GBT 47516-2026《太阳跟踪器安全要求》

1太阳跟踪器安全要求2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于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T4208外壳防护等级(IP代码)GB4824工业、科学和医疗设备射频骚扰特性限值和测量方法GB/T10125人造气氛腐蚀试验盐雾试验GB/T16895.23低压电气装置第6部分：检验电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术第3部分：射频电磁场辐射抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB/T17626.11电磁兼容试验和测量技术第11部分：对每相输入电流小于或等于16A设备的电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验GB/T20138电器设备外壳对外界机械碰撞的防护等级(IK代码)GB/T29320—2024光伏电站太阳跟踪系统技术要求GB/T31366光伏发电站监控系统技术要求GB50009建筑结构荷载规范GB/T50011建筑抗震设计标准UL1004-1-2020旋转电机的一般要求(Rotatingelectricalmachines-generalrequirements)3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。2机械结构mechanicalstructure支撑光伏组件和驱动系统的结构。驱动系统drivingsystem驱动光伏组件追日跟踪的装置。控制器controller通过电气或电子信号管理、指挥、指导和调节其他设备或系统行为的设备。檩条purlin用于支撑光伏组件，并把组件固定在主轴上的结构。支撑光伏组件并传递动力，使光伏组件跟踪太阳位置的结构。将跟踪器机械结构固定在地面上的竖向受力部件。4要求4.1机械结构安全4.1.1机械结构强度应采用合理的设计和构造，使其在规定的设计使用年限内以适当的可靠度且经济的方式满足规定的各项功能要求，具有足够的安全性和防腐性能，满足承载力极限状态和正常使用极限状态。4.1.2静态风荷载太阳跟踪器应具有抵抗不低于当地重现期50年的风压下的静态风荷载。静态风荷载要求如下。a)静态风荷载适用于太阳跟踪器的所有阵列。b)静态风荷载要求独立于设计的大风保护策略或倾角。c)计算静态风荷载是基于太阳跟踪器的结构方案、几何尺寸、风速、安全系数以及评估中的结构部件和连接节点的风荷载区域。d)静态风荷载应分为均衡和不均衡(作用于组件表面)负载两种情况，包含风压公式(1)、标准荷载公式(2)及弦长和荷载区域的扭矩公式(3)的计算。静态风荷载扭矩系数如图1所示。以下结构部件和连接节点的计算应参考静态风荷载扭矩系数：1)光伏组件与檩条的连接；2)檩条与主轴的连接；3)主轴与主轴之间的连接；4)主轴与立柱的连接；5)主轴与扭转固定点的连接(通常是旋转驱动器或线性驱动器)。3式中：pa——组件表面的压强；p——使用环境的空气密度；v——使用环境重现期50年的最大风速；CA——通过风洞试验获得的作用于组件表面的对应风荷载区域的静态系数；U₂——风压高度变化系数。Fₙ=p×Am式中：F。——法向压力标准荷载；pa——组件表面的压强；A——相关构件的风荷载附属区域面积。式中：p——使用环境的空气密度；v——使用环境重现期50年的最大风速；Cm——通过风洞试验获得的对应风荷载区域的静态均布空气动力扭矩系数；Le——光伏组件的弦长(弦长为垂直于主轴方向);A——相关构件的风荷载附属区域面积。图1静态风荷载扭矩系数e)荷载区域是指风荷载施加于光伏组件上的表面积，荷载区域的计算方式如下。1)评估光伏组件在檩条上的连接，荷载区域为光伏组件弦长乘以光伏组件在南北方向上的宽度。2)评估檩条与主轴或者扭矩管的连接，测试排列包括4个檩条之间的跨度。在此情况下，荷载区域为光伏组件弦长乘以檩条之间的距离的3倍。3)评估主轴或扭矩管各段之间的连接，荷载区域为光伏组件弦长乘以任何连接之间的最长距离。4)评估立柱之间的连接，荷载区域光伏组件弦长乘以任何立柱之间的最长距离。5)评估主轴或扭矩管和扭转固定点之间的连接，荷载区域为光伏组件弦长乘以从太阳跟踪器末端到固定点的最长距离，或扭转固定点之间的最长跨度。45——间接接触防护。4.2.1.2直接接触防护通过外壳或屏障及带电部件绝缘防止直接接触带电部件。当直接接触时需要采取保护措施，以确保与带电部件接触不会产生电击危险。通过保护阻抗隔离故障及限制过电流。4.2.1.3间接接触防护间接接触防护通过等电位连接或局部等电位连接，及双重或加强绝缘进行防护。4.2.2过流保护太阳跟踪器控制器任何电路中的电流可能超过任何部件的额定值或导线的载流量，则应提供过电流保护装置。4.2.3绝缘耐压4.2.4防雷接地4.2.5电机过热电机应有过热保护功能，可通过以下方式实现：——过电流保护；——超温保护；——堵转保护。4.2.6.2在恢复电压或接通输入电源后，应防止太阳跟踪器的自动或意外重启。应具有防短路措施，现场操作端子连接错误时控制器不会故障损坏，也不会对操作人员造成电击危害。4.2.8控制电路c)控制电路应具备过电流保护功能。64.2.9.1.2如需要使用多个控制装置启动时，则每一个控制装置都应具有单独的手动启动装置。4.2.9.2.1太阳跟踪器应具备停止类别0、1或2类停止功能，停止类别功能如下：a)停止类别0:无控制停止——应通过立即切断驱动器的电源来停止；注1:供电装置断开，当操作时，选择停止类别0。注2:当停止功能启动时，需停止除运动以外的太阳跟踪器功能。注3:切除动力即足以去除需要产生转矩或力的功率，这可以通过脱开离合器、断开、切断或以电子等方法来实现。4.2.9.2.3独立单元中有多个控制器的情况下，来自任一控制器的停止指令均应有效。4.2.9.3发生故障时的措施4.2.9.3.1应采取措施将控制系统发生故障或受到干扰时造成的危险或损坏降至最低。例如：控制系统通过电池供电方式保留记忆，应采取措施防止因电池故障、欠压或拆除造成的危险。要求使用权限管理来访问代码和工具，防止内存未经授权或无意的更改。4.2.9.3.2降低故障风险的措施包括但不限于：a)控制电路具有保护功能；b)通过断电停止；c)具有急停开关装置；d)通过防呆或防止误操作设计，减少电路故障；e)通过以下方式进行监测：4.2.9.4冗余设计宜通过提供部分或完全冗余设计，将电路中的单一故障导致危险的可能性降至最低，进而提高设备可靠性。冗余设计可以分为在线冗余和离线冗余。正常操作中在线冗余可以起到保护功能，离线冗余在操作功能失效时起到保护功能，包括供电、自动变速控制单元、网络控制单元等冗余设计。74.2.9.5.1通则紧急停止要求。a)紧急停止应为0类停止或1类停止。根据太阳跟踪器的风险评估结果选择紧急停止类别。b)在某些情况下，为了避免产生额外的风险，需执行受控停止，保证太阳跟踪器的控制器件的电源处于打开状态。4.2.9.5.3紧急关闭紧急关闭应通过关闭机电开关设备电源来实现，即太阳跟踪器的驱动系统执行0类停止。以下情况应提供紧急关闭：a)基本保护装置(如导线、导线棒、滑环组件、电气操作区域的控制装置)需放置在不易接触的地方或有障碍物阻隔；4.2.9.6操作模式操作模式要求：a)太阳跟踪器可以有一个或多个操作模式(如手动模式、自动模式、设置模式、维护模式)。4.2.9.7操作监控应通过提供超行程限制器、最大电机电流、电机超速检测、机械过载检测或防撞装置等方式，对可能导致危险情况的机器或机器部件的移动或动作进行限制或监控。4.2.9.8无线控制系统太阳跟踪器采用无线技术(如无线电、红外)通信和传输数据时，应评估无线控制功能和响应时间的安全性和可靠性。84.3功能安全4.3.1接地连续性太阳跟踪器所有控制部分和机械结构部分应具有有效连接，需评估以下连接节点的连接电阻(连接电阻不大于0.1Ω):a)光伏组件与檩条的连接；b)檩条与主轴的连接；c)主轴与主轴之间的连接；d)主轴与扭转固定点的连接；e)控制部分与主轴的连接。f)主轴与立柱的连接；太阳跟踪器通过立柱接地。4.3.3电磁兼容4.4防护等级4.4.1防止人体接近危险部件及防止固体外物和水进入的防护(IP代码)防护等级按GB/T4208的规定，控制箱防护等级不低于IP54,电机防护等级不低于IP65。4.4.2防止设备受到机械撞击的防护(IK代码)4.5防腐太阳跟踪器钢结构防腐应满足以下要求。——在构造上应便于检查和清洗。——应根据设备使用环境条件，如大气腐蚀等级、土壤腐蚀等综合判断太阳跟踪器钢结构采取的防腐措施，大气腐蚀等级标准及钢结构防腐措施推荐方法及测试依据GB/T19292.1、GB/T19292.2、GB/T30790(所有部分)。4.6防火a)方法1:选择和使用减少着火和火焰蔓延可能性的元件、线路和材料，必要时使用防火罩，阻燃等级不低于V-2或HB。b)方法2:相关部件的开路或短路，会对补充绝缘和增强绝缘产生不利影响。只有在方法2中的故障测试不会导致部件着火，温度达到着火点或其他着火迹象的情况下，太阳跟踪器不需使用防火罩。5检验方法5.1静态风荷载测试5.1.1测试程序按照下列程序进行。a)根据公式(2)和公式(3)计算的标准值F。和M,,应用于实际的荷载组合之后得到设计值F和M,以此确定太阳跟踪器荷载测试大小。b)力矩荷载分为四分之一离散的弦宽(Lnf/4)区域。从一侧取下物体并将其添加到另一侧，以产生不平衡负载，参考图2。负载以不平衡的方向从一侧反复转移到另一侧。图2测试的荷载分布c)将主轴、檩条以及光伏组件组装在刚性基座上，使光伏组件到主轴的荷载路径与评估中的太阳跟踪器配置相同。d)所有紧固件的安装应符合制造商的要求，在每个紧固件和接头接口表面涂抹墨水或油漆标记。e)荷载通过沙袋或充水袋的形式直接加载到光伏组件玻璃和框架上。f)光伏组件的每个加载方向，按照表1规定的顺序反复三次。表1光伏组件受力测试加载要求光伏组件方向力方向向上或向下反转弯矩方向向上或向下反转弯矩方向向上或向下反转弯矩方向向上或向下反转弯矩方向向上或向下反转弯矩方向向上或向下5.1.2合格判据测试中任何部件无屈服变形或节点位移。5.2扭转刚度测试5.2.1测试程序按下列程序：M,以此确定太阳跟踪器配置的测试荷载大小；c)确保所有紧固件的安装符合制造商的要求，在每个紧固件和接头接口表面上做墨水或油漆标记；d)力矩荷载Fm以反转不平衡荷载的方向从一个方向传递到另一个方向；加载方向按表2规定注：需要设计测试装置规范加载方式和要求，测试装置参考附录B。标引符号说明：M,——扭矩。图3荷载施加表2主轴扭转测试加载要求加载方向反转弯矩方向反转弯矩方向反转弯矩方向反转弯矩方向反转弯矩方向5.2.2合格判据太阳跟踪器任何部分的旋转角度与测试前的空载状态相比均不应大于15°。5.3限位测试5.3.1测试程序按下列程序：a)在跟踪限位方向关闭限位开关，然后打开开关来执行模拟，此时有警告信息；b)再次关闭限位开关，此时警告信息消失；c)在预设的停止位置触发太阳能跟踪器制动并出现警告信息；d)重复b)以消除警告，并以相反方向运行太阳能跟踪器。5.3.2合格判据5.4过流保护测试按照GB/T16895.23的规定。5.4.2合格判据5.5绝缘耐压测试5.5.1测试程序GB/T29320—2024的14.7.4.2和14.7.4.3适用。5.5.2合格判据试验漏电流通过设定值，控制器未出现击穿现象。5.6防雷接地测试5.6.1测试程序5.6.2合格判据5.7电机过热保护5.7.1测试程序按照UL1004-1-2020的规定。5.7.2合格判据合格判据如下：a)电机外壳温度不应超过125℃;b)接线盒内任意点温度不应超过60℃。5.8断电恢复测试5.8.1测试程序按下列程序：a)自动模式下操作太阳跟踪器；b)断开太阳跟踪器的所有电源；5.8.2合格判据5.9短路测试5.9.1测试程序将控制器电源输入、电机输出和电池输出的端子对应极性颠倒连接，应确保控制器的安全操作或停机。5.9.2合格判据任何反向连接的配置均不应发生电击危害。5.10急停测试5.10.1测试程序按下列程序：b)1min后，释放急停按钮。5.10.2合格判据结果判定如下：5.11接地连续性测试5.11.1测试程序5.11.2合格判据连接电阻值小于0.1Ω。5.12通信测试5.12.1测试程序按下列程序：b)使用上位机通过通信系统监测太阳跟踪器运行状态，记录太阳跟踪器状态信息。满足4.3.2要求。5.13电磁兼容5.13.1测试程序5.13.1.1发射试验按照GB4824的规定。5.13.1.2抗扰度试验5.13.2合格判据5.14.1IP代码的验证5.14.1.1测试程序按照GB/T4208的规定，验证4.4.1的性能。5.14.1.2合格判据5.14.2IK代码验证5.14.2.1测试程序5.14.2.2合格判据5.15.1测试程序按照GB/T10125的规定。5.15.2合格判据应进行目视检查，如有必要应进行电气和机械性能检测，确保功能和性能正常。GB/T5169(所有部分)给出了评价电工产品火灾的导则及关于将电工产品火灾引起的毒害降低6.2电源连接说明太阳跟踪器的制造商不提供太阳跟踪支架用的电缆线及电缆线的过流保护装置。文件内容包括但不限于以下内容。a)安装和固定信息，包括：2)每个输入电源的电气设备的额定短路电流值；3)每个输入电源的额定电压、相数、频率(如交流)、配电系统类型(TT、TN、IT)及满载电流；4)