米宽 135° 弯曲，半径15 米，5 米宽

内侧转弯半径为28m（拐点处加宽5m）上图最右侧尺寸为36m

5.5、安装场地要求

第 45 页

适用于神钢7350履带式起重机或同类机械设备的工作尺寸（平台的倾斜度不能超过1%）；

5.5.1、方案一：考虑主起重机和辅助起重机、需要存放风机部件的空间，以及组装金风

1500kW风机叶轮所需空间；最小空间为60m×50m（距基础5米存放塔筒）；

5.5.2、方案二：考虑主起重机和辅助起重机、需要存放风机部件的空间，将塔架、机舱、

发电机吊装完毕后进行叶轮组对；最小空间为45m×35m（距基础5米存放塔筒）。

（以上方案供参考，需要根据施工情况具体调整）

5.6、安装准备

现场平整，风电机组基座施工完后回填夯实，并将基座四周平整压实，为风电机组设备的

运输、堆放和吊装施工提供足够的作业面。

风电机组设备进场，塔架、发电机、机舱和叶片运到施工现场。按吊装顺序和重近轻远的

原则在对应的基座位置处堆放，并留出起重机械的施工面。

起重机械进场试运转，将起重机械搬运到施工现场，按吊装要求组装，并对起重机械的起

升机构，变副机构，回转机构和力矩限制器进行调试和试运转，使起重机械达到正常工作状态，

然后进行60%、100%、120%试吊。

第 46 页

风机设备开箱检验。

随机专用工具、吊具清点检查。

5.7、吊装机具准备

350T履带吊1台

70T液压汽车式起重机1台

塔架专用吊具

机舱专用吊具

发电机专用吊具

风轮专用吊具

吊装钢丝绳、环形吊带、扁平吊带、风绳、手拉葫芦等

5.8、吊装顺序

安装塔架下段专用吊具→吊装电控柜→塔架下段吊装就位→螺栓紧固，拆下专用吊具→安

装塔架中段专用吊具→螺栓紧固，拆下专用吊具→安装塔架上段专用吊具→塔架上段吊装就位

→螺栓紧固，拆下专用吊具→机舱吊装就位→螺栓紧固脱钩→发电机吊装就位→螺栓紧固脱钩

→风轮组装、吊装→螺栓紧固脱钩

5.9、安装过程安全要求

以“安全第一、预防为主” 为中心，组织全体施工人员进行安全教育培训，认真学习各

种安全规程，树立施工必须安全，安全为了生产的观念，提高全员的安全意识。

搞好施工的安全建设，做好安全技术交底，落实到人，落实到岗，完善各种安全设施，抓

好现场管理，确保本工程施工安全无事故。

凡参加风电机组吊装的施工人员，必须持证上岗，熟悉风电机组的安装方法和安装程序，

严格按照施工方案进行施工，并严格按规程和规范进行操作。对进入施工现场的工作人员都必

须进行安全教育及安全技术交底，鉴定安全责任书。

在施工过程中，施工人员必须分工明确、责任明晰、统一指挥、统一行动，不得擅自离岗。

在吊装过程中，指挥信号要统一，声音清晰明亮。凡参加施工的全体人员必须熟悉此信号，

各操作岗位动作协调一致。

应正确执行总指挥的命令，做到信号传递清晰、迅速、准确。

进入施工现场必须正确佩戴安全帽，登高作业人员必须穿防滑鞋、系好安全带。

使用的工具应装在随身的工具袋内，并系上保险绳，严禁高空抛扔传递。

起重机司机必须熟悉起重机机械性能，执行规定的各项检查和保养后方可启动。

开始工作前，起重机应进行试运转，检查各机构是否正常，制动装置是否灵敏可靠。

第 47 页

吊车工作前应观察在起重机的回转范围内有无障碍物。

吊车满负荷时，应进行试吊，将重物吊起20-50厘米，检查起重机稳定性和各机构的可靠

性及绑扎的牢固性。

风电机组吊装要充分考虑风力的作用，塔架机舱发电机吊装时风速小于12M/S，风轮吊装

时风速小于8M/S。

在起吊过程中，未经现场指挥许可，不得有人在起重物下及受力索具附近停留或通过吊装

施工因故中断，必须采取措施进行处理，不得使被吊构件长时间悬空或悬空过夜。

冬季施工要根据气候情况采取可靠的防滑和防寒措施。

施工机械通过带电高压线路时，保证安全距离，必要时申请停电。

施工和生活区应注意防火和防触电事故。

5.10、质量保证措施

严格按照风电机组安装手册和施工方案进行操作，确保安装质量。

做好施工检查和工序交接记录，杜绝质量隐患。

施工操作中要做到规范操作文明施工。确保安装质量。

施工中注意对成品的保护，杜绝因吊装造成永久性缺陷。

确保吊装工程100%的合格率。

第 48 页

第 49 页

第六章、地面试验及安装调试

风机试验所要完成的试验任务必须按照《金风82/1500kW风力发电机组地面出厂试验报

告》Q/JF 82/1500JY.4-2006执行。

6.1 地面试验台介绍：

对投入正式生产的零部件进行检测，以掌握制造质量与水平的保持或改进情况，

为保证给客户提供最优的风力发电机组设备奠定坚实的基础。

对机组关键零部件的组装工艺、质量进行验证、检测。确保出厂的机组组装正确、

运转灵活、连接可靠。

发电机测试参数

序号测试项目

第 50 页

内容主要设备

绕组对机壳及绕组测量绕组的实际冷态和热态的绝缘兆欧表

相互间的绝缘电阻

耐压试验

直流电阻

空载特性的测定

温升试验

电阻

试验电压的频率为50HZ，电压波形耐压议

应尽可能接近接近正弦波。

检查电机绕组接线是否存在有虚电机测试台（是

接、接错、短路

检测发电机空载特性的测定。

一个测试系统，

由软件及硬件组

额定工作状态下绕组和铁芯的温度

成，能自动完成

各项记录及分

析）

效率和功率因素试测定效率曲线、功率因数曲线

验

电压波形畸变律的检测电压波形正弦畸变及谐波情况谐波分析仪

振动、噪声测定电机的振动、噪声水平振动仪

传动试验台的传动方案如下图所示：

试验台基本配置：进线变压器、开关柜、调速器、电动机、联轴器、减速箱、变流器、试

验控制台、试验平台及各种传感器等。如下图所示：

试验台总体采用能量回馈法：从电网过来的能量经变压器流向拖动电机一侧的逆变器--

调速装置，给拖动电机提供电能。拖动电机带动齿轮箱，然后带动被试发电机转动，发电机发

出电能。由发电机产生出来的电能再通过整流与变频反馈给拖动电机。这样，只需较少的电网

能量及较小的变压器容量，因为测试台的运转，只需要电网提供系统初始的电气耗能和机械摩

擦的损耗所需的能量。

发电机安装在一个可转动的支撑上，在转动支撑上用一个测力传感器就可以测知发电机的

转矩，同时可进一步算出功率。减速箱与发电机之间用扭矩仪测量输入转矩。

试验台系统原理图

第 51 页

6.2测试内容

电控系统电器元件的整定值设定和调整

6.3功能考核内容

整机装配完成后在地面进行电动运转试验，同时考核整机的传动系统、液压系统、偏航系

统、控制系统和安全保护系统动作的正确性和可靠性。

6.4液压系统的测试

试验项目：

➢ 液压泵电机的旋转方向；

➢ 液压系统的系统压力整定；

➢ 液压系统从零压力建压到系统压力上限值的建压时间；

➢ 液压系统因系统压力不足而再次建压的补压时间；

➢ 液压油油位传感器的功能；

➢ 系统的泄漏。

6.5偏航系统测试

试验项目：

➢ 检查四个偏航电机的动作方向的一致性；

➢ 检查机舱内控制盘面上的偏航键执行功能及偏航动作与偏航键指示方向的一致性。

➢ 检查地面控制器面板上的偏航键执行功能及偏航动作与偏航键指示方向的一致性。

➢ 风向标指示偏航方向时，机舱的偏航动作正确性。

➢ 测试偏航计数器解缆功能，检查偏航计数器解缆位置的设定。

➢ 检查偏航刹车的功能及偏航刹车体内的压力及余压。

➢ 采用压保险丝法检查四个偏航减速器的齿侧隙（0.4-0.7mm）及其方向的一致性。

➢ 计算并校核偏航减速器的偏航速度。

➢ 偏航过程中的噪声。

6.6紧急停机安全链测试

试验项目：

➢ 测试振动开关的紧急停机功能；

➢ 测试扭缆开关的紧急停机功能；

➢ 测试紧急停机键的紧急停机功能；

➢ 转速驱动模块的紧急停机功能；

➢ 测试电网掉电的紧急停机功能。

第 52 页

6.7提升机的测试

试验项目：

➢ 检查提升机动作的方向性是否正确；

➢ 起吊相当于1.5倍标称重量，检查提升机是否能正常工作，制作系统的工作性能；

➢ 测试提升机升降过程的急停按钮，检查其工作性能。

6.8电动机启动

试验项目：

➢ 发电机空载拖动的启动电流、电压和功率

➢ 表量计量的电压、电流、频率与控制器计量的电压、电流和频率值进行比较。

6.9 现场安装检查

在风机安装完成后严格按照以下文件《风机出厂检验清单》

Q/JF 77/1400JY.5-2006执行。

6.10 试运行检查

在风机完成240小时试运行后，按照《试运行检查清单》

Q/JF 82/1500JY.6-2006执行。

标准列表

7.1 整机设计标准

Germanischer Lloyd Regulations for the Certification of Wind Energy

Conversion Systems 1993

Edition,with supplement No.1, March 1994

劳埃德风能转换系统认证规程1993版及1994增补版

IEC61400-1Ed2 Wind turbine generator systems

part1:safety requirements

国际电工委员会61400-1Ed2风力发电机第一部分：安全要求

GB18451.1-2001 风力发电机组安全要求

DL/T 669-1999 风力发电场运行规程

DL/T 796-2001 风力发电场安全规范

DL/T 797-2001 风力发电场检修规程

GBJ87-85 工业企业噪声控制设计规范

第 53 页

GB3096-93 城市区域环境噪声标准

TJ36-79 工业企业设计卫生标准

7.2 主要零部件生产及检验标准

IEC 2

IEC 60034-7:1992

IEC－34

IEC439

IEC-529

IEC60034-9:1997

IEC6036

IEC61000

IEC61024-1

IEC61024-1（1990）

IEC－71

IEC－85

IEC947

ISO-2173

GB/T 11351-1989

GB/T 1184-1996

GB/T 1348-1988

GB/T 1804-2000

GB/T 10095-1988

GB/T 1184-1996

GB/T 12477-1990

GB/T 13306-1991

GB/T 13384-1992

GB/T 1348-1988

GB/T 13924-1992

GB/T 14039-1993

GB/T 14231-1993

GB/T 1591-1994

振动等级

旋转电机结构和安装型式的分类(IM代号）

旋转式设备的设计标准

低压开关设备及控制设备的装配

机罩保护程度分级标准

噪声限值

建筑物电气装置

电磁兼容性

建筑物防雷设计规范

防雷击保护

旋转式电气设备的尺寸及输出等级标准

电气设备及装置绝缘材料的分级及其在使用中热稳定性的推荐

低压开关设备及控制设备

颤动分类标准

铸件重量公差

形状和位置公差未注公差值

球墨铸铁件

一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差

渐开线圆柱齿轮精度

形状和位置公差未注公差值

低合金钢埋弧焊用焊剂

标牌

机电产品包装通用技术条件

球墨铸铁件

渐开线圆柱齿轮精度检验规范

液压系统工作介质固体颗粒污染等级代号

齿轮装置效率测定方法

低合金高强度结构钢

第 54 页

GB/T 1993-1993

GB/T 228-2002

GB/T 229-1994

GB/T 231.1-2002

GB/T 3077-1999

GB/T 3190-1996

GB/T 3274-1988

GB/T 6060.1-1997

GB/T 6391-1995

GB/T 6414-1999

GB/T 6404-1986

GB/T 770-1988

GB/T 7233-1987

GB/T 8110-1995

GB/T 8539-2000

GB/T 8542-1987

GB/T 8543-1987

GB/T 8923-1988

GB/T 9174-1988

GB/T 9439-1988

GB/T 9441-1988

GB/T 9793-1997

GB10068-2000

GB10069.3-1988

GB1032-1985

GB10854-1990

GB11347-89

GB1152

GB150-1998

GB191-2000

旋转电机冷却方法(eqv IEC 60034-6:1991)

金属材料室温拉伸试验方法

金属夏比缺口冲击试验方法

金属布氏硬度试验第一部分：试验方法

合金结构钢

零部件表面喷铝技术标准

碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带

铸件表面粗糙度比较样块铸造表面

滚动轴承额定动负荷和额定寿命

铸件尺寸公差与机械加工余量

齿轮装置噪声功率级测定方法

碳素结构钢

铸钢件超声探伤及质量评级标准

气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝

齿轮材料及热处理检验的一般规定

透平齿轮传动装置噪声声压级测量规范

验收试验中齿轮装置机械振动的测定

涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级

一般货物运输包装通用技术条件

灰铸铁件

球墨铸铁金相检验

金属和其他无机覆盖层热喷涂锌、铝及其合金

轴中心高为56mm及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值(idt IEC

60034-14:1996)

旋转电机噪声测定方法及限值噪声限值

三相异步电动机试验方法

钢结构焊缝外形尺寸

大型旋转机械振动裂度现场测量与评定

润滑油杯的技术要求

钢制压力容器

包装储运图示标志

第 55 页

GB1971-1980

GB2421-81

GB2423-81

GB3766-83

GB50010-2002

GB50150-91

GB50169-92

GB50177-92

GB50204-2002

GB755-2000

GB8916-88

GB9966.1-1998

GBJ10-89

JB/JQ 82001-90

JB/T 7528-1994

JB/T10300-2001

JB/T5000.15.1998

JB/T5077－1991

JB/T51139.1-3-94

JB/T5811-1991

JB/T5926-91

JB/T6078-92

JB/T6396-1992

JB/T6402-1992

JB/T6996-93

JB/T7323-94

JB/T7929-1999

JB/T7943.2-95

JB/ZQ4165-1997

JB4730-1994

SDJ8-79

电机线端标志与旋转方向(eqv IEC 60034-8:2002)

电工电子产品基本环境试验规程总则

电工电子产品基本环境试验规程

液压系统通用技术条件

混凝土结构设计规范

电气装置安装工程电气设备交接试验标准

接地装置施工及验收规范

电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范

混凝土结构工程施工及验收规范

旋转电机定额和性能(idt IEC 60034-1:1996)

三相异步电动机负载现场测定方法

产品使用说明书总则

基础混凝土结构设计规范

铸件质量分等通则

铸件质量评定方法

风力发电机组设计要求

无损探伤检验

通用齿轮装置型式试验方法

钳盘式制动器质量指标、试验方法、检验规则

交流低压电机成型绕组匝间绝缘试验方法及限值

震动时效工艺参数选择及技术要求

齿轮装置质量检验总则

大型合金结构钢锻件

大型齿轮,齿圈锻件

重型机械液压系统通用技术条件

风力发电机组试验方法

齿轮传动装置清洁度

润滑装置及元件检查验收规则

动平衡试验品质等级

压力容器无损检测

第 56 页

电力设备接地设计技术规程

YJZ-84 轴承钢球材料选用技术要求

7.3 企业标准

Q/JF 2CG1500.10-2006

Q/JF 2CG1500.10.1-2006

金风1500KW风力发电机组叶片技术条件

金风1500KW风力发电机组变浆减速器技术条件

Q/JF 2CG1500.10.2-2006 金风1500KW风力发电机组变浆轴承技术条件

Q/JF 2CG1500.10.3-2006 金风1500KW风力发电机组轮毂技术条件

Q/JF 2CG1500.20.2-2006

Q/JF 2CG1500.20.3-2006

Q/JF 2CG1500.20.5-2006

Q/JF 2CG1500.30. -2006

Q/JF 2CG1500.40. -2006

Q/JF 2CG1500.50. -2006

Q/JF 2CG1500.51.2-2006

Q/JF 2CG1500.51.3-2006

Q/JF 2CG1500.52.-2006

Q/JF 2CG1500.52.2-2006

Q/JF 2CG1500.52.3-2006

Q/JF 2CG1500.53 -2006

Q/JF 2CG1500.60 -2006

Q/JF 1500SM.1-2006

Q/JF 1500SM.2-2006

Q/JF 2CG1500.90.1-2006

Q/JF 2CG1500.90.2-2006

Q/JF 2CG1500.90.3-2006

Q/JF 2CG 1500.90.4-2006

Q/JF 2GY1500.1-2006

Q/JF 2GY771500.2-2006

Q/JF 2GY1500.3-2006

Q/JF 2GY1500.4-2006

Q/JF 2GY1500.5-2006

Q/JF 2GY1500.6-2006

金风1500KW风力发电机组定子主轴、转动轴技术条件

金风风力发电机组永磁磁钢技术条件

金风1500KW风力发电机组定子支架和转子支架技术条件

金风1500KW风力发电机组润滑系统技术条件

金风1500KW风力发电机组液压系统技术条件

金风1500KW风力发电机组导流罩机舱技术条件

金风1500KW风力发电机组助力提升机技术条件

金风1500KW风力发电机组提升机技术条件

金风1500KW风力发电机组偏航轴承技术条件

金风1500KW风力发电机组偏航减速器技术条件

金风1500KW风力发电机组偏航制动器技术条件

金风1500KW风力发电机组底座技术条件

金风1500KW风力发电机组塔架技术条件

金风1500KW风力发电机组安装手册

金风1500KW风力发电机组运行维护手册

金风1500KW风力发电机组变流技术文件

金风1500KW风力发电机组变桨系统技术文件

金风1500KW风力发电机组主控技术条件

金风1500KW风力发电机组动力电缆技术条件

金风1500MW系列风力发电机组机舱装配工艺文件

金风1500MW系列风力发电机组叶轮装配工艺文件

金风1500MW系列风力发电机组发电机装配工艺文件

金风1500KW系列风力发电机组发电机定子绝缘规范

金风1500KW风力发电机组定子嵌线工艺文件

金风1500KW风力发电机组定子铁芯叠压工艺

第 57 页

Q/JF 2GY1500.7-2006 金风1500KW风力发电机组电器接线工艺

Q/JF 2GY1500.8-2006 金风1500KW风力发电机组绝缘处理工艺

Q/JF 1500SM.1-2006 金风1500KW风力发电机组安装手册

Q/JF 1500SM.2-2006 金风1500KW风力发电机组调试手册

Q/JF 1500SM.3-2006 金风1500KW风力发电机组运行维护手册

Q/JF 1500SM.6-2006 金风1500KW风力发电机组主控系统使用手册

Q/JF 1500SM.7-2006 金风1500KW风力发电机组变流系统使用手册

Q/JF 1500SM.8-2006 金风1500KW风力发电机组变桨系统使用手册

Q/JF 1500SM.4-2006 金风1500KW风力发电机组远程通讯使用说明书

Q/JF 1500SM.5-2006 金风1500KW风力发电机组中央监控软

机组认证

金风1500kW机组设计认证证书/电能品质/ 噪声测量

（金风77/1500kW机组与金风82/1500kW机组的电气配置与运行参数一致,因此金风

77/1500KW机组的电能品质测试可以作为参考）

第 58 页

标准塔筒及基础招标图

第 59 页

2024年9月18日发(作者：萧晴霞)

金风82/1500kW风力发电机组技术参数

序号

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

1.10

1.11

1.12

1.13

2.1

2.2

2.3

2.4

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

3.10

3.11

3.12

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

部件

机组数据

制造厂家/型号

额定功率

功率调节方式

叶轮直径

轮毂高度（推荐）

切入风速

额定风速

切出风速(10分钟均值)

极大风速

全场可利用率

运行温度范围

机组生存温度

设计使用寿命

叶片

制造厂家/型号

叶片材料

叶尖线速度

扫风面积

发电机

制造厂家/型号

额定功率

额定电压

额定电流

防护等级

润滑方式

润滑脂型号

额定转速及其转速范围

并网转速

绝缘等级

电机极数

电机频率范围

变流器

变流器型号

视在功率

额定输出电压

额定输出电流

输出频率变化范围

防护等级

功率因数调节

1/4额定功率

范围或采用定

2/4额定功率

变桨矩风电机

3/4额定功率

组的功率因数

额定功率

单位

m/s

年

m/s

rpm

KVA

规格

新疆金风科技股份有限公司

金风82/1500

1500

变桨变速调节

10.3

52.5 (GL IIIA)

≥95%

-30° C 至 +40° C

-40° C 至 +50° C

≥20

SINOMA40.2或类似叶片

玻璃纤维增强树脂

38.8～74.58

5324

金风科技/直驱永磁同步发电机

1580

690

660

IP23

加注润滑脂

SKF LGEP 2

17.3（9～17.3）

F级（≤150℃）

6.6～12.7

IGBT变流器

1579

690

1397

50±0.4

IP54

容性0.95～感性0.95

5.1

6.1

7.1

7.2

8.1

8.2

8.3

8.4

8.5

8.6

8.7

9.1

10.1

10.2

10.3

10.4

10.5

10.6

11.1

11.2

11.3

12.1

12.2

12.3

13.1

13.2

13.3

13.4

主轴

制造厂家

主轴承

制造厂家/型号

制动系统

主制动系统

第二制动系统

偏航系统

类型/设计

控制

偏航速度

偏航轴承形式

润滑方式

制造厂家/风速仪型号(标配)

制造厂家/风向标型号(标配)

液压单元

制造厂家/型号

控制系统

控制单元类型

主开关柜

额定频率

逆变器额定输出电流

软并网装置/类型

额定出力的功率因数

防雷保护

防雷设计标准

防雷措施

风机接地电阻

塔架

类型

轮毂高度（推荐）

表面防腐

重量

机舱（不包括叶轮和发电机）

发电机

叶片

叶轮（包含叶片、轮毂）

吉鑫

SKF/NJ28/710ECMA/VR567

SKF/BT2-8168/HA1VR602

3个叶片顺桨实现气动刹车

发电机刹车（用于维护过程）

电动机驱动/四级行星减速

主动对风/计算机控制

°/s 0.5（12分钟/圈）

外齿圈四点接触球轴承

自动加注润滑脂(FUCHS GLEITM

585K)

THIES/ 4.3519.00.141

THIES /4.3129.00.141

HAWE/A4002M10

PLC

Hz 50

A 1397

IGBT逆变

≥0.98

按照IEC61312-1995 IEC61643-1995

IEC 61024、IEC1024-I设计，符合GL

认证规范

电气防雷、叶尖防雷等

Ω ≤4

钢制锥筒（内设爬梯及防跌落保护）

m 70

喷漆防腐

Kg 11800

Kg 43600

Kg 6085

Kg 32105

第 1 页

标准空气密度1.225kg/m下的静态功率曲线

风速

功率kW

m/s

26.86

90.06

183.29

323.06

518.78

779.36

1086.98

1415.55

1500.00

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

3456789122

金风82/1500kW风电机组（SINOMA40.2叶片）标准功率曲线

第 2 页

标准空气密度1.225kg/m下的机组推力系数曲线

风速

m/s

1.00062

0.82609

0.79249

0.79255

0.79258

0.73105

0.66457

0.46443

0.33928

0.26053

0.20630

0.16705

0.13779

0.11549

0.09808

0.08428

0.07314

0.06402

0.05648

1.2

1.1

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

3456789122

金风82/1500kW风电机组（SINOMA40.2叶片）推力系数曲线

第 3 页

主要材料表

部件名称

机舱底盘

轮毂

发电机动、定轴

转动轴轴承

偏航齿轮

刹车片

使用材料

QT400-18AL

SKF或FAG

42CrMo

烧结摩擦材料

材料性能

GB/T1348-88

SKF或FAG

JB/T6396-1992

JB/T3063

振动的设计标准

部位

机舱

发电机

允许振动标准

≤1.47m/s

≤1.8mm/s

第 4 页

机组技术说明

3.1 总体设计方案

金风1500kW风力发电机组采用水平轴、三叶片、上风向、变速变桨距调节、直接驱动、

外转子永磁同步发电机并网的总体设计方案。

3.1.1 功率控制方式采用变速变桨矩控制，每一个叶片上有一个变桨轴承，变桨轴承连接叶片

和铸铁结构的轮毂。在额定风速以下采用变速调节，额定风速以上叶片桨距角可根据风速和功

率输出情况自动调节。

3.1.2 发电机采用多极外转子永磁同步发电机，采用直驱方式，叶轮直接同发电机转子连接。

发电机自然风冷，无需电网励磁，发电机低速运转（9～19rpm）。

3.1.3 变速恒频系统采用AC-DC-AC变流方式，将发电机发出的低频交流电经整流转变为脉动

直流电(AC/DC)，经斩波升压输出为稳定的直流电压，再经DC/AC逆变器变为与电网同频率、

同幅值、同相的交流电，最后经变压器并入电网，完成向电网输送电能的任务。随意适应50Hz、

60Hz电网，优异的并网特性及低电压穿越能力，无功调节范围宽（感性0.95～容性0.95）。

金风82/1500kW风力发电机组外形图

轮毂高度：70m

叶轮直径：82m

额定功率：1500kW

3.1.4 机组自动偏航系统能够根据风向标所提供的信号自动确定风力发电机组的方向。当风向

发生偏转时，控制系统根据风向标信号，通过减速的驱动马达使机舱自动对准风向。偏航系统

在工作时带有阻尼控制，通过优化的偏航速度，使机组偏航旋转更加平稳。

3.1.5 液压系统由液压泵站、电磁元件、蓄能器、联结管路线等组成，用于为偏航刹车系统及

转子刹车系统提供动力源。

3.1.6 自动润滑系统由润滑泵、油分配器、润滑小齿轮、润滑管路线等组成，主要用于偏航轴

承滚道及齿面的润滑。在海上型风机，变桨系统也做了自动润滑设计。

3.1.7 制动系统采用叶片顺桨实现空气制动，降低风轮转速。

3.1.8 机组机舱设计采用了人性化设计方案，工作空间较大，方便运行人员检查维修，同时还

设计了电动提升装置，方便工具及备件的提升。

3.1.9 电控系统以可编程控制器为核心，控制电路由PLC中心控制器及其功能扩展模块组成。

第 5 页

3.2 风力发电机组结构和机舱布置图

直接驱动式风力发电机组主要部件包括：叶片、轮毂、变桨系统、发电机转子、发电机

定子、偏航系统、测风系统、底座、塔架等。

1. 叶片 2. 轮毂 3. 变桨系统 4. 发电机转子 5. 发电机定子

6. 偏航系统 7. 测风系统 8. 底座 9. 塔架 10. 提升机

金风1500kW直驱风力发电机组结构

3.3 机组详细技术说明

3.3.1 叶轮

金风1500kW直驱风力发电机组的叶轮用于将空气的动能转换为叶轮的转动机械能。叶轮

的转动是在叶片的升力做用下产生的。

金风1500kW风力发电机组采用三叶片，上风向的布置形式，每个叶片有一套独立的变桨

机构，主动对叶片进行调节。叶片材料使用强化玻璃钢。叶片配备雷电保护系统。当遭遇雷击

时，通过间隙放电器将叶片上的雷电经由塔架导入地下。每一个叶片上有一个变桨轴承，变桨

轴承连接叶片和铸铁结构的轮毂。叶片桨距角可根据风速和功率输出情况自动调节。风机维护

时，叶轮可通过锁定销进行锁定。叶轮与发电机动轴连接，动轴通过圆锥滚子轴承与定轴配合，

定轴固定在机舱底座上。

3.3.1.1 设计特点

a) 功率调节采用变速变桨矩控制。在额定功率点之前，通过调节叶轮转速调节输出功率；

在额定功率点后，通过变桨调节输出功率，风机输出功率可保持恒定，同时变桨矩控制在风机

运行过程中能有效降低机组所受载荷。

b) 增加了结构阻尼，有效消除了叶片在高风速下运行时的有害摆振。

3.3.1.2 叶片制造工艺特点

a) 叶片成型过程中，底层为胶衣层可以和基体直接固化在一起，增加了结合力。

b) 采用镜面模具技术，提高了叶片表面光洁度，增加了叶片的气动效率。

c) 叶片主梁采用抽真空成型，消除了大梁工艺制造过程中可能出现的缺陷，有效的保证

了产品质量，提高了叶片的刚性。

d) 叶片制造采用真空吸注工艺。

e) 采用航空平衡技术，每组叶片的重量互差控制在0.1%以下，重心互差在10mm以内，

使风轮在转动时的不平衡度达到最小。

第 6 页

f) 采用精密的定位工装，保证螺栓孔之间的位置精度。

3.3.1.3 叶片选材

a) 结构胶，选用特殊结构胶，各项性能指标的要求都比较高。玻璃布及纤维和胶都是经

过大量的性能实验和疲劳实验后进行筛选确定的。

b) 金属件和其它零部件也都选用低温性能好，性能指标较高的材料。

3.3.1.4 叶片试验

a) 叶片经过了静、动强度和刚度度、频率试验和测试。

b) 叶片按德国Lloyd标准结合航空产品实验技术进行了疲劳试验，寿命超过20年。

3.3.1.5 轮毂/叶片试验

轮毂采用球形结构，该结构铸造性好，材料为QT400-18AL强度较高。

3.3.2 发电机

发电机采用多极永磁同步电机，永磁励磁方式结构简单，发电机是将叶轮转动的机械动能

转换为电能的部件。金风1500kW直驱永磁同步发电机的额定功率为1580kW、额定转速19rpm、

极数88极、额定电压690V，绕组的绝缘等级 F级，防护等级为IP23、发电机重量43.6吨。

发电机由定子、转子、动定轴和其他附件构成。发电机定子由定子支架、铁芯和绕组以及

其他附件组成，转子由转子支架和永磁磁极组成。

发电机为六相输出，定子采用了分数槽，能更好的消除发电机的谐波影响，在转子磁极上

精心设计的独特排列方式使其振动、噪声更低。

独特的散热方式使发电机的温升只有60K。采用一套独特的自冷却结构将气流通过导风套

引入定子铁芯外部，当随着风速的增加，发电机功率也增大，同时产生的热量也在增加，恰好

符合发电机大功率下的冷却设计。

定子绕组材料全部采用F级以上等级的绝缘材料，温升按照B级考核。定子绕组使用高

性能聚酯亚胺绝缘树脂真空浸渍，优良的浸漆环境充分的保证了定子绕组绝缘性能。

在发电机的定子、转子上设计制造有两个方便维护人员穿越的舱门和相应的人孔。并配有

双重的机械、电气安全保障措施。

金风1500kW风力发电机是外转子型，转子位于定子的外部。由于采用这种永磁体外转子

第 7 页

结构，与同功率电励磁风力发电机相比，金风1500kW风力发电机组的电机的尺寸和外径相对

较小。下图显示了两种结构的对比。图中两种结构的气隙直径相同，功率输出相同。

金风1500kW风力机外转子直径仅仅比定子直径大了100多毫米，而电励磁电机结构高出

气隙直径很多。电机直径减小后重量减轻，易于公路运输。

金风1500kW风力发电机组电机外转子结构与内转子结构对比图

金风1500kW风力发电机采用直驱结构运转同步发电机。发电机转子被叶轮直接驱动，当

传统结构中的齿轮箱部件取消后，润滑油泄漏、噪音、齿轮箱过载和损坏的问题因而消失了，

同时也会降低用户的运行和维护成本。

3.3.2.1 金风1500kW永磁电机永磁特性说明

a) 按照发电机出口侧三相短路电流（8倍额定电流），计算短路电流产生的冲击退磁磁场

强度，按照2.5倍冲击退磁磁场强度选择永磁体的额定矫顽力值，依据额定矫顽力值，选择永

磁体材料。

b) 金风公司选择的1500kW发电机永磁体，工作点在退磁曲线的拐点之上，是拐点值得

的3-4倍。同时我们选用的是具有较高的矫顽力值的磁钢材料，具有较高的抗去磁能力，不会

造成永磁体的不可逆退磁。磁性能合格的永磁材料的内禀退磁曲线，可分为两部分。第一部分

为与H轴接近平行的平行段，第二部分为下降段，平行段与下降段相交处称为拐点。当作用于

磁体的最大退磁场与内禀（退磁）曲线交点在拐点右方时，最大退磁场消失后，磁体的磁通密

度不会下降。但是当交点在下降段（拐点之左）时，最大退磁场消失后，磁体的磁通密度会产

生不可逆下降。下面图片中Bm1为电机正常工作时磁体的磁通密度，Hm2为电机特殊状况时作

用于磁体的退磁场。电机特殊状况时磁体磁通密度由Bm1下降到Bm2，电机正常工作后磁体磁

通密度仍能恢复到Bm1。

合格产品的内禀退磁曲线

不合格永磁体的内禀曲线（出现塌肩）如下图所示，它的Br与上面图片中的Br相同。此

磁体安装于电机后，正常工作时磁体的磁通密度Bm1与上图中的Bm1相同。但是当电机出现过

载时，作用于磁体的退磁场Hm2与内禀曲线相交于下降段，造成磁体不可逆退磁。过载结束后，

内禀曲线不能恢复原状，将形成回复线与B轴相交于

此时磁体的磁通密度将下降至B'm1（<

（此回复线平行于内禀曲线平行段）。

），即出现不可逆下降现象。

第 8 页

不合格产品（出现塌肩）的内禀退磁曲线

c) 金风公司在设计发电机时，充分考虑到了特殊工况时产生的反向磁场对磁体的退磁作

用，设计上通过计算，选取的永磁磁钢各项性能参数，能保证在过载、短路、雷击时永磁体工

作点在拐点之上，永磁磁钢不会产生永久退磁现象。

d) 1500kW风机的控制系统，具有温度、过流、欠电压等多项保护功能，在非正常工况下，

风机具有比较完善、可靠的保护。

e) 生产上，我公司制订了采购永磁磁钢材料详细的订货技术标准，通过量化的技术指标，

控制材料的性能质量。

f) 永磁体的老化失磁随时间的变化呈对数曲线的规律，在寿命期内永磁体的磁衰减不超

过5%，随着时间的变化磁性能将越来越稳定。金风1500kW机组的永磁发电机在设计已经充分考

虑了余量，并在工艺上对磁钢做了稳磁处理，能够确保磁体的稳定性。同时少量的磁场减弱能

够通过电机转速地调整很容易得到补偿，机组的发电效率不会受到影响。

g) 唐任远院士研究的成果为稀土永磁电机的发展和应用提供了重要基础，解决了制约永

磁电机推广应用中可能失磁的技术难题，使稀土永磁电机的技术经济性能有显著提高，为稀

土永磁电机的产业化奠定了基础。

随着永磁材料的技术发展，永磁体的性能衰减和寿命问题可靠性已是大大提高。永磁体在

电机领域的运用也是很为广泛，应用的时间也经历了几十年了，早期的铝镍钴永磁体、铁氧体

永磁体它们的矫顽力、剩磁密度低，易产生性能波动。在20世纪60年代和80年代稀土永磁体相

继问世，它们在性能上有了优异的特性，又经过长期的发展，永磁体的热稳定性、耐腐蚀性得

到了很大的改善。同时加上电机研究开发经验的逐步成熟，使永磁电机在国防、工农业等方面

获得越来越广泛的应用。永磁体的性能衰减和寿命往往不在是永磁电机的瓶颈问题，这些是可

以通过永磁体的选用、设计以及电机的设计、控制等科技手段避免和提高的

3.3.3 制动系统

金风1500kW直接驱动风力发电机组采用三套独立的叶片变桨系统，也可在一套桨距系统

出现故障不能顺桨的情况下实现独立刹车。机械刹车安装在发电机内，加压刹车，释压松闸，

主要用于维护叶轮时将机组保持在停机位置。

3.3.4 机舱设计

机舱负责将叶轮和发电机的静态和动态载荷传递到塔架。另外，机舱罩内还有控制柜、提

第 9 页

升机、偏航系统等，外部还有测风系统。根据性质不同，机舱可分为三个部分：1）传递载荷

的铸件部分；2）供维护人员使用的工作平台；3）由玻璃纤维原料制造的壳体。

3.3.5 偏航系统

金风1500kW风力发电机组采用主动偏航对风形式。在机舱后部有两个互独立的传感器

——风速计和风向标。风向标的信号反映出风机与主风向之间有偏离，当风向持续发生变化时，

控制器根据风向标传递的信号控制叁个偏航驱动装置转动机舱对准主风向，偏离主风向的误差

在±4度内。

该系统具有以下特点：

a) 偏航轴承采用“零游隙”设计的四点接触球轴承，以增加整机的运转平稳性，增强抗

冲击载荷能力；

b) 偏航工作时，10个偏航刹车闸都加有部分刹车载荷（20bar－30bar的余压），使得偏航

过程中始终有阻尼存在，保证偏航时机舱平稳转动；

c) 采用了力矩特性较软的多极电机驱动，结合风电场的工况，可优化机组偏航转速，保

证较小的冲击；

d) 偏航刹车为液压驱动刹车，静止时偏航刹车闸将机舱牢固锁定；偏航时，刹车仍然保

持一定的余压，使偏航运动更加平稳，避免可能发生的振动现象。

e) 位于偏航电机驱动轴上的电磁刹车具有失效保护功能，在出现外部故障（如断电）时，

电磁制动系统仍能使机组的偏航系统处于可靠的锁定状态。

f) 偏航减速箱的齿轮采用渗碳淬火、磨削加工的硬齿面技术。

g) 偏航齿也采用硬齿面技术，其中外齿圈齿面采用特殊工艺，提高齿面硬度值至50HRC

以上，避免了长期运行产生磨损。

h) 偏航电机采用大功率低转速的设计方案，从而使偏航过程更加平稳。

i) 优化设计偏航控制系统，对偏航的路径选择进行智能判断，机组在风速较小的状态下，

自行解缆，避免了高风速段偏航解缆造成的发电量损失。

3.3.6 机组运行及安全系统

金风1500kW风力发电机组是全天候自动运行的设备,整个运行过程都处于严密控制之中。

其安全保护系统分三层结构：计算机系统，独立于计算机的安全链，器件本身的保护措施。在

机组发生超常振动、过速、电网异常、出现极限风速等故障时保护机组。对于电流、功率保护，

采用两套相互独立的保护机构，诸如电网电压过高，风速过大等不正常状态出现后，电控系统

会在系统恢复正常后自动复位，机组重新启动。

具体运行过程为：

第 10 页

a) 当风速持续10min（可设置）超过3m/s，风机将自动启动。叶轮转速大于9rpm／min

时并入电网。

b) 随着风速的增加，发电机的出力随之增加，当风速大于10m/s时，达到额定出力，超

出额定风速机组进行恒功率控制。

c) 当风速高于22m/s持续10min，将实现正常刹车（变桨系统控制叶片进行顺桨，转速

低于切入转速9rpm／min，风力发电机组脱网）。

d) 当风速高于25m/s并持续10s钟时，实现正常刹车。

e) 当风速高于29m/s并持续1s时，实现正常刹车。

f) 当遇到一般故障时，实现正常刹车。

g) 当遇到特定故障时，实现紧急刹车（变流器脱网，叶片以10°/s的速度顺桨）。

3.3.7 控制系统

金风1500kW风力发电机组配备的电控系统以可编程控制器为核心，控制电路是由PLC

中心控制器及其功能扩展模块组成。主要实现风力发电机正常运行控制、机组的安全保护、故

障检测及处理、运行参数的设定、数据记录显示以及人工操作，配备有多种通讯接口，能够实

现就地通讯和远程通讯。

控制系统原理图

3.3.7.1 电控系统的组成

金风1500kW风力发电机组的电气控制系统由低压电气柜、电容柜、控制柜、变流柜、水

冷柜、机舱控制柜、三套变桨柜、传感器和连接电缆等组成，电控系统包含正常运行控制、运

行状态监测和安全保护三个方面的职能。

低压电气柜：风力发电机组的主配电系统，连接发电机与电网，为风机中的各执行机构提

供电源，同时也是各执行机构的强电控制回路。

电容柜:为了保证电网的供电质量，在逆变器与电网之间设计有LC滤波回路。

控制柜：控制柜是机组可靠运行的核心，主要完成数据采集及输入、输出信号处理；逻辑

功能判定；对外围执行机构发出控制指令；与机舱柜、变桨柜通讯，接收机舱和轮箍内变桨系

统信号；与中央监控系统通讯、传递信息。

变流柜：变流系统主电路采用交－直－交结构，将发电机输出的非工频交流电通过变流柜

变换成工频交流电并入电网。

第 11 页

水冷柜：变流系统的冷却装置。

机舱控制柜：采集机舱内的各个传感器、限位开关的信号；采集并处理叶轮转速、发电机

转速、风速、温度、振动等信号。

变桨柜：实现风力发电机组的变桨控制，在额定功率以上通过控制叶片桨距角使输出功率

保持在额定状态。在停机时，调整桨叶角度，使风力发电机处于安全转速下。

正常运行控制包括机组自动启动，变流器并网，主要零部件除湿加热，机舱自动跟踪风向，

液压系统开停，散热器开停，机舱扭缆和自动解缆，电容补偿和电容滤波投切以及低于切入风

速时自动停机。

监测系统主要监测电网的电压、频率，发电机输出电流、功率、功率因数，风速，风向，

叶轮转速，发电机转速，液压系统状况，偏航系统状况，风力发电机组关键设备的温度及户外

温度等，控制器根据传感器提供的信号控制风力机组的可靠运行。

安全保护系统分三层结构：计算机系统（控制器），独立于控制器的紧急停机链和个体硬

件保护措施。微机保护涉及到风力机组整机及零部件的各个方面，紧急停机链保护用于整机严

重故障及人为需要时，个体硬件保护则主要用于发电机和各电气负载的保护。

电控系统的设计和实施结果能够满足风力发电机组无人值守、自动运行、状态控制及监测的要

求。

3.3.7.2 变流装置

金风MW级直驱永磁同步风力发电系统通过变流装置和变压器接入电网，其中变流系统

主电路采用交－直－交结构，将永磁同步风力发电机发出的能量通过变压器送入电网，

变流系统的主电路图如图所示：

变流系统主电路原理图

变流装置按照我公司永磁同步风力发电机的特点专门设计，与六相永磁同步发电机具有很

好的适应性，通过六相可控整流，有效减少或抑制了电机侧的谐波转矩脉动，同时对电机绕组

几乎没有du/dt的影响。另外，从上图可看出，变流装置主回路采用多重化并联技术，提高了

系统容量（小容量功率器件可用在大容量系统中）、减少了输出电流谐波。中间斩波升压是三

重斩波升压，起到了稳压和升压作用，适应了风机的最大风能捕获策略，即把变动的发电机输

出电压，与整流回路一起最终稳定在DC-Link电压设定值附近，使DC-Link电压稳定在逆变

环节所需的直流电压上。DC/AC变换部分采用两重逆变策略，通过采用先进的PWM脉宽调

制技术，有效减少了输出谐波（THD％<3%）、提高了系统容量。通过控制上的优化，使电压

闪变指标在国际技术标准允许范围之内。

第 12 页

随着风电机组生产制造技术的进步及风电在电网总装机容量中所占比例的提高，目前风电

发达国家出台的风电并网导则都对风电场提出了更高的要求：在规定的故障及电网电压跌落期

间，保证一定时间范围内风电场能够连续运行而不脱离电网，甚至要求风电场在电网故障发生

后发出无功功率参与电网的电压控制。也就是要求风电场具有低电压穿越(Low Voltage

Ride-Through，LVRT)功能。

下图所示为金风科技1.5MW 永磁直驱风电机组LVRT 功能的具体要求。阴影部分表示风

电机组在此范围内不能脱离系统，当风电机组端电压跌落到额定电压的15%时，要求风电机组

能够维持运行0.2s，端电压在其额定电压的80%及以上时要求风电机组能够维持运行。

金风1.5MW 永磁直驱风电机组LVRT的要求

风电场的LVRT 功能主要由所选用机组的运行特性决定，在风电场安排的动态无功补偿

装置也会起到一定的作用。金风1.5MW 永磁直驱风电机组可以实现两种控制模式下的低电压

穿越功能，一种控制方式是在系统故障时保持并网状态，但与系统无能量交换，当系统正常后

风电机组可以迅速恢复原发电状态，保持系统平衡；另外一种控制方式是在系统故障期间保持

风电机组输出电流，电流控制在1.5倍的原发电状态电流并且小于1.1倍风机额定电流(取决于故

障前的运行状态)，功率因数不变。默认的控制方式为后一种控制。

3.3.7.3 变桨系统

变桨驱动原理图

第 13 页

变桨电控系统主电路采用交流-----直流----交流回路，变桨电机采用交流异步电机。变桨速

率或变桨电机转速的调节，采用闭环频率控制。相比采用直流电机调速的变桨控制系统，在保

证调速性能的前提下，避免了直流电机存在碳刷容易磨损，维护工作量大、成本增加的缺点。

变桨传动采用齿形带传动，变桨平稳，无需润滑，结构简单，寿命长。

每个叶片的变桨控制柜，都配备一套由超级电容组成的备用电源，超级电容储备的能量，

在保证变桨控制柜内部电路正常工作的前提下，足以使叶片以10°/s的速率，从0°顺桨到

90°三次。当来自滑环的电网电压掉电时，备用电源直接给变桨控制系统供电，仍可保证整套

变桨电控系统正常工作。当超级电容电压低于软件设定值，主控在控制风机停机的同时，还会

报电网电压掉电故障。相比密封铅酸蓄电池作为备用电源的变桨系统，采用超级电容的变桨系

统具有下列优点：

a) 充电电流大，充电时间短；

b) 交流变直流的整流模块同时作为充电器，无须再单独配置充放电管理电路；

c) 超级电容的容量随使用年限的增加，减小非常小。

d) 寿命长；

e) 无须维护；

f) 体积小，重量轻等优点。

变桨系统

3.3.8 SCADA监控系统

风力发电机组监控系统通常分为中央监控系统（指通过风电场通讯光缆在风电场监控室

实现的监控系统）和远程监控系统（指通过Internet实现的监控系统）。中央监控系统由就

地通讯网络、监控计算机、保护装置、中央监控软件等组成。功能主要是为了利于风电厂人员

集中管理和控制风机。远程监控系统由中央监控计算机、网络设备（路由器、交换机、ADSL

（Asymmetrical Digital Subscriber Loop, 非对称数字用户环线）设备、CDMA模块）、数据

传输介质（电话线、无线网络、Internet）、远程监控计算机、保护系统、远程监控软件组成。

功能主要是为了让远程用户实时查看风机运行状况、历史资料等。

金风科技作为国内最大的风机制造商，针对国产风机已经拥有了功能完善的风力发电机中

央监控软件及远程监控软件。

金风科技于2006年开发完成金风SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，数

据采集与监视控制系统)系统，该系统可实时对多个电场、多种机型实现远程数据采集和监控。

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监视控制系

第 14 页

统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数

据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设

备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功

能。

金风SCADA系统就是风电行业数据采集及监控系统，它的核心是风机中央监控系统及远程

监控系统。对于处在风力发电产业不同层次的机构，包括设计研发部门、制造商、运营商、维

护部门、投资商等，满足他们对于风力发电机的运行信息的不同需求，提供多样的信息表现方

式。

金风 SCADA整体结构图如下所示：

SCADA整体结构图

3.3.8.1 金风SCADA系统划分

根据SCADA系统总体结构，系统划分为以下几个部分：

1. SCADA前置适配器 protocol adapter（协议规约转换，数据缓存，数据预处理）

2. SCADA中央监控系统 Central control system（风机就地中央监控系统）

3. SCADA远程监控系统 Remote control system（风机监控，状态监测，载荷检测，

功率检测，电网监测，气象数据及分析图表）

4. SCADA代理服务器 Proxy server（电场实时数据远传，分析数据同步，远程访问

代理）

5. SCADA远程数据中心Remote data center（电场通讯，电场实时及分析数据汇集，

数据集市）

3.3.8.1.1 SCADA前置服务（parkservice）

前置服务（parkservice）以WINDOWS服务的形式运行在WINDOWS操作系统下,主要完成与

PLC的通讯，对中控和SCADA提供数据接口，对数据的采集分主要信息和其它信息的采集，主

要信息循环采集，采集的数据保存在内存，供中控和SCADA调用，其它信息提供数据采集接口，

当中控或SCADA要此数据时，采集数据，返回采集的数据。

3.3.8.1.2 SCADA中央监控系统（Central control system）：

金风中央监控使用数据库实现数据存储。通过实现各个风机主轮训(Main data)方式实现

风机数据的实时显示。通过实现各个风机单独查询方式获得选定风机的实时详细状态显示。通

过实现命令下达方式实现对选定风机的就地控制。

第 15 页

由于系统是就地控制系统。所以是一个相对独立的自动化监控系统。它通过与风机适配器

的结合获得风机的各实时数据并选择存入数据库中。通过分析处理、显示、统计等一系列的过

程来完成对风电厂各个风机的自动化监控。

➢ 完全独立的、可追溯的、透明的操作，用户可订制监测内容，控制内容、记录和报告内容；

➢ 针对风机制造商、风电场开发商、风电场运营商和风电场的业主和投资商的不同需要，可

以方便的定制软件功能；

➢ 统一的图形界面为用户显示他们所有的风机；

➢ 统一生产报表格式为用户所有的风机；

➢ 电网、变电所单元监测，控制风电场的电力系统；

➢ 气象监测单元是一个独立的风速、气象参数的监测和分析；

➢ 提供风力发电机组状态检测数据，通过信息分析实现风力发电机组预测性维护；

➢ 提供风力发电机组的载荷检测数据，实现风力发电机组各部件的寿命预测；

系统定义了各类参数的灵活查询及统计的机制，可以根据用户的不同需求进行合理、简洁

的设置及统计。方便了各类不同用户的风机数据的编辑、分析、诊断的需求。

就地通讯网络是通过电缆、光缆等介质将风机进行物理连接，对于介质的选择依据风电场

的地理环境、风机的数量、风机之间的距离、风机与中央监控室的距离、项目的投资以及对通

讯速率的基本要求制定(推荐以单模光缆为传输介质)。网络结构支持链形、星形、树形等结构。

具体的连接方式需要确定风机的排布位置、及结合现场施工的便捷性制定。同时给业主提供详

细的光缆铺设、光纤熔接技术文件。监控系统结构如图所示。

监控系统结构图

3.3.8.1.3 SCADA中央监控软件

金风SCADA中央监控系统软件是风电厂人员监测、控制风机，获取风机数据的平台。

金风科技针对业主的普遍要求，开发设计了适应多种不同协议风机的中央监控软件，包括以下

主要功能：

3.3.8.1.3.1 监测功能

可以实时监测风机的运行状态，包括：风速、功率、叶轮转速、电机转速、发电量、发电

第 16 页

时间、外部功率、小风停机时间、小风故障时间、标准运行时间、总维护时间、偏航角、环境

变量、风向角、发电机温度、总发电时间、总维护时间、无功电度＋、总发电量、通电时间、

总故障时间、无功电度－、消耗电量、风可利用时间、待机时间、小风停机时间、小风故障时

间、定期检修时间、外部故障时间、标准运行小时、机舱温度、风向角、偏航角度、A相电压、

A相电流、B相电压、B相电流、C相电压、C相电流等状态量。同时可以对全场进行监控，

主页面里可以直接显示每台风机的当前状态（正常、风机故障、通讯故障），每台风机的当前

数据（出力、风速），如图所示：

监控软件主页面图

3.3.8.1.3.2 控制功能

a) 集中控制风电厂所有风机的开机、停机、复位、偏航。

b) 单独控制某台风机的开机、停机、复位、偏航等风机相关操作。

3.3.8.1.3.3 记录存储功能

a) 运行数据的存储，包括：主要信息时间、风机状态、风速、有功功率、电机发电量、

电机发电量时间、叶轮转速、发电机转速、偏航角度、系统压力、叶间压力、风向角、机舱温

度、A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流、功率因数、无功电度等．以

数据库文件方式进行存储，每台风机每天生成一个文件。

b) 故障存储，每次风机出现故障时，都会进行记录。记录的内容包括：故障发生时间，

事件名称，存储方式以数据库文件进行存储。

以上数据具备打印功能，可以直接连接打印机打印出来。

3.3.8.1.3.4 报警功能

a) 声音报警：当风机出现故障时，触发声音保警或语音保警．值班人员可根据报警声来

得知现场风机发生故障，进行及时处理．

b) 手机短信报警：通过配置短信模块，当风机出现故障时，可以通过相应的短信发送，

将故障信息发送到定制的手机上，此功能可在有移动信号的任何地域使用。

第 17 页

3.3.8.1.3.5 权限设置（保护）功能

系统采用了先进、简便的用户组、用户权限自定义功能完成系统功能权限的自定义与保

护。用户可根据不同的操作需要定义含有不同权限的用户组后添加属于此用户组的用户，系统

会根据登陆用户所含有的不同权限检索相应的功能。此功能类似与Windows操作系统中的用

户组与用户的关系。操作简便、拥有较强的系统保护功能。

3.3.8.1.3.6 图形绘制功能

可以绘制每台风机的功率曲线、风速趋势图、关系对比图、风玫瑰图、风速－时间曲线。

数据可以导出。同时在同一个坐标系中，可以显示该风机的具体采集数据，便于对比。

3.3.8.1.3.7 报表功能

可以对单台或分组风机进行分时段报表、日报表、月报表、年报表的统计。报表内容包括：

发电量、发电时间、维护时间、故障时间、可利用率、平均风速、最大风速、平均功率、最大

功率、标准运行小时。

3.3.8.1.3.8 打印功能

可以将以下数据进行打印：

a) 历史运行数据

b) 故障记录

c）风机时段数据统计

d）风机日数据统计

e）风机月数据统计

3.3.8.1.3.9 系统日志、风机控制命令日志功能

系统日志记录功能可以记录用户登陆以及具体的操作日志，便于管理人员查询值班人员查

询操作记录。

风机控制命令日志功能可以查询现场操作人员对风机的控制、发送命令的具体操作记录。

可以用于更加规范化的管理现场值班人员针对风机的各项操作。

3.3.8.1.3.10 风机参数设置功能

在需要调整风机内部参数设置值时，可直接通过中央监控系统软件使用此功能进行取值与

设置操作，而无需在到现场风机内部调整了。

3.3.8.1.3.11 风机校时功能

在需要调整风机内部时钟时，可以在中央监控系统软件中使用风机校时功能进行校对时钟，进

行校对时，系统将根据中央监控系统计算机时间进行对选定风机进行校时。使得电场所有风机

能够达到时钟同步。

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中央监控系统可以采用VPN方式，使用远程客户端实现远程控制风机运行。

中央监控系统有中英文两种版本。

3.3.8.1.4 SCADA远程监控系统

金风科技根据电力行业远程数据监控要求，确保数据的安全性，可以采用电力专网为传输

介质。如果配有完善的网络路由器及防火墙，也可通过光纤、ISDN、ADSL、CDMA、GPRS

等上Internet，通过VPN实现远程监控。使远程监控机成为就地网络中一台客户端，具备现场

风机远程监控功能，软件系统管理人员可以通过权限设置，来确定远程客户具备权限（特别是

对控制权限的约定），从而实现远程监测（监控）。远程监控示意图如下：

远程监控系统示意图

3.3.8.1.5 SCADA远程监控软件

因为远程监控端安装系统与中央监控端完成一样，并通过VPN实现网络连接，远程监控系统

具有与中央监控完全一样的功能（注：建议系统管理员将其控制功能关闭）。

3.3.8.1.6 SCADA代理服务器（Proxy server）：

电场代理服务器主要完成电场实时数据的发送、分析数据结果的存储、远程访问代理

(remote access proxy)等功能。它一方面通过电场内部局域网络与前置适配器和中控系统交

互，另一方面与之相联的外网通讯设备（如CDMA/GPRS、宽带路由器、MODEM）与互联网或专

线网络相联，通过互联网将风电场和风电机组的数据实时及各系统分析结果传送到远程数据中

心。

在设计系统数据通讯方案中，主要需要考虑数据通讯的易实现性和通讯的效率问题。为了

降低风电机组的监测数据接入远程监控中心的网络通讯技术的难度，更好的适应风电企业的实

际情况，我们采用两种不同方式分别传输实时数据及分析数据。

➢ 实时数据传输：由于远程监控的时效性要求不高，实时数据传输时，可以通过参数设置及

数据过滤，只发送间隔时段的最新瞬态数据。

➢ 分析数据同步：为满足电场及远程分析数据结果的一致性要求，我们在分析数据的传输上

直接利用了数据库系统的分布式同步功能，它除了能简化系统实现外，还同时实现了很多

分析数据的增量发送，减少了通信量。

代理服务器还兼负着远程WEB用户的访问代理及远程维护的通道等工作。它通过路由及

NAT映射，使外部网络与内部网络的某些可访问设备搭接通道。

3.3.8.1.7 SCADA远程数据中心：

远程数据中心是一个应用服务程序由一系列中间件（middle ware）组成，它有四个主要

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工作，一是一个负责接收各电场实时数据，形成内存数据，以供WEB系统显示；二是与各电场

数据库系统同步分析结果集；三是资源定位服务，提供远程WEB访问电场时，电场动态IP定

位问题；四是将分析结果汇总到风电行业数据仓库(data warehouse )。

3.3.8.1.8 WEB发布

通过浏览器方式提供多电场的远程监视控制功能。

中国的情况是电场采用集中式管理，一般情况下电场都是上万千瓦。需要在电场建立中央

监控室，配置中央监控系统，完成风机的监视与控制。不采用远程控制方式控制风机的运行。

风机的远程控制将使用浏览器作为客户端，通过SCADA远程监控实现。

3.3.9 金风1500kW风力发电机组通讯介绍

金风1500kW风力机采用工业以太网(Ethernet)的通讯方式，风力机端通讯接口为为RJ45

电气接口。就地通讯网络是通过电缆、光缆等介质将风机进行物理连接，对于介质的选择依据

风电场的地理环境、风机的数量、风机之间的距离、风机与中央监控室的距离、项目的投资以

及对通讯速率的基本要求制定(推荐以单模光缆为传输介质)。网络结构支持链形、星形、环形

等结构。具体的连接方式需要确定风机的排布位置、及结合现场施工的便捷性制定。

一、通讯拓扑结构

1、总线型网络

总线型网络指各网络结点通过线路依次串联的网络。总线型网络的特点是组网简单，但信

息传输占用同一物理链路，信号传输速率受到限制。其网络示意图如下，如下图。

2、环型网络

环型网络是指依次将各网络结点连接后，将链路首尾结点也连接的网络。环型网络是总线

型网络的改进，它使数据传输的物理链路有2个方向，当一条链路出问题时，会启用另一条链

路，如下图。

3、星型网络

星型网络是指某一结点与其他结点均有物理链路连接的网络。星型网络的特点是主结点与

其他结点均有独立的传输链路，信息传输速率高，信息独立，保密性好，但组网复杂，成本高。

其网络示意图如下：如下图。

从网络的稳定性，布线的便捷性，成本综合考虑，推荐采用环形拓扑结构，该结构特点是

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可以防止因某台风机断电，导致后面风机数据不能上传的情况，某电厂5台兆瓦风力机通讯即

采用的是环网结构，如下图

二、光缆(光纤)选型要求

1、敷设方式：需要确定光缆采用架空还是直埋方式。架空可选ADSS型光缆，直埋可选

GYTA53型光缆。

2、光纤芯数：根据网络需要，可选用用4芯或8新光缆。

光缆芯数采用四芯时，要求按下图的方式进行布线（以某风场5台兆瓦风机为例）。

采用四芯光缆时，需要从最后一台风机处再拉一根光缆去中控室。光缆芯数采用8芯，要

求按下图的方式进行布线。

采用八芯光缆时，需要将其中的四芯从31#-> 32#->33#->35#->34#->监控室全部熔接起

来，这样将增加熔接成本，但可以节省了光缆成本。

单多模光缆：风机数量较少，排布均匀，离控制室距离近（小于2kM）可选多模光缆；

风机数量较多，排布不均匀，离控制室远（大于2kM）建议使用单模光缆。

光纤接头：需要和光纤转换器接口类型一致，通常为SC、ST、FC型接头，推荐采用是

ST型接头。

光缆预留：现场的每个通讯端（机组）都需要盘至少15m作为余量。

三、光纤以太网交换机选型技术要求

光纤以太网交换机是以太网数据传输中最重要的网络设备，该设备运行的好坏，直接影响

了网络的质量，因此设备的选型要求至关重要，建议按照以下要求进行选型：

1. 产品设计及元器件选用上满足工业现场需要。

2. 机械环境适应性（耐振动、冲击）、气候环境适应性(工作温度-35－＋75；耐腐蚀、防尘、

防水)，满足要求。

3. 符合IEEE 802.3标准、电磁安全认证、工业控制设备认证等。

4. 支持工业级环网协议，链路故障恢复时间小于300毫秒。

5. 电源为宽电压，工作电压在18VDC~36VDC，双冗余设计，有过载保护功能。

6. 安装方式采用导轨式。

7. 散热方式为无风扇外壳散热。

8. 外壳材料为高强度和金外壳。

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9. 电口自行调整直行或交叉线，可选双共或半双工。

10. 有LED灯显示电源/连接、活动状态/速率。

11. 可组成光纤链网、环网、星型网、相切环。

12. 应具备4-6个电口；2对光口，SC或ST型单模接口。点对点传输距离在20KM。

四、机组内光端机的原理及接线方式如下图。

第 22 页

控制器

X002

网线

X24V 2:3

五、通讯材料

光纤以太网交换机

X0V 2:3

上一台机组光纤

下一台机组光纤

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名称

以太网端口

电源

网线

RJ45电口

24VDC

技术要求

屏蔽五类双绞线,2米

2个光口6个以太网口，单模，接头与尾纤一

致.24VDC供电，具备环网功能

风机处

光纤以太网交换机

光纤尾纤

终端盒

接头与交换机一致，单模、3米

2进16出、出尾纤、4×M6螺栓固定，螺栓间距

85×220

中央监控机

前置机

监控软件

光纤以太网交换机

主流商用机或工控机

研华 P4/2GB/80×2GB

2个光口6个以太网口，单模，接头与尾纤一致，

24VDC供电，具备环网功能。

光纤尾纤

中控处

终端盒

接头与交换机接口一致、单模、3米

2进16出、出尾纤、4×M6螺栓固定，螺栓间距

85×220

中控交换机

网线

机柜

电源

3.3.10 电网连接说明

屏蔽五类双绞线。

2米

220VAC

第 24 页

风力发电机组与电网联接采用一机一变的形式，考虑经济性也可以两机一变。以组合式箱

变为多，具有安全可靠性高、技术性能先进、损耗低、安装使用方便、维护工作量小、符合环

保要求、结构简单、体积小、组合化、智能化等众多优点。送电回路由风机的进线主开关通过

四根直埋电缆与箱变低压侧相连,箱变为美式变压器，接线组别为Dyn11,简单回路如图所示：

1500Kw

风机

风机主

开关

箱变低压侧

开关

1600kVA

箱变

高压跌

落保险

线路

风力发电机与电网联接示意图

注：图中高压侧开关箱带有防雷器件

推荐电缆及箱变型号

序号名称

型号数量

备注

可调整

组合式箱变 ZS9-1600/0.69/10

低压电缆 YJV22-3*240+1*150-0.6/1 每相4根现场距离

注：根据电控系统的不同，风机的出口电压为690V，箱变的出口电压10KV或35KV。

在整个送电回路中，箱变起到变压和保护的作用，当线路和电网出现故障时，保护变压器

不被损坏。接地系统通过电控柜内的接地点用电缆连接至接地扁铁，镀锌扁铁又从风机基础环

引出两点接地，和箱变的接地系统连接成整体接地，接地电阻小于4欧。低压电缆的N线和

柜内的接地点共接，形成NPE系统。

对于风机系统的并网操作而言，因为该1500KW发电机是同步发电机，因此风机系统在

并网运行之前，需要满足一定的并网条件，这些条件是：

风电机组端电压大小等于电网电压；

风力发电机的频率等于电网的频率；

并联合闸的瞬间，风电机组与电网的回路电动势为零；

风电机组相序与电网的相序相同；

第 25 页

风力发电机有固定的旋转方向，只要使发电机的输出端各相相互对应，即可保证第四条条

件得到满足。所以并网过程中主要检测前三条并网条件。

风力发电机的起动和并网过程如下：由风向传感器测出风向并使偏航控制器动作，使风力

机对准风向。同时检测风速（只要有风发电机转子就有转动，随着风速的增加励磁电流也逐步

增加，即电机端电压逐步升高），当风速超过切入风速时，通过换流器的同步并网技术和变浆

系统控制功率实现风机并网且冲击小。当电网系统及风机系统正常并且风速大于等于风机的启

动风速时，风机将启动：首先风机变浆系统控制叶片角度由停机时的顺浆状态调节至一定的角

度，使叶轮可以吸收少量的风能并慢慢提高转速，当叶轮转速到达8.5转/分钟左右时，风机

叶轮速度将不再增加，此时吸收的风能刚好克服机械摩擦阻力使叶轮维持该转速；然后风机将

启动换流器来跟踪电网电压幅值、电流幅值、电网频率及相序，在完全同步后闭合主接触器，

风机完成并网，因为此时风机的输出功率接近于零，所以对电网冲击也非常小；在闭合主接触

器后，风机通过变浆系统控制叶片角度使吸收的风能渐渐增大，风机的输出功率也将随之提高。

推荐箱变主要技术参数：

➢ 型号：ZS9-1600/0.69/10

➢ 额定电压： 0.69KV（低压）/10 KV（高压）

➢ 容量：1600KVA

➢ 联结组别：Dyn（即高压侧三角形联结，低压侧星形联结并中性点接地）

➢ 额定频率：50Hz

➢ 短路阻抗：Ud＝符合GB/T 6451-1999

➢ 空载电流:应符合GB/T 6451-1999规定

➢ 空载损耗:应符合GB/T 6451-1999规定

➢ 负载损耗:应符合GB/T 6451-1999规定

➢ 变压器工频耐压：35KV

➢ 冲击耐压：75KV

➢ 温升限制：绕组温升≤ 65K，顶层油面温升≤ 55K，同时满足GB 1094.2-1996(变压

器温升限值)、GB/T 11022-1999(高压电器设备温升限值)和GB 7251.1-1997（低压电

器设备温升限值）规定

➢ 运行噪音：距箱变本体1m处，噪音不超过50dB

➢ 调压方式：无励磁分接开关，分接范围±2×2.5%防护等级IP33。

➢ 冷却方式：ONAN（户外自然冷却，同时要满足组合式变压器相关国家标准的规定）。

➢ 防雷性能要符合相应国家标准,需要在高压侧安装避雷器。

第 26 页

➢ 变压器油选用优质矿物油，箱变内配45#变压器油，油为其介电强度、粘度、着火点

及杂质含量必须符合相应国家标准，尤其是要适应使用当地最低气温标准（有必要则

要有低温加热装置）。

➢ 产品总的质量水平达到该产品相应的国家、行业标准的规定。

➢ 箱变的底座基础由箱变供货厂家提供设计方案。

➢ 产品选用的材料、基本电气元器件应满足相应国标技术要求。

第 27 页

金风1500KW机组的并网特性由中国电力科学研究院进行了仿真研究，有关结论如下：

3.5 金风MW机组特性

3.5.1 对比其它机组具有以下优点：

a) 由于机械传动系统部件的减少，提高了风力发电机组的可靠性和可利用率；降低了风

力发电机组的噪音；

b) 永磁发电技术及变速恒频技术的采用提高了风电机组的效率；

c) 由于无齿轮箱，大大降低了风电场风力发电机组的运行维护成本；相比，仅是每三年

更换一次齿轮箱润滑油一项，就能节省大量费用。

d) 机械传动部件的减少降低了机械损失，提高了整机效率，Cp值在低风速段明显偏高。

e) 风机设计结构简单，变流设备、电控设备等易损件都在塔筒底部，维修非常方便。

f) 发电机在低转速下运行，损坏机率大大减小。

g) 利用变速恒频技术，可以进行无功补偿；

h) 由于减少了部件数量，使整机的生产周期大大缩短；

i) 全变流技术，电能品质获得WINDTEST认证；

j) 可以从内部进入轮毂维护变桨系统，提高了人员的安全性；

第 28 页

3.5.2 对比目前国际市场上现有的直接驱动机型，具有以下优点：

a) 发电机效率高，变速范围宽（9rpm～19rpm）；

b) 永磁体外转子，励磁方式结构简单，无励磁损失；减小了传统电励磁的体积，降低了可能

发生故障。

c) 无碳刷和滑环，减少了维护量，提高了可利用率；

d) 变桨系统采用带传动，无需润滑，免维护；

e) 变桨系统采用无刷交流电机，电容作为后备电源，寿命长，免维护；

f) 变频装置采用经过验证的成熟技术，谐波分量低。

g) 机舱结构设计采用了人性化设计方案，尽可能地方便运行人员检查维修，在设计中加入爬

升助力装置(助力装置为可选件，费用单独计算)，使运行人员在维护过程中攀登梯子时变得格

外轻松。

3.5.3 对比目前国际市场上现有的双馈风电机组对电网影响，具有优势：

由于接入电网的风电装机容量的不断增加，其对电网接入品质的要求越来越严格。金风

MW风电机组带有现代变流装置，可满足上述接入电网要求。从回馈到电网的短路电流角度上

看，金风MW风电机组也能满足电网要求。金风MW风电机组的电力特性在满功率状态下被测试，

同时满足准则和FGW准则要求，也被DEWI认证。

金风1500kW风电机组采用全功率变流装置（VESTAS,GAMESA,GE,REPOWER等采用双馈风电

第 29 页

机组，双馈机组采用的不是全功率变流装置），ENERCON风电机组也是类似。这意味着永磁发

电机对电网没有任何影响，主要影响只是关系到网侧变流装置。至于所有电力系统仿真而言，

风电机组的输出特性表现为电压特性（变流装置），而独立于电源（发电机）。

金风1500kW风电机组基本运行模式为恒无功功率运行模式。

3.5.4 金风MW机组对弱电网的适应性

金风1500kW直驱永磁风电机组针对弱电网地区使用需求，特地优化了机组的电网兼容性

问题，可很好的适应弱电网可能发生的电网电压跌落，电网电压过高、、频率波动、谐波和无

功功率等等以往风机技术无法解决或很难解决的技术问题。

金风1500kW直驱永磁风电机组满足国际先进的风电场电网接入技术规范--德国准则

和FGW导则技术要求。整机系统在全功率负载试验下的测试结果证明，其电网接入特性满足了

最新准则和FGW导则技术要求，同时也被DEWI认证。

另外，从金风1500kW永磁直驱风力发电机组主回路框图如下，可看出，决定机组网接入

特性的核心部件--变流系统主电路采用交-直-交结构并将风力发电机发出的能量送入电网。其

中交－直变换部分采用六相整流器，直-直变换部分采用三重升压斩波器,（直流侧还配备了基

于PWM技术的制动单元，很好的适应了电网电压跌落状况），直-交变换部分采用两重PWM逆变

器,输出侧还配备了LC滤波装置。

金风1500kW永磁直驱风力发电机组主回路框图

结合上图，我们可总结出金风1500kW风机优越的电网接入特性如下：

a) 欠压特性

当电网交流电压从其初始值开始下降并使风机输出交流电流开始大于1.5倍起始电流或

开始大于1.1倍额定电流时，风电机组的输出功率和功率因数将为恒定。若电网电压继续降到

15%额定电压，则风机也可保持输出电流水平为小于等于1.5倍起始电流或小于等于1.1倍额

定电流，持续时间为200ms，这段时间内，风机输出功率和功率因数也将为上述恒定值。当风

机输出交流电压进一步下降并低于15%额定电压则风机将停机。如果交流电压降到5%额定电压

以下，则风机将关机。可知，金风1500kW机组对电网的各种电压跌落情况具备了很好的适应

能力。

b) 过压特性

当电网交流电压从其初始值开始上升时，风电机组的输出功率和功率因数将为恒定。如果

风机输出交流电压开始超过106%倍额定电压（或升到110%额定电压以上，这可通过风机PLC

调节，看实际需要而定）风力发电机组电流将减少到零，但是当电压开始小于电压的上述上限

值则风机交流电流即将恢复。当风机输出交流电压超过该电压上限风机将停机。

第 30 页

c) 频率特性

可调的有功功率输出（可限制的功率梯度，可限制的最大有功输出），即根据电网要求，

调节频率变动范围为47.5 ～ 51.5 Hz之间，在此使风机停机的频率限制（一般是±1%，即

49.5～50.5）可根据不同电网的要求而不同（可调节）。

d) 功率因数调节特性

金风1500kW风电机组根据电网对无功功率的要求可任意调节其输出输入无功功率。一般

其功率因数调节范围为感性0.95～容性0.95,根据电网情况的不同而不同。

e) 短路特性

金风MW机组在电网短路状态下只有1.5～2.5倍的额定扭矩，大大低于感应电机（包括双

馈电机）的7～9倍，很大程度上增强了风机的电网故障跨越能力。

f) 谐波特性

从上图可知，金风MW风机对谐波的控制采用了多环节（整流、斩波、逆变、滤波器环节

都有对谐波的抑制策略）、并联多重化（三重整流、双重逆变技术）控制策略，降低THD%<3%

以下，很大程度上优化了机组的电网接入性能。

总之，通过整机、变桨、斩波升压、逆变单元、制动单元的协调控制，增强了与各种电网

的兼容性，具有全范围内的无功功率调节能力和对电网电压的支撑能力, 可适应更宽范围内的

电网电压变化和电网频率变化，输出电压闪变指标也很低。

在逆变器出口，风机系统有一个“网侧主开关”，其整定值与系统故障整定值如下：

参数默认值单位

网侧主开关设置

过流（反时限）

速断

主控系统设置

低电压保护

高电压保护

低频率保护

高频率保护

延迟时间

短路电流 (可控)

1520A 2秒

2400A

90%

110%

49.6

50.4

0.1

1600

注：如因机组硬件升级，以实际为准。

3.5.5 机组专项设计

3.5.5.1 人员安全设施

a) 塔架内设置爬梯直通塔顶机舱，并设置跌落保护装置；

b) 每隔20米设置一层休息平台；

第 31 页

c) 考虑维护的安全性，设置风轮和偏航锁定装置；

d) 在偏航、风轮、机舱等处设置安全带卡头的固定装置；

e) 塔架爬梯设置助力装置(助力装置为可选件，费用单独计算)。

3.5.5.2 对国内风资源的适应性

为了确定风力发电机组的设计参数，我们对国内风资源状况进行了调查分析。调查情况简

要说明如下：

a) 新疆达坂城气象站多年测得10米高度处年平均风速6.4m/s。

b) 内蒙辉腾锡勒风电场根据1994年3月～1995年2月1日测风数据的整理分析，该地

区风场10米高度处年平均风速为7.23m/s。

c) 浙江大多数海岛的年平均风速在6m／s左右，离大陆较远的海岛其年平均风速可达

7～8m／s，沿海地区的年平均风速在5m／s以上，而内陆地区则在3m／s左右，千米

以上的高山的年平均风速也有6m／s以上。

d) 吉林通榆地区40米高度处年平均风速为7.236m/s。

e) 黑龙江北部和东南部山区的适宜位置，年平均风速分别高达6.0～7.0m／s和7.0～9.0m

／s以上。

f) 福建平潭风电场附近幸福洋测站10m高度处年平均风速为7.7m/s。

g) 湖北齐跃山实测的风速资料(1997年3月～2000年3月)表明，10米高度处年平均风速

为7.1m／s。

h) 广东南澳果老山测站实测资料，年平均风速为10.3m/s；大王山测站实测资料，年平均

风速为9.4m／s。

3.5.5. 3 设计等级

IEC61400-1定义了四种风力机设计等级，以适应于不同的风区，见下表。

风力机设计等级分类

风力机等级

ref

(m/s)

ave

(m/s)

A I

(-)

a(-)

B I

(-)

Ⅰ

0.18

0.16

Ⅱ

42.5

8.5

0.18

0.16

Ⅲ

37.5

7.5

0.18

0.16

Ⅳ

0.18

0.16

由设计者

自定

第 32 页

a(-) 3 3

3 3

表中：

ref

是轮毂高度处多年平均最大风速，

ave

是轮毂高度处年平均风速，

A是按照较高的湍流强度设计的等级，

B是按照较低的湍流强度设计的等级，

是风速为15 m/s时的湍流强度，

a是计算正常湍流模型时用的斜率值，

S是由设计者自定的等级。

根据对国内风资源情况的调查，选择风力发电机组的设计等级为IECⅢ类设计等级，选择

原因如下：

IECⅢ类对应轮毂高度处年平均风速为7.5 m/s，折算到10米高度处年平均风速时，风速

与高度的关系为：

VV

(



)

若

取10m高度处风速，

取70m高度处风速，α取0.16，则

VV

(



)V

7

0.16

1.365V

取

为7.5m/s，则

为5.49m/s

这意味着，如果取轮毂中心的高度为70m，按IECⅢ类标准折算出10m高度处年平均风

速为5.49m/s，可以在全国大部分地区安全正常运行。

②IECⅢ类对应抗最大风速为多年平均最大风速的1.4倍，即37.5×1.4=52.5 m/s（轮毂高度

处3s均值）。

3.5.5.4 防雷保护

实际上，对于处于旷野之中高耸物体，无论怎么样防护，都不可能完全避免雷击。因此，

对于风力发电机组的防雷来说，应该把重点放在遭受雷击时如何迅速将雷电流引入大地，尽可

能地减少由雷电导入设备的电流，最大限度地保障设备和人员的安全，使损失降低到最小的程

度。金风1500kW风力发电机组的防雷系统就是遵循这一原则而设计的，从叶尖到机组基础，

各部分均采用了严密的防雷击保护措施，防雷按照IEC61024标准所规定的I级保护等级要求，

第 33 页

参照执行IEC 61400-24、DIN VDE 0127、GB50057-1994等标准。

风机防雷系统图

金风1500kW风力发电机组的防雷系统，根据相应的防雷标准，我们将风力发电系统的

内外部分分了多个电磁兼容性防雷保护区。其中，在机舱、塔身和主控室内外可以分为LPZ0、

LPZ1和LPZ2三个区（如图）。针对不同防雷区域采取有效的防护手段，主要包括雷电接受和

传导系统、过电压保护和等电位连接等措施，这些都充分考虑了雷电的特点而设计，实践证明

这一方法简单而有效。

3.5.5.4.1 雷电接受和传导系统

作为风力发电机组中位置最高的部件，叶片是雷电袭击的首要目标，同时叶片又是风力发

电机组中最昂贵的部件，因此叶片的防雷击保护至关重要。研究结果表明叶片的完全绝缘不能

降低被雷击的风险而只能增加受损伤的程度，还有，在很多情况下雷击的位置在叶尖的背面。

根据IEC61400-24《风力发电机组防雷击保护》标准的要求，对叶片进行防雷击设计。在

叶片叶尖部位安装一个金属接闪器，用77mm

铜质电缆导线把叶尖接闪器和轮毂部位的防雷

引下线可靠地连接。

叶片防雷击系统示意图

按IEC61400-24标准的推荐值，如风力发电机组要达到一级防雷击保护要求，则叶片防雷

击铜质电缆导线截面积最小为50mm

，因此，本设计可以满足要求。

a) 在叶片内部，雷电传导部分将雷电从接闪器导入叶片根部的金属法兰，通过轮毂传

至机舱。

b) 机舱底板与上段塔架之间、塔架各段之间塔架除本身螺栓连接之外还增加了导体连

接。

c) 在机舱的后部还有一个避雷针，在遭受雷击的情况下将雷电流通过接地电缆传到机

舱底座，避免雷电流沿传动系统的传导。

d) 机舱底座为球墨铸铁件，机舱内的零部件都通过接地线与之相连，接地线尽可能地

短直。雷电流通过塔架和铜缆经基础接地传到大地中(右图)。

e) 机组的接地按照GL规范设计，符合IEC61024-1或GB50057-1994的规定，采用平均

直径大于10米的接地圆环，单台机组的接地供频电阻≤4Ω，多台机组的接地进行互连。

第 34 页

这样通过延伸机组的接地网进一步降低接地电阻，使雷电流迅速流散入大地而不产生危

险的过电压。

3.5.5.4.2 过压保护和等电位系统

金风1500kW风力发电机组的防雷系统中所采取的过压保护和等电位连接措施根据

IEC61024、61312和61400和国标GB50057-1994的相关规定，在不同的保护区的交界处，通

过防雷及电涌保护器对有源线路（包括电源线、数据线、测控线等）进行等电位连接。

为了预防雷电效应，对处在机舱内的金属设备如：金属结构件、金属装置、电气装置、通

讯装置和外来的导体在靠近地面处作了等电位连接，连接母线与接地装置连接。

汇集到机舱底座的雷电流，传送到塔架，由塔架本体将雷电流传输到底部，并通过两个接

入点传输到接地网。

3.5.5.4.3 隔离保护

对于容易受到雷电感应过电压损害的控制系统，金风1500kW风力发电机组采取了更加严

密的隔离保护措施：

a)控制柜体采用薄钢板制成，具有良好的屏蔽作用；

b)控制电源采用隔离变压器进行隔离；

c)各传感器和计算机输入端口采用光隔或压敏电阻进行隔离抗干扰保护。

d)电缆在敷设时采取了良好的屏蔽处理。

3.5.5.5 防腐保护

恶劣的环境条件和超常的使用寿命，对风力发电机组零部件的防腐提出了较高的要求，而

长岛风电场四面环海，在这种腐蚀性气候条件下，机组的防腐更有其特殊的要求。腐蚀不仅影

响到机组设备的美观和运行维护，严重情况下会影响到结构的强度，引发设备安全问题。

金风公司在总结以往的工程经验的基础上，按照GB/T 14091-1993《机械工业产品环境参

数分类及其严酷程度分级》标准的要求进行防腐处理。具体采取如下技术措施：

a) 电气设备：电气控制柜体采用IP44以上的外壳防护等级，采用优质密封材料和合理的

结构设计；柜体内增设防潮加热器；通过选取优质材料保证爬电距离等一系列措施提高电气设

备在腐蚀条件下的性能。

b) 标准件：所有标准件采用锌铬膜（达克罗）涂层防腐。达克罗涂层由重叠在一起的独

立锌片、铬酸聚合物单元组成，抗腐蚀能力极佳。经试验，达克罗涂层在经过了一百小时的盐

雾试验后，才被腐蚀掉一微米。比传统的表面镀锌处理工艺，工件的耐蚀性提高了七至十倍。

由于工艺特点决定了达克罗在处理过程中不进行任何酸处理，也不存在电镀时的渗氢问题，加

上涂层在高温下固化，所以从工艺上保证了达克罗涂层不会存在氢脆。这使它可以被应用在抗

第 35 页

拉强度要求高的高强度零件的防腐处理。具有高渗透性、高耐气候性，高耐化学品稳定性及无

环境污染等优点，特别适用于沿海地区。

c) 金属结构件和铸件：针对海洋腐蚀地区的气候特点，金风与世界著名的防腐涂料公司

（HEMPEL）共同制定了如下防腐方案；长岛风电场机组采用重防腐，采用国际知名品牌“海虹”

老人牌防腐漆，进行三层防腐漆的配套组合方案：底漆采用双组份环氧富锌漆，具有极强的电

化学保护能力和较高的结合力；中间漆采用双组份聚酰胺环氧漆，加入高强度耐磨剂，具有很

强的抗风沙、抗磨损能力；面漆采用双组份聚氨脂面漆，具有良好的防紫外线能力，特别适合

于沿海地区使用。

d) 机加工表面：涂抹硬膜防锈油，它是以树脂为成膜材料，加入高分子防锈添加剂并用

精制石油溶剂配成的防锈油，在金属表面成膜迅速、油膜坚固、透明而均匀，能很好地保护金

属表面不被氧化。

e) 采用防腐性能极佳的全玻璃钢机舱及防护罩。

3.5.5.6 抗低温性

对于冬季气候严寒的地区，对设备的低温性提出了很高的要求，针对这一情况，金风

1500kW采用了如下的技术措施：

a) 叶片：采用低温型叶片，适用于高、低温环境。金属材料均采用不锈钢和航空结构钢，

不锈钢材料对低温不敏感，航空结构钢采用耐低温特性较好的材料，以保证叶片低温运行要求。

叶片剖面图

b) 金属结构件：按照低温型技术规范，材料选用适应低温冷环境的钢材。对于焊接结构

件来说，对焊缝的质量提出了更高的要求，在塔架的焊接过程中，严格按照压力容器的焊接标

准及检验标准执行，从而保证了结构的低温强度。

c) 机舱内部各接合面采用密封胶密封，增加机舱的保温性。

3.5.5.7 抗高温措施

对于夏季气温高的地区，处于相对密闭空间中的风机设备周围环境温度将会升高，甚至超

出设备所要求的运行环境温度范围。

金风1500kW采用直驱永磁风力发电机，没有齿轮箱，主要的发热部件为发电机，采用自

然风冷，电机热损耗的主要部分从叠片定子铁心传导到散热筋，然后被外部的冷却气流带走；

外转子热损耗的部分被外部的冷却气流带走。

变桨控制柜内有冷却风扇，可以根据温度的升高自动启动进行通风冷却，塔架底部主控柜

及变流器等电器元件散热也是通过安装一套强制通风系统，当温度升高到设定值通风系统启动

第 36 页

进行强制循环风冷。

3.6 机组主要部件运输尺寸

机组型号

外形尺寸(mm)

叶片

叶轮(不含叶片)

机舱

发电机

上段

中段

塔架

基础环

其它附件

总重

3.7、塔架技术说明

锥形钢制塔架支撑机舱、叶轮并把机组所受的力传送到基础。塔架分段设计，用螺栓及法

兰连接。塔架与基础的连接是通过预埋在基础里的基础环进行连接的。偏航轴承通过螺栓直接

连接在塔架法兰上。控制柜、变流器及变压器安装在塔架底部。塔架内装有爬梯、爬升助力装

置(助力装置为可选件，费用单独计算)和防跌落保护装置。塔架内沿高度方向每隔一段距离有

供休息的平台。顶部平台装有进入机舱内的爬梯。塔架和机舱内部都装有照明灯。

塔架内装有动力电缆和控制电缆。控制电缆采用光纤电缆，抗干扰能力强。电缆悬挂在上

部以利于机舱偏航，并且在一个方向机舱偏航若干圈后机组能自动进行解缆。通过入门梯子和

塔架门维护人员可轻松进入到塔架顶部。

第 37 页

1500kW

重量(kg)

6085kg/片

13850kg/个

11800kg/台

44000

28276kg

43579kg

45171kg

7575kg

4211kg

128812 kg

长40.2m

φ3730，高4875

4100×3900×4160

ф4982×1490，轴长3100

ф2583xф3120x24350

ф3120xф4000x24750

ф4000xф4200x18700

ф4200×1650

下段

塔筒内电缆配置见下表：

序号电缆型号

阻燃型重型橡套软电缆

（1500V）

天然橡皮绝缘氯化聚乙

稀护套控制电缆

天然橡皮绝缘氯化聚乙

稀护套控制电缆

天然橡皮绝缘氯化聚乙

稀护套屏蔽控制电缆

DP电缆

双屏蔽以太网网线

规格单位数量

说明

（轮毂中心高70m）

单根长78m 1 ZR-YCW-1×185mm

根 12

2 KXF-3×1.5mm

根 1 单根长74m

3 KXF-5×6mm

根

1 单根长80m

KXFP-10×1.0mm

根

单根长80m

单根长82m

单根长91m

注：配置会因具体项目有所不同，此表仅供参考。

3.8、基础

3.8.1 标准基础参数

金风82/1500kW机组标准基础载荷及工程量表

轮毂高度

基础外形尺寸

挖方量（理论）

基础钢筋用量

基础钢筋型号

基础垫层混凝土用量

基础混凝土用量

第 38 页

70m

16m（直径）、3m（深度）

711m

24323 Kg

HRB335、HRB400

18.2 m

248.7 m

基础垫层混凝土标号

基础混凝土标号

3.8.2 基础技术说明

C15

C30

本项目采用基础环式的基础方案，这种方案在施工当中通过对基础环法兰位置的调节及定

位，能有效地保证施工后与塔架联接的同轴度和平面度，从而很好地控制了风力机组的整体倾

斜而导致的受力不均匀的人为的因素；本投标文件中提供的基础图纸及数据是根据所提供的简

单地质条件初步确定，具体的基础设计需根据当地的地质详勘报告做专项设计。

3.9、机组的主要部件和生产厂家

第 39 页

序号部件名称制造商

国水投资集团西安风电股份有限公司机械制造有限

机舱（包含机舱罩）公司

沁阳市锦辉玻璃钢有限公司

南京汽轮电机(集团)有限责任公司

发电机株洲南车电机股份有限公司

金风科技股份有限公司

叶片

艾尔姆玻璃纤维制品（天津）有限公司

中航（保定）惠腾风电设备有限公司

斯凯孚（大连）轴承与精密技术产品有限公司（主轴

承）

江阴吉鑫机械有限公司（主轴）

主轴（包括主轴承、联

轴节）

轮毂（含变桨机构）徐州罗特艾德回转支承有限公司（变桨轴承）

德国Freqcon（变桨传动）

偏航系统

中央监控系统

徐州罗特艾德回转支承有限公司(偏航轴承)

洛阳轴承集团技术中心有限公司（偏航轴承）

金风科技股份有限公司

金风科技股份有限公司（控制软件）

电控系统北京欧伏电器（电控柜）

芬兰VERTECO（变流器）

液压系统（含制动系统）

何威国际贸易(上海)有限公司

德国svendborg-brakes

4.6.2 风力发电机重要零部件监控和验证

重要零部件监控和验证按照《零部件订货技术文件》进行。

其主要项目如下：

第 40 页

序号监造（检验）内容厂内工地

塔架材质是否符合规定和满足技术文件要

求

焊接工艺评定是否满足规定要求

焊接材料是否符合技术文件要求

焊缝无损检测

塔架形位公差检测

塔架（依照技术文

塔架法兰面平面度和变形公差检测

件在分承包方检

塔架几何尺寸检测

制）

塔架高强度螺栓是否满足技术文件要求

塔架及其附件预组装检测

塔架喷砂除锈检测

塔架防腐层检测

塔架随机文件标识检测

包装和运输

塔架基础环土建施工

塔架吊装组对质量

材料及试验进行机械性能、球化级别、硬

度和金相组织检测

铸件的铸造要求

轮毂（依照技术文

2 件在分承包方监

制）

铸件无损探伤检测

铸件表面缺陷检测

机械加工几何尺寸、形位公差检测

安装标记检测

防腐喷砂和喷涂层质量检测

随机文件和产品标识检测

包装和运输

偏航减速器（依照

材料是否符合技术文件规定

3 技术文件在分承包轴承型号是否满足设计要求

方监制）

联接螺栓强度是否符合技术文件规定

第 41 页

√

序号监造（检验）内容厂内工地

轴、齿轮质量检测

壳体材料检测

技术参数是否满足规定要求

装配过程检测

润滑油是否满足技术文件要求

辅助装置检测

出厂试验

防腐喷砂和喷涂层质量检测

包装和运输

材料及试验进行机械性能、球化级别、硬

度和金相组织检测

铸件的铸造要求

铸件无损探伤检测

√

机舱底座（依照技

铸件表面缺陷检测

术文件在分承包方

机械加工几何尺寸、形位公差检测

监制）

安装标记检测

防腐喷砂和喷涂层质量检测

随机文件和产品标识检测

包装和运输

材料及试验进行机械性能、球化级别、硬

度和金相组织检测

轴承材质检测

热处理是否符合规定要求

偏航轴承（依照技

超声探伤检测

术文件在分承

包方监制）

机加工尺寸和形位公差检测

安装螺栓孔尺寸检测

防腐喷砂和喷涂层质量检测

随机文件和标识

包装和运输

6 叶片（依照技术文材料是否满足技术文件要求

第 42 页

序号监造（检验）内容厂内工地

件在分承包方监制造工艺是否满足规定要求

制）

叶片表面质量检测

叶片顺桨是否顺畅

装配安装尺寸检测

叶片出厂试验

叶片重量

随机文件和标识

包装和运输

材料是否符合技术文件要求

加工工艺是否符合国家标准

轴承型号是否符合技术文件要求

轴承润滑脂是否满足技术文件要求

发电机（依照技术

测温元件检测

文件在分承包方监加热元件检测

制）

发电机安装尺寸和外形尺寸检测

发电机出厂试验、指标是否满足技术文件

要求

喷砂除锈和喷涂层质量检测

随机文件和标识

包装和运输

4.6.3 生产过程检验

√

从零部件进厂检验、组装过程检验、整机检验严格按照以下文件执行：

进货检验试验 ----- 《进货检验单》 Q/JF 82/1500JY.1-2006

组装过程检验 ----- 《组装过程检验卡》 Q/JF 82/1500JY.2-2006

出厂检验 ----- 《风机总装出厂检验清单》 Q/JF 82/1500JY.3-2006

第五章、机组进场及安装

5.1、进场道路要求

第 43 页

进场道路的要求：根据是进场道路或是场内起重设备通行道而不同。场内风机间的移动，

其通行道路必须能满足主要吊装设备（如神钢7350型起重机或同类专用机械设备）的通行要

求。

风场内外的进场道路应当满足下列最低要求：

5.1.1、路面承载力:

所有道路满足每节15吨卡车通过，最大承载率为95%。

5.1.2、道路的最小直线宽度

直道: 所有进场道路至少5米宽。为满足承载起重机的通行，风场内公路的最小宽度为

10米；或者路宽为5米加一个压实肩，便于起重机的通行。

弯道：根据弯道半径适当加宽路面，见本文中的图示。

5.1.3、最大坡度:

风场内进场道路的最大道路坡度为8º，条件是路面足够坚硬和压实，并且路面材料足以

避免卡车轮子打滑。即路面坡度为14%。

如果路面坡度超过这一值，道路路面最好是混凝土或沥青。

场内道路的坡度应满足主吊的通行。

弧度超过45º的道路最大坡度不能超过5%。

5.1.4、压坡度

当认为有必要增加含水量时，再进行压坡度，压坡度不能超过2º。

5.1.5、转弯半径:

路面应考虑材料自身的特点和功能，弯道和坡道的半径必须结合起来考虑；本文中图例说

明了不同类型的转弯半径以及他们如何作用于运输塔筒和叶片的卡车。

5.2、净空高度:

为了使货物顺利通行，所有卡车都应避免高空物体的阻碍，例如桥梁和电线等。卡车的最

小净空高度为5米。所有高空物体都应做好标记，表明其离路面的高度。

5.3、排水:

良好的排水系统是建造优质道路的关键所在，横向排水系统必须比路基深，这样可以避免

被淹；横向坡度可以通过表面排水而不侵蚀路基，水一定要排干到临近地带。

注意：

第 44 页

临时车道或临时工作区域应如下施工：

移去表层土，建筑好两侧必须的排水口，然后对临时车道路段进行与风力发电场最大运输

负荷（最大前后向负荷15吨）相当的耐滚压处理。未通过耐滚压测试的路段要用可行的聚合

物料代替原有物料重新施工，直至通过耐滚压测试。

5.4、因运输叶片是部件运输中最为困难的任务，故这里以运输叶片为范例，对场内道路提出

一些要求。

45°弯曲，半径30 米，5 米宽 45° 弯曲，半径15 米，5 米宽（拐点处加

宽3.75m以上）

90°弯曲，外侧转弯半径30 米，5 米宽 90° 弯曲，半径15 米，5 米宽

内侧转弯半径为36m（拐点处需加宽3.4m）内侧转弯半径为33m

135° 弯曲，外侧转弯半径30 米，5 米宽 135° 弯曲，半径15 米，5 米宽

内侧转弯半径为28m（拐点处加宽5m）上图最右侧尺寸为36m

5.5、安装场地要求

第 45 页

适用于神钢7350履带式起重机或同类机械设备的工作尺寸（平台的倾斜度不能超过1%）；

5.5.1、方案一：考虑主起重机和辅助起重机、需要存放风机部件的空间，以及组装金风

1500kW风机叶轮所需空间；最小空间为60m×50m（距基础5米存放塔筒）；

5.5.2、方案二：考虑主起重机和辅助起重机、需要存放风机部件的空间，将塔架、机舱、

发电机吊装完毕后进行叶轮组对；最小空间为45m×35m（距基础5米存放塔筒）。

（以上方案供参考，需要根据施工情况具体调整）

5.6、安装准备

现场平整，风电机组基座施工完后回填夯实，并将基座四周平整压实，为风电机组设备的

运输、堆放和吊装施工提供足够的作业面。

风电机组设备进场，塔架、发电机、机舱和叶片运到施工现场。按吊装顺序和重近轻远的

原则在对应的基座位置处堆放，并留出起重机械的施工面。

起重机械进场试运转，将起重机械搬运到施工现场，按吊装要求组装，并对起重机械的起

升机构，变副机构，回转机构和力矩限制器进行调试和试运转，使起重机械达到正常工作状态，

然后进行60%、100%、120%试吊。

第 46 页

风机设备开箱检验。

随机专用工具、吊具清点检查。

5.7、吊装机具准备

350T履带吊1台

70T液压汽车式起重机1台

塔架专用吊具

机舱专用吊具

发电机专用吊具

风轮专用吊具

吊装钢丝绳、环形吊带、扁平吊带、风绳、手拉葫芦等

5.8、吊装顺序

安装塔架下段专用吊具→吊装电控柜→塔架下段吊装就位→螺栓紧固，拆下专用吊具→安

装塔架中段专用吊具→螺栓紧固，拆下专用吊具→安装塔架上段专用吊具→塔架上段吊装就位

→螺栓紧固，拆下专用吊具→机舱吊装就位→螺栓紧固脱钩→发电机吊装就位→螺栓紧固脱钩

→风轮组装、吊装→螺栓紧固脱钩

5.9、安装过程安全要求

以“安全第一、预防为主” 为中心，组织全体施工人员进行安全教育培训，认真学习各

种安全规程，树立施工必须安全，安全为了生产的观念，提高全员的安全意识。

搞好施工的安全建设，做好安全技术交底，落实到人，落实到岗，完善各种安全设施，抓

好现场管理，确保本工程施工安全无事故。

凡参加风电机组吊装的施工人员，必须持证上岗，熟悉风电机组的安装方法和安装程序，

严格按照施工方案进行施工，并严格按规程和规范进行操作。对进入施工现场的工作人员都必

须进行安全教育及安全技术交底，鉴定安全责任书。

在施工过程中，施工人员必须分工明确、责任明晰、统一指挥、统一行动，不得擅自离岗。

在吊装过程中，指挥信号要统一，声音清晰明亮。凡参加施工的全体人员必须熟悉此信号，

各操作岗位动作协调一致。

应正确执行总指挥的命令，做到信号传递清晰、迅速、准确。

进入施工现场必须正确佩戴安全帽，登高作业人员必须穿防滑鞋、系好安全带。

使用的工具应装在随身的工具袋内，并系上保险绳，严禁高空抛扔传递。

起重机司机必须熟悉起重机机械性能，执行规定的各项检查和保养后方可启动。

开始工作前，起重机应进行试运转，检查各机构是否正常，制动装置是否灵敏可靠。

第 47 页

吊车工作前应观察在起重机的回转范围内有无障碍物。

吊车满负荷时，应进行试吊，将重物吊起20-50厘米，检查起重机稳定性和各机构的可靠

性及绑扎的牢固性。

风电机组吊装要充分考虑风力的作用，塔架机舱发电机吊装时风速小于12M/S，风轮吊装

时风速小于8M/S。

在起吊过程中，未经现场指挥许可，不得有人在起重物下及受力索具附近停留或通过吊装

施工因故中断，必须采取措施进行处理，不得使被吊构件长时间悬空或悬空过夜。

冬季施工要根据气候情况采取可靠的防滑和防寒措施。

施工机械通过带电高压线路时，保证安全距离，必要时申请停电。

施工和生活区应注意防火和防触电事故。

5.10、质量保证措施

严格按照风电机组安装手册和施工方案进行操作，确保安装质量。

做好施工检查和工序交接记录，杜绝质量隐患。

施工操作中要做到规范操作文明施工。确保安装质量。

施工中注意对成品的保护，杜绝因吊装造成永久性缺陷。

确保吊装工程100%的合格率。

第 48 页

第 49 页

第六章、地面试验及安装调试

风机试验所要完成的试验任务必须按照《金风82/1500kW风力发电机组地面出厂试验报

告》Q/JF 82/1500JY.4-2006执行。

6.1 地面试验台介绍：

对投入正式生产的零部件进行检测，以掌握制造质量与水平的保持或改进情况，

为保证给客户提供最优的风力发电机组设备奠定坚实的基础。

对机组关键零部件的组装工艺、质量进行验证、检测。确保出厂的机组组装正确、

运转灵活、连接可靠。

发电机测试参数

序号测试项目

第 50 页

内容主要设备

绕组对机壳及绕组测量绕组的实际冷态和热态的绝缘兆欧表

相互间的绝缘电阻

耐压试验

直流电阻

空载特性的测定

温升试验

电阻

试验电压的频率为50HZ，电压波形耐压议

应尽可能接近接近正弦波。

检查电机绕组接线是否存在有虚电机测试台（是

接、接错、短路

检测发电机空载特性的测定。

一个测试系统，

由软件及硬件组

额定工作状态下绕组和铁芯的温度

成，能自动完成

各项记录及分

析）

效率和功率因素试测定效率曲线、功率因数曲线

验

电压波形畸变律的检测电压波形正弦畸变及谐波情况谐波分析仪

振动、噪声测定电机的振动、噪声水平振动仪

传动试验台的传动方案如下图所示：

试验台基本配置：进线变压器、开关柜、调速器、电动机、联轴器、减速箱、变流器、试

验控制台、试验平台及各种传感器等。如下图所示：

试验台总体采用能量回馈法：从电网过来的能量经变压器流向拖动电机一侧的逆变器--

调速装置，给拖动电机提供电能。拖动电机带动齿轮箱，然后带动被试发电机转动，发电机发

出电能。由发电机产生出来的电能再通过整流与变频反馈给拖动电机。这样，只需较少的电网

能量及较小的变压器容量，因为测试台的运转，只需要电网提供系统初始的电气耗能和机械摩

擦的损耗所需的能量。

发电机安装在一个可转动的支撑上，在转动支撑上用一个测力传感器就可以测知发电机的

转矩，同时可进一步算出功率。减速箱与发电机之间用扭矩仪测量输入转矩。

试验台系统原理图

第 51 页

6.2测试内容

电控系统电器元件的整定值设定和调整

6.3功能考核内容

整机装配完成后在地面进行电动运转试验，同时考核整机的传动系统、液压系统、偏航系

统、控制系统和安全保护系统动作的正确性和可靠性。

6.4液压系统的测试

试验项目：

➢ 液压泵电机的旋转方向；

➢ 液压系统的系统压力整定；

➢ 液压系统从零压力建压到系统压力上限值的建压时间；

➢ 液压系统因系统压力不足而再次建压的补压时间；

➢ 液压油油位传感器的功能；

➢ 系统的泄漏。

6.5偏航系统测试

试验项目：

➢ 检查四个偏航电机的动作方向的一致性；

➢ 检查机舱内控制盘面上的偏航键执行功能及偏航动作与偏航键指示方向的一致性。

➢ 检查地面控制器面板上的偏航键执行功能及偏航动作与偏航键指示方向的一致性。

➢ 风向标指示偏航方向时，机舱的偏航动作正确性。

➢ 测试偏航计数器解缆功能，检查偏航计数器解缆位置的设定。

➢ 检查偏航刹车的功能及偏航刹车体内的压力及余压。

➢ 采用压保险丝法检查四个偏航减速器的齿侧隙（0.4-0.7mm）及其方向的一致性。

➢ 计算并校核偏航减速器的偏航速度。

➢ 偏航过程中的噪声。

6.6紧急停机安全链测试

试验项目：

➢ 测试振动开关的紧急停机功能；

➢ 测试扭缆开关的紧急停机功能；

➢ 测试紧急停机键的紧急停机功能；

➢ 转速驱动模块的紧急停机功能；

➢ 测试电网掉电的紧急停机功能。

第 52 页

6.7提升机的测试

试验项目：

➢ 检查提升机动作的方向性是否正确；

➢ 起吊相当于1.5倍标称重量，检查提升机是否能正常工作，制作系统的工作性能；

➢ 测试提升机升降过程的急停按钮，检查其工作性能。

6.8电动机启动

试验项目：

➢ 发电机空载拖动的启动电流、电压和功率

➢ 表量计量的电压、电流、频率与控制器计量的电压、电流和频率值进行比较。

6.9 现场安装检查

在风机安装完成后严格按照以下文件《风机出厂检验清单》

Q/JF 77/1400JY.5-2006执行。

6.10 试运行检查

在风机完成240小时试运行后，按照《试运行检查清单》

Q/JF 82/1500JY.6-2006执行。

标准列表

7.1 整机设计标准

Germanischer Lloyd Regulations for the Certification of Wind Energy

Conversion Systems 1993

Edition,with supplement No.1, March 1994

劳埃德风能转换系统认证规程1993版及1994增补版

IEC61400-1Ed2 Wind turbine generator systems

part1:safety requirements

国际电工委员会61400-1Ed2风力发电机第一部分：安全要求

GB18451.1-2001 风力发电机组安全要求

DL/T 669-1999 风力发电场运行规程

DL/T 796-2001 风力发电场安全规范

DL/T 797-2001 风力发电场检修规程

GBJ87-85 工业企业噪声控制设计规范

第 53 页

GB3096-93 城市区域环境噪声标准

TJ36-79 工业企业设计卫生标准

7.2 主要零部件生产及检验标准

IEC 2

IEC 60034-7:1992

IEC－34

IEC439

IEC-529

IEC60034-9:1997

IEC6036

IEC61000

IEC61024-1

IEC61024-1（1990）

IEC－71

IEC－85

IEC947

ISO-2173

GB/T 11351-1989

GB/T 1184-1996

GB/T 1348-1988

GB/T 1804-2000

GB/T 10095-1988

GB/T 1184-1996

GB/T 12477-1990

GB/T 13306-1991

GB/T 13384-1992

GB/T 1348-1988

GB/T 13924-1992

GB/T 14039-1993

GB/T 14231-1993

GB/T 1591-1994

振动等级

旋转电机结构和安装型式的分类(IM代号）

旋转式设备的设计标准

低压开关设备及控制设备的装配

机罩保护程度分级标准

噪声限值

建筑物电气装置

电磁兼容性

建筑物防雷设计规范

防雷击保护

旋转式电气设备的尺寸及输出等级标准

电气设备及装置绝缘材料的分级及其在使用中热稳定性的推荐

低压开关设备及控制设备

颤动分类标准

铸件重量公差

形状和位置公差未注公差值

球墨铸铁件

一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差

渐开线圆柱齿轮精度

形状和位置公差未注公差值

低合金钢埋弧焊用焊剂

标牌

机电产品包装通用技术条件

球墨铸铁件

渐开线圆柱齿轮精度检验规范

液压系统工作介质固体颗粒污染等级代号

齿轮装置效率测定方法

低合金高强度结构钢

第 54 页

GB/T 1993-1993

GB/T 228-2002

GB/T 229-1994

GB/T 231.1-2002

GB/T 3077-1999

GB/T 3190-1996

GB/T 3274-1988

GB/T 6060.1-1997

GB/T 6391-1995

GB/T 6414-1999

GB/T 6404-1986

GB/T 770-1988

GB/T 7233-1987

GB/T 8110-1995

GB/T 8539-2000

GB/T 8542-1987

GB/T 8543-1987

GB/T 8923-1988

GB/T 9174-1988

GB/T 9439-1988

GB/T 9441-1988

GB/T 9793-1997

GB10068-2000

GB10069.3-1988

GB1032-1985

GB10854-1990

GB11347-89

GB1152

GB150-1998

GB191-2000

旋转电机冷却方法(eqv IEC 60034-6:1991)

金属材料室温拉伸试验方法

金属夏比缺口冲击试验方法

金属布氏硬度试验第一部分：试验方法

合金结构钢

零部件表面喷铝技术标准

碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带

铸件表面粗糙度比较样块铸造表面

滚动轴承额定动负荷和额定寿命

铸件尺寸公差与机械加工余量

齿轮装置噪声功率级测定方法

碳素结构钢

铸钢件超声探伤及质量评级标准

气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝

齿轮材料及热处理检验的一般规定

透平齿轮传动装置噪声声压级测量规范

验收试验中齿轮装置机械振动的测定

涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级

一般货物运输包装通用技术条件

灰铸铁件

球墨铸铁金相检验

金属和其他无机覆盖层热喷涂锌、铝及其合金

轴中心高为56mm及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值(idt IEC

60034-14:1996)

旋转电机噪声测定方法及限值噪声限值

三相异步电动机试验方法

钢结构焊缝外形尺寸

大型旋转机械振动裂度现场测量与评定

润滑油杯的技术要求

钢制压力容器

包装储运图示标志

第 55 页

GB1971-1980

GB2421-81

GB2423-81

GB3766-83

GB50010-2002

GB50150-91

GB50169-92

GB50177-92

GB50204-2002

GB755-2000

GB8916-88

GB9966.1-1998

GBJ10-89

JB/JQ 82001-90

JB/T 7528-1994

JB/T10300-2001

JB/T5000.15.1998

JB/T5077－1991

JB/T51139.1-3-94

JB/T5811-1991

JB/T5926-91

JB/T6078-92

JB/T6396-1992

JB/T6402-1992

JB/T6996-93

JB/T7323-94

JB/T7929-1999

JB/T7943.2-95

JB/ZQ4165-1997

JB4730-1994

SDJ8-79

电机线端标志与旋转方向(eqv IEC 60034-8:2002)

电工电子产品基本环境试验规程总则

电工电子产品基本环境试验规程

液压系统通用技术条件

混凝土结构设计规范

电气装置安装工程电气设备交接试验标准

接地装置施工及验收规范

电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范

混凝土结构工程施工及验收规范

旋转电机定额和性能(idt IEC 60034-1:1996)

三相异步电动机负载现场测定方法

产品使用说明书总则

基础混凝土结构设计规范

铸件质量分等通则

铸件质量评定方法

风力发电机组设计要求

无损探伤检验

通用齿轮装置型式试验方法

钳盘式制动器质量指标、试验方法、检验规则

交流低压电机成型绕组匝间绝缘试验方法及限值

震动时效工艺参数选择及技术要求

齿轮装置质量检验总则

大型合金结构钢锻件

大型齿轮,齿圈锻件

重型机械液压系统通用技术条件

风力发电机组试验方法

齿轮传动装置清洁度

润滑装置及元件检查验收规则

动平衡试验品质等级

压力容器无损检测

第 56 页

电力设备接地设计技术规程

YJZ-84 轴承钢球材料选用技术要求

7.3 企业标准

Q/JF 2CG1500.10-2006

Q/JF 2CG1500.10.1-2006

金风1500KW风力发电机组叶片技术条件

金风1500KW风力发电机组变浆减速器技术条件

Q/JF 2CG1500.10.2-2006 金风1500KW风力发电机组变浆轴承技术条件

Q/JF 2CG1500.10.3-2006 金风1500KW风力发电机组轮毂技术条件

Q/JF 2CG1500.20.2-2006

Q/JF 2CG1500.20.3-2006

Q/JF 2CG1500.20.5-2006

Q/JF 2CG1500.30. -2006

Q/JF 2CG1500.40. -2006

Q/JF 2CG1500.50. -2006

Q/JF 2CG1500.51.2-2006

Q/JF 2CG1500.51.3-2006

Q/JF 2CG1500.52.-2006

Q/JF 2CG1500.52.2-2006

Q/JF 2CG1500.52.3-2006

Q/JF 2CG1500.53 -2006

Q/JF 2CG1500.60 -2006

Q/JF 1500SM.1-2006

Q/JF 1500SM.2-2006

Q/JF 2CG1500.90.1-2006

Q/JF 2CG1500.90.2-2006

Q/JF 2CG1500.90.3-2006

Q/JF 2CG 1500.90.4-2006

Q/JF 2GY1500.1-2006

Q/JF 2GY771500.2-2006

Q/JF 2GY1500.3-2006

Q/JF 2GY1500.4-2006

Q/JF 2GY1500.5-2006

Q/JF 2GY1500.6-2006

金风1500KW风力发电机组定子主轴、转动轴技术条件

金风风力发电机组永磁磁钢技术条件

金风1500KW风力发电机组定子支架和转子支架技术条件

金风1500KW风力发电机组润滑系统技术条件

金风1500KW风力发电机组液压系统技术条件

金风1500KW风力发电机组导流罩机舱技术条件

金风1500KW风力发电机组助力提升机技术条件

金风1500KW风力发电机组提升机技术条件

金风1500KW风力发电机组偏航轴承技术条件

金风1500KW风力发电机组偏航减速器技术条件

金风1500KW风力发电机组偏航制动器技术条件

金风1500KW风力发电机组底座技术条件

金风1500KW风力发电机组塔架技术条件

金风1500KW风力发电机组安装手册

金风1500KW风力发电机组运行维护手册

金风1500KW风力发电机组变流技术文件

金风1500KW风力发电机组变桨系统技术文件

金风1500KW风力发电机组主控技术条件

金风1500KW风力发电机组动力电缆技术条件

金风1500MW系列风力发电机组机舱装配工艺文件

金风1500MW系列风力发电机组叶轮装配工艺文件

金风1500MW系列风力发电机组发电机装配工艺文件

金风1500KW系列风力发电机组发电机定子绝缘规范

金风1500KW风力发电机组定子嵌线工艺文件

金风1500KW风力发电机组定子铁芯叠压工艺

第 57 页

Q/JF 2GY1500.7-2006 金风1500KW风力发电机组电器接线工艺

Q/JF 2GY1500.8-2006 金风1500KW风力发电机组绝缘处理工艺

Q/JF 1500SM.1-2006 金风1500KW风力发电机组安装手册

Q/JF 1500SM.2-2006 金风1500KW风力发电机组调试手册

Q/JF 1500SM.3-2006 金风1500KW风力发电机组运行维护手册

Q/JF 1500SM.6-2006 金风1500KW风力发电机组主控系统使用手册

Q/JF 1500SM.7-2006 金风1500KW风力发电机组变流系统使用手册

Q/JF 1500SM.8-2006 金风1500KW风力发电机组变桨系统使用手册

Q/JF 1500SM.4-2006 金风1500KW风力发电机组远程通讯使用说明书

Q/JF 1500SM.5-2006 金风1500KW风力发电机组中央监控软

机组认证

金风1500kW机组设计认证证书/电能品质/ 噪声测量

（金风77/1500kW机组与金风82/1500kW机组的电气配置与运行参数一致,因此金风

77/1500KW机组的电能品质测试可以作为参考）

第 58 页

标准塔筒及基础招标图

第 59 页

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GW82-1500金风技术资料-中文

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