风力发电机可靠性设计规范编制说明

NB/T××××《风力发电机可靠性设计规范》编制说明

1工作简况

1.1任务来源

本项目来源于20323年9月25日国家能源局综合司下发的2023年能源领域行业

标准制修订计划及外文版翻译计划项目文件项目名称为《风力发电机可靠性设计规

范》，项目计划编号为：能源20230635。

1.2主要工作过程

（1）成立项目工作组。

2022年7月，江苏中车电机有限公司在公司内部组织成立技术标准研究项目工作

组，明确工作组各成员的具体职责。

（2）确定研究大纲。

2022年9月，江苏中车电机有限公司编制技术标准研究大纲，明确课题的研究思

路、任务、分工以及进度要求。

（3）项目调研。

2022年12月，江苏中车电机有限公司根据研究大纲的要求，结合公司生产的风力

发电机交付运行后,近五年风力发电机的故障类型进行调研和资料收集工作。

（4）工作组编制情况。

2024年3月，完成标准草案稿和标准编制说明。

2024年10月中旬，标委会秘书处组织草案工作组意见的征集，共收集到工作组意

见77条，采纳45条，部分采纳17条，不采纳15条。

2024年11月12日召开《风力发电机可靠性设计规范》能源行业标准工作组会，

来自金风科技、明阳慧能、上海电气、浙江运达、海装风电、北京鉴衡、联合动力、

中国质量认证中心、湘电风能、三一重能、中车所风电、中车永济、山东中车等近20

家风电企业和厂家的共计40余名专家参加本次会议。与会代表对标准的技术内容提出

了诸多宝贵建议及意见，形成如下意见：

1)3.6原文中“故障开始时间”修改为：故障修复开始时间；

1

2)3.6原文中“故障结束时间”增加说明，修改为：故障结束时间（不考虑因不

可抗力因素导致的维修延迟，如暴雨、暴雪、地震等）；

3)5.1前置条件增加样本数量要求，增加内容为统计数量不少于500台；

4)5.2平均故障间隔时间指标不做具体规定，原文中“MTBF≥20000小时”修改

为：MTBF具体指标由用户与制造商确定（CAT4，针对发电机整机）；

5)5.3平均故障修复时间MTTR指标较难达到，原文中该部分内容修改为：

MTTR＜1天（CAT0）；

MTTR＜2天（CAT1~CAT2）；

MTTR＜3天（CAT3）；

MTTR＜10天（CAT4）。

注：CAT0~CAT4详见附录B。

6)5.5风力发电机可靠度增加条件，原文中“可靠度大于或等于0.97”修改为：

运行周期内可靠度大于或等于0.97；

7)5.6风力发电机可靠性预期寿命符号表示错误，数字应为下角标，原文中

“B5=20”修改为：B5=20；

8)5.6可靠性预期寿命增加风力发电机指标，并分别对陆上海上进行确定，增加

内容：典型可靠性预期寿命陆上风力发电机20年，海上风力发电机25年；

9)6.1文中出现“机组词汇不妥，原文中“机组”修改为：风力发电机；

10)6.1失效率计算公式考虑增加λ（t）计算方式，该方式对于可修复系统

和不可修复系统均适用；

11)6.3公式由于3.6修改了平均故障修复时间定义，计算公式也应修改，原

文中“统计范围内故障造成的停机时间总和”修改为：统计范围内故障维修时间总和；

12)6.5原文中“R（+∞)=0”修改为：R（t=25)≥0.97；

13)6.6原文中“其含义为要求风力发电机在运行20年之后”修改为：其含

义为要求风力发电机在运行20年时刻

14)7可靠性试验项目不属于可靠性试验项目，参考变流器、主控两项标准可

靠性试验项目描述；

15)附录A关键零部件清单删除失效率指标；

2

16)附录B中的故障分级需再根据5.4制定的平均故障修复时间指标进行修改；

17)其他编辑性修改。2024年3月中旬，标委会秘书处组织草案工作组意见

的征集，共收集到工作组意见67条，采纳64条，部分采纳3条。

2024年4月10日，标委会秘书处组织召开标准工作组启动会，来自金风、明阳、运达、远

景、上电、中车、海装、东电、国电、华锐等国内主要整机厂和宜顺、永济、阳光、辰安、阜特、

舍弗勒等部件制造商，以及来自鉴衡、中质、国电投、北交大等共计60余名专家参加本次会议。

与会代表对标准的技术内容提出了诸多宝贵建议及意见。

2024年5月底根据上次会议意见，形成第2版草案，并通过秘书处征求工作组内意见，共收

集到意见79条，其中采纳67条，部分采纳3条，不采纳9条。

2024年6月13日在上海召开了第2次工作组会，会上来自31家单位的近60名代表参加，

编制组分别介绍了两项标准制定背景、会前标准征求意见处理情况。与会专家经过认真讨论后，

确定了两项标准的主要技术指标及修改意见。主要修改意见如下：

引用标准：增加GB/T1032-2023三相异步电动机试验方法。

标准术语定义与《风力发电机组轴电压轴电流技术要求和测试方法》统一，并补充轴电流

的定义。

《风力发电机组轴电压轴电流技术要求和测试方法》的试验方法与本标准的监测设备协同

考虑，包括：监测设备连接位置等。

技术要求和试验相对应，并修改完善相应表格。

删去“趋势监测”的要求。

6.4检验项目，表7增加实验要求。

增加：检测设备地址。

附录放入正文，设备接线示意图和设备结构示意图；标题修改为接线示意图。

2024年8月秘书处组织该标准的广泛征求意见，共收集到27条意见，其中采纳13条，部分

采纳6条，不采纳6条，待讨论2条。

1.3主要参加单位和工作组成员

本标准主要参加单位为：江苏中车电机有限公司、江苏金风科技有限公司

工作组成员为：赵震、涂康、李政潭、彭细、罗雄、王强、陈毅

外部专家：李进泽（中车株洲电机）、曹贝贞（上海电气）

2标准编制原则和主要内容

2.1标准编制原则

本标准制定工作应遵循“面向市场、服务产业、自主制订、适时推出、及时修订、

不断完善”的原则，标准制订应与产业推进、应用推广相结合，统筹推进。

2.2标准编制主要内容的论据，解决的主要问题

2.2.1标准编制背景

近年来风电产业发展十分迅速，各类设备质量问题逐年增多，其中发电机质量问

3

题占比约22%，每年更换、维修发电机及由此造成的电量损失，需要费用多达70多亿

元。如何有效提高风力发电机的可靠性、可用性和可维护性十分紧迫。通常，设计制

造过程中的质量控制、检验和测试，安装现场过程中的测试、调试或试运行，以及使

用过程中的维护和检修是关系到风力发电机可靠性即平均无故障时长的重要环节。因

此，严格按照规范化、标准化的、定量化的标准文件开展厂内质量控制、出厂检验和

使用维检是有效抑制风力发电机问题发生频次，避免各类恶性事故发生的关键。

而造成风力发电机质量问题频发的又一原因是风力发电机运行于野外、高空等恶

劣环境和工况条件下，地理、气候等因素对风力发电机的影响较为严重。虽然很多国

内外发电机生产厂商都在研制和生产适用于风电行业的发电机，但在品质控制、出厂

测试、适用维护等环节仍然沿用或借鉴其他行业用发电机的可靠性相关技术标准或规

范，尚未形成针对风电特殊性的统一的约束性文件和规范。这也就导致了各风力发电

机生产厂家出产的产品性能、结构、质量水平参差不齐。因此，风电行业迫切需要建

立统一的、定量化的面向风力发电机可靠性、可用性和可维修性的行业标准，从而推

动风力发电机行业的有序、高质量发展。

2.2.2标准编制主要内容的论据

我司统计了2016年-2024年公司生产的风力发电机交付运行后发电机塔上出现的

故障类型和故障频次进行统计，获得风力发电机关键零部件清单和风力发电机典型故

障。

表1关键零部件清单

可靠性预期寿命（年）

序号关键零部件失效率/年

（维护状态下）

1绝缘部件0.01%20

2定子0.02%20

3转子0.02%20

4冷却器0.2%20

5引出线0.05%20

6碳刷0.5%20

4

7温度传感器（PT100）0.2%20

8轴承0.1%20

9永磁体0.02%20

10润滑泵0.2%20

11编码器0.3%20

12滑环0.3%20

13集电环0.3%20

备注：以上关键零部件1-8为永磁、双馈、异步风力发电机共有零部件；9为永磁风力发电机

特有零部件；10-11为双馈、异步、高速永磁风力发电机共有零部件；12为双馈风力发电机特有零

部件；13为异步风力发电机特有零部件。

表2风力发电机典型故障

序号故障类型故障描述

1绝缘失效绝缘部件击穿失效或绝缘零部件老化低于绝缘要求

2过热绕组温度高于报警值导致停机

3扫膛转子偏心或气隙过小导致定子与转子摩擦

4振动异常振动值大于设计值

5液体渗漏机座或冷却器（非与外部冷却装置连接处）渗漏冷却液

冷却器芯体故障或驱动电机故障导致冷却器不能正常

6冷却器故障

工作

7轴承烧损轴承由于温度过高或轴电压腐蚀导致轴承烧损

由于测温原件不能正常测量温度导致温度监控系统异

8测温元件故障

常

9噪音过大由于噪音过大，到达风场运行噪音控制要求

10紧固件松动/断裂由于振动或应力较大导致紧固螺栓松动或断裂

11焊接处开裂由于焊接强度不够或应力较大导致焊接处开裂

12碳刷故障由于长时间运行，碳刷磨损到达更换条件或过温烧损

13性能衰退永磁体退磁或功率因数降低且低于设计值

5

14润滑泵故障油泵电机故障、油路堵塞不能按设计供油

15编码器故障数字脉冲信号输出异常

16滑环故障滑环异常不能正常工作

17集电环故障集电环异常不能正常工作

备注：以上风力发电机典型故障1-12为永磁、双馈、异步风力发电机共有故障；13为永磁

风力发电机特有故障；14-15为双馈、异步、高速永磁风力发电机共有故障；16为双馈风力发

电机特有故障；17为异步风力发电机特有故障。

2.2.3解决的主要问题

本标准解决的主要问题为：规定了风力发电机可靠性指标及要求、可靠性指标的

计算方法、可靠性试验项目、可靠性框图及计算方法等，适用于大容量陆上和海上风

力发电机在研制、运行、改进过程中所开展的可靠性指标计算。

3明确标准中涉及专利的情况，对于涉及专利的标准项目，应提供全部专利所

有权人的专利许可声明和专利披露声明

本标准不涉及相关专利。

4预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况

本标准的制订，为轴电压轴电流在线监控系统在风电机组的应用场景、性能要求

和测试方法提