风力发电机组 轴电压轴电流在线监测设备技术要求编制说明

NB/T××××《风力发电机组轴电压轴电流在线监测设备技术要求》

编制说明

1工作简况

1.1任务来源

本项目来源于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《风力发电机组轴电压轴电流在线监测设备

技术要求》，项目计划编号为：能源20230629。

1.2主要工作过程

（1）成立项目工作组。

2022年7月，金风科技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，金风科技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10月，金风科技根据研究大纲的要求，结合风力发电机组发电机轴电压轴

电流在线监控系统研制、生产、测试和检验等特点,对在线监控系统的应用场景进行

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。

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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：

1)引用标准：增加GB/T1032-2023三相异步电动机试验方法。

2)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。

3)《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。

4)技术要求和试验相对应，并修改完善相应表格。

5)删去“趋势监测”的要求。

6)6.4检验项目，表7增加实验要求。

7)增加：检测设备地址。

8)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。

1.3主要参加单位和工作组成员

本标准主要参加单位为：金风科技股份有限公司、江苏金风科技有限公司

工作组成员为：张智勇、xxxx

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，标准制订应与技术创新、试验验证、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

在风力发电机组发电机中，电流流过轴承的问题十分常见,这种现象就是所谓的

电腐蚀。发电机产生的高频共模电压会在发电机转轴上感应出高幅值轴电压，并形成

轴电流,使发电机机的轴承在短期内损坏,缩短发电机机的使用寿命。轴承电腐蚀通常

发生在电流经由滚动体从一个滚道流到另一个滚道的时候。电蚀对轴承的破坏程度取

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决于放电能量和持续时间,但破坏效果基本相似，包括：滚动体和滚道上的微小电蚀

凹坑、润滑迅速退化、失效第二阶段的搓板纹及相应的轴承失效等。

据对发电机可靠性的研究表明，发电机的损坏有30%是由轴电流造成的，而且这

一数值正随着IGBT等高性能器件的广泛应用而以惊人的速度增加。因此对轴电压和

轴电流的检测具有现实意义和理论意义。

各行的发电机的轴电压一直存在，一般在50伏以内，为了避免机组在长期运行

中出现上述问题，为了减小大轴上产生的轴电流，一般情况下安装接地碳刷，通常的

做法是在发电机上安装滑环及装设接地碳刷，将发电机轴承接地，这样可以将轴电流

通过接地碳刷引导至大地，接地控制轴电压和轴电流在一个合理的阈值范围内。但是，

抑制措施所使用的碳刷是有寿命的，目前大部分是靠年限界定的方法进行更换。基于

目前现状，尤其需要对旋转机械轴电压和轴电流进行长期在线监测，一旦出现问题，

必须及时检修更换轴承或者电刷等部件。

传统的轴电压和/或轴电流监测方案在实际应用中存在一些问题：

1、普遍根据运行时间估算碳刷使用寿命从而更换备件，接地碳刷的剩余生命无

法准确量化；

2、检测仪器仪表结构复杂，数据处理能力有限，只能通过数据上传后由专业的

计算机处理，需要有人值守；

3、轴电流轴电压检测系统复杂，成本高昂，难于应用于单机容量不大但数量众

多的风力发电机组中；

4、轴电压轴电流检测系统离发电机非常近，经受非常强烈的电磁干扰，误报率

极高。

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

和测试方法提供了指导性规范；

5采用国际标准和国外先进标准情况，与国际、国外同类标准水平的对比情况，

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国内外关键指标对比分析或与测试的国外样品、样机的相关数据对比情况（三条内容

都要解释清楚，避免漏项：①采没采用国际标准；②与同类国际/国外标准的对比；

③无国际标准的是否测绘了国外的样品/样机，如有也讲清楚相关数据的对比）

本标准为我国自主研究制订标准，没有采用国际标准；

目前无同类国际标准/国外先进标准，故没有对比；

目前可参考的国内外标准主要集中4个方面：

（1）IEC60034-3-2007，Rotatingelectricalmachines–Part3:Specific

requirementsforsynchronousgeneratorsdrivenbysteamturbinesorcombustion

gasturbines

（2）GB/T7064-2008，隐极同步发电机技术要求，“4.11轴电流的防止”要

求，“应采取适当的措施防止有害的轴电流，并将转轴良好地接地，电机在运行时应

能测试出对地绝缘电阻值。带可控静态励磁所引起的脉冲轴电压可能产生油膜损坏，

对此应有效防范;轴电压大于20V时，应查明原因”。

（3）GB/T1029-2005《三相同步电机试验方法》中[4]，第4.3条关于轴电压测

试的条文如下：“被试电机应在额定电压、额定转速下空载运行。用高内阻交流电压

表先测定轴电压U1，然后将转轴没有绝缘的一端与其轴承座短接（双侧绝缘的转轴短

接任意一侧），测另一端对轴承座的电压U2（即油膜电压），再测该轴承座对地的电

压U3”。

（4）电力行业标准DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》[5]中，第5.1.1

条关于轴电压测试的条文如下：“汽轮发电机的轴承油膜被短路时，转子两端轴上的

电压一般应等于轴承与机座间的电压；汽轮发电机大轴对地电压一般小于10V”。。

上述所列技术规范与标准虽然对轴电压检测通用技术要求等进行了规定，但与风

电机组应用工况存在较大程度上的差别，均不能覆盖风电机组，也不能完全匹配风电

机组轴电压轴电流在线检测系统的的要求、设计、生产、制造等。

没有测绘国外的样品/样机。

6与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性

本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致的，目前无强制性相关

标准。

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7重大分歧意见的处理经过和依据

本标准在起草过程中没有出现重大意见分歧。

8标准性质的建议说明

建议本标准为推荐性行业标准。

9贯彻标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过渡办法、实施日

期等）

目前国内外尚无同类标准，建议尽早发布和实施本标准。

标准实施后，建议尽快针对有关人员开展标准的宣贯工作。

10废止现行相关标准的建议(针对不同级的标准代替要有废止建议；同级标准写

清代替关