ICS 27.180 CCS F 11 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 11233—2023 海上风力发电机组安全系统设计规范 Design specification for safety system of offshore wind turbine generator system 2023-05-26发布 2023-11-26实施 国家能源局 发布 NB/T11233—2023 目 次 前言 范围 规范性引用文件 2 3术语和定义 4 总则…. 保护功能要求 6设计要求 附录A（规范性）安全系统功能设计流程图 10 附录B（规范性）性能等级评估 参考文献· 扫码免 NB/T11233—2023 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国电器工业协会提出。 本文件由能源行业风电标准化技术委员会风电电器设备分技术委员会（NEA/TC1/SC6）归口。 本文件起草单位：国电联合动力技术有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、中广核风电有 限公司、浙江运达风电股份有限公司、北京金风科创风电设备有限公司、华锐风电科技（集团）股份有 限公司、哈电风能有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、中国船舶重工集团海装风电股份有限公司、 东方电气风电股份有限公司、深圳市禾望电气股份有限公司、西安热工研究院有限公司、阳光电源股份 有限公司、中广核铀业发展有限公司、特变电工新疆新能源股份有限公司、维谛新能源有限公司、中国 质量认证中心、中国电力科学研究院有限公司、远景能源有限公司、中车永济电机有限公司、成都阜特 科技股份有限公司、上海中认尚科新能源技术有限公司、清华大学、北京源清慧虹信息科技有限公司、 天津天传电控设备检测有限公司、上海电气集团股份有限公司、天津瑞源电气有限公司、北京鉴衡认证 中心有限公司、长沙理工大学、中国电子工程设计院有限公司。 本文件主要起草人：张欣露、王峰、果岩、董健、王小丽、何先照、郑立纹、孙长亮、侯垚、邓刚、 黄强、徐可、吴俊辉、王媛媛、郭燕萍、周党生、余俊琴、邹荔兵、刘杰、倪远翔、赵伟、吕一航、 肖杰、李阳、赵勇、吴玉杨、孟祥志、成和祥、王宝安、李少飞、白亮、侯洪强、闫东淼、刘鹏、杜慧成、 陈晓杰、孔令行、苗强、付小林、王鹏军、吴蔚、王海铭、王连杰、孙今英、周静、蒋焱、王帅、韩昊、 尹鹏娟。 本文件为首次发布。 II NB/T11233—2023 海上风力发电机组安全系统设计规范 1范围 本文件规定了海上风力发电机组安全系统设计的总则、保护功能要求、设计要求、测试等内容。 本文件适用于水平轴海上风力发电机组（以下简称风力发电机组）安全系统设计，不包括辅助系统 （如逃生、消防等）设计。 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/T2900.532001 电工术语 风力发电机组 GB/T5226.1—2019 机械电气安 全 机械电气设备第1部分：通用技术条件 GB/T15706机械安全 设计通则 风险评估 与风险减小 GB/T16855.1- 2018 机械安全 控制系统安全相关部件第1部分：设计通则 一 GB/T16855.2 2015 机械安全 控制系统安全相关部件第2部分：确认 GB/T19069 失速型风力发电机组控制系统技术条件 GB/T19292.1 2018 金属和合金的腐蚀大气腐蚀性第1部分：分类、测定和评估 GB/T20438.4- 2017 电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全 第4部分：定义和缩略语 GB/T31517.1 固定式海上风力发电机组设计要求 NB/T31017 风力发电机组主控制系统技术规范 NB/T31043 海上风力发电机组主控制系统技术规范 NB/T31060—2014 风力发电设备环境条件 NB/T31094—2016 风力发电设备海上特殊环境条件与技术要求 3术语和定义 GB/T 2900.53—2001、GB/T 5226.12019、GB/T15706、GB/T 19069、GB/T20438.4—2017、 NB/T31017、NB/T31043界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 安全系统 safetysystem 逻辑上优先于控制系统的一种系统，在超过相关安全的限值后，或者控制系统不能保证风力发电机 组在正常运行限值范围内运行时，而采取保护行动的一种系统。 3.2 安全功能 safety function 其失效后会立即造成风险增加的机器功能。 3.3 类别category（Cat.) 控制系统的安全相关零部件在防止故障能力以及故障条件下后续行为方面的分类，它通过部件的结 构布置、故障检测和（或）部件可靠性来达到。 1 NB/T11233—2023 3.4 失效failure 产品执行所要求功能能力的终止。 3.5 危险失效dangerousfailure 使控制系统安全相关部件（SRP/CS）有可能处于危险状态或功能丧失状态的失效。 3.6 系统失效systematicfailure 原因确定的失效，只有对设计或制造过程、操作规程、文档或其他因素进行修改后，才有可能排除 这种失效。 3.7 共因失效commoncausefailure；CCF 由单一事件引发的不同产品的失效，这些失效不互为因果。 3.8 风险risk 伤害发生概率和伤害发生的严重程度的综合。 3.9 性能等级performancelevel；PL 在可预期条件下，用于规定控制系统的安全相关零部件执行安全功能的离散等级。 3.10 所需的性能等级 required performance level;PL, 每种安全功能为达到所需的风险减小所应用的性能等级。 3.11 平均危险失效时间 meantimeto dangerousfailure;MTTF, 预期的危险失效平均时间。 3.12 诊断覆盖率diagnosticcoverage；DC 诊断有效性的度量，它可以是可诊断的危险失效的失效率与所有的危险失效的失效率之间的比率。 3.13 每小时平均危险失效概率averageprobabilityoffailurewithin onehour；PFHp 每小时发生危险失效的概率。 4总则 4.1总体要求 海上风力发电机组安全系统的设计除应满足GB/T31517.1的规定外，还应满足以下要求： a）安全系统必须独立于控制系统，逻辑优先于控制系统； b）应根据不同设计理念，由整机商对风险进行充分识别，定义所需的保护功能，见第5章； c） 安全系统的设计，应保证安全功能对相应的风险有降低的作用； d）在任何故障情况下，安全系统应保障保护功能的完整性，保证风力发电机组处于安全状态； 保护功能的完整性，应考虑在风力发电机组的全生命周期内获得保障； f）安全系统宜分等级，不同等级对应不同的保护方法； g) 当安全系统被触发后，应由人工进行故障确认和复位操作。 2 NB/T11233—2023 4.2环境条件 4.2.1海洋条件 在不同海域使用的安全系统设备应依据NB/T31094一2016第4章中规定的各海域海洋条件极值提出 相适应的技术要求。应综合评估海洋特殊环境条件对风力发电机组的影响，并确定是否需要接入安全系 统。 4.2.2环境条件 海上风力发电机组的环境条件可参照NB/T31094一2016中第4章的有关规定。 4.2.3生物条件 海上风力发电机组的生物条件应符合NB/T31060一2014表5中4B3、4B4等级要求。 4.2.4化学活性物质条件 海上风力发电机组的化学活性物质条件应符合NB/T31060一2014表6中3Cs4、4Cs4等级要求。 4.2.5环境腐蚀性条件 GB/T19292.1一2018中表C.1描述了各个分类对应的场景，CX适用于海洋环境， 安全系统中直接暴露在机舱外部空气中的部件、装置、传感器等应满足防腐等级CX。 4.3硬件 4.3.1安全控制器 安全控制器应符合以下要求： a）具备充分的安全设备可靠性设计理念，如采用非等效设计双通道IO、具备短路和同步检测功能 采用穴余设计、强制导向型触点等； b） 具备故障指示功能； c） 采用符合行业风险标准和相应安全等级的安全元器件； 复位操作应受控，不应采用自复位方式； e) 宜具备远程复位通道； f) 应配置不间断电源供电； g) 采用经认证的安全产品，如含有固件，也应经过安全认证。 4.3.2输入和输出部件 安全系统的输入和输出部件属于风力发电机组的关键部件，包括传感器、继电器、接触器、连接器 等，对安全系统的性能都有较大的影响，设计选型时应充分考虑部件的可靠性。 4.4软件 安全系统的软件应考虑如下要求： a）安全系统程序宜采用模块化和结构化编程； b）安全系统程序应具备分级访问权限，宜具备读写保护功能； c） 应建立规范化的软件版本可追溯机制。 3 NB/T11233—2023 5保护功能要求 5.1安全系统的保护功能 5.1.1超速保护 叶轮/发电机转速必须至少被不同的系统检测两次，获取至少两路信息，应至少有一路速度传感器连 接到安全系统。转速运行保护示意图见图1，转速控制应满足： a）转速达到切出转速n4时，控制系统应执行停机； b）超过临界转速nA，直接触发安全系统执行停机； c）