TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 10687-5:2025
IEC 61400-5:2020
HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ - PHẦN 5: CÁNH TUABIN GIÓ
Wind energy generation systems - Part 5: Wind turbine blades
Lời nói đầu
TCVN 10687-5:2025 hoàn toàn tương đương với IEC 61400-5:2020;
TCVN 10687-5:2025 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E13 Năng lượng tái tạo biên
soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc
gia thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Bộ TCVN 10687 (IEC 61400), Hệ thống phát điện gió gồm các phần sau:
- TCVN 10687-1:2025 (IEC 61400-1:2019), Phần 1: Yêu cầu thiết kế
- TCVN 10687-3-1:2025 (IEC 61400-3-1:2019), Phần 3-1: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió cố định
ngoài khơi
- TCVN 10687-3-2:2025 (IEC 61400-3-2:2025), Phần 3-2: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió nổi ngoài
khơi
- TCVN 10687-4:2025 (IEC 61400-4:2025), Phần 4: Yêu cầu thiết kế hộp số tuabin gió
- TCVN 10687-5:2025 (IEC 61400-5:2020), Phần 5: Cánh tuabin gió
- TCVN 10687-6:2025 (IEC 61400-6:2020), Phần 6: Yêu cầu thiết kế tháp và móng
- TCVN 10687-11:2025 (IEC 61400-11:2012+AMD1:2018), Phần 11: Kỹ thuật đo tiếng ồn âm thanh
- TCVN 10687-12:2025 (IEC 61400-12:2022), Phần 12: Đo đặc tính công suất của tuabin gió phát
điện - Tổng quan
- TCVN 10687-12-1:2023 (IEC 61400-12-1:2022), Phần 12-1: Đo hiệu suất năng lượng của tuabin gió
phát điện
- TCVN 10687-12-2:2023 (IEC 61400-12-2:2022), Phần 12-2: Hiệu suất năng lượng của tuabin gió
phát điện dựa trên phép đo gió trên vỏ tuabin
- TCVN 10687-12-3:2025 (IEC 61400-12-3:2022), Phần 12-3: Đặc tính công suất - Hiệu chuẩn theo vị
trí dựa trên phép đo
- TCVN 10687-12-4:2023 (IEC TR 61400-12-4:2020), Phần 12-4: Hiệu chuẩn vị trí bằng số đối với thử
nghiệm hiệu suất năng lượng của tuabin gió
- TCVN 10687-12-5:2025 (IEC 61400-12-5:2022), Phần 12-5: Đặc tính công suất - Đánh giá chướng
ngại vật và địa hình
- TCVN 10687-12-6:2025 (IEC 61400-12-6:2022), Phần 12-6: Hàm truyền vỏ tuabin dựa trên phép đo
của tuabin gió phát điện
- TCVN 10687-13:2025 (IEC 61400-13:2015+AMD1:2021), Phần 13: Đo tải trọng cơ học
- TCVN 10687-14:2025 (IEC/TS 61400-14:2005), Phần 14: Công bố mức công suất âm biểu kiến và
giá trị tính âm sắc
- TCVN 10687-21:2018 (IEC 61400-21:2008), Phần 21: Đo và đánh giá đặc tính chất lượng điện năng
của tuabin gió nối lưới
- TCVN 10687-22:2018, Phần 22: Hướng dẫn thử nghiệm và chứng nhận sự phù hợp
- TCVN 10687-23:2025 (IEC 61400-23:2014), Phần 23: Thử nghiệm kết cấu đầy đủ của cánh rôto
- TCVN 10687-24:2025 (IEC 61400-24:2024), Phần 24: Bảo vệ chống sét
- TCVN 10687-25-1:2025 (IEC 61400-25-1:2017), Phần 25-1: Truyền thông để giám sát và điều khiển
các nhà máy điện gió - Mô tả tổng thể các nguyên lý và mô hình
- TCVN 10687-25-2:2025 (IEC 61400-25-2:2015), Phần 25-2: Truyền thông để giám sát và điều khiển
nhà máy điện gió - Mô hình thông tin
- TCVN 10687-25-3:2025 (IEC 61400-25-3:2015), Phần 25-3: Truyền thông để giám sát và điều khiển
nhà máy điện gió - Mô hình dữ liệu
- TCVN 10687-25-4:2025 (IEC 61400-25-4:2016), Phần 25-4: Truyền thông để giám sát và điều khiển
nhà máy điện gió - Ánh xạ hồ sơ truyền thông
- TCVN 10687-25-5:2025 (IEC 61400-25-5:2017), Phần 25-5: Truyền thông để giám sát và điều khiển
nhà máy điện gió - Thử nghiệm sự phù hợp
- TCVN 10687-25-6:2025 (IEC 61400-25-6:2016), Phần 25-6: Truyền thông để giám sát và điều khiển
nhà máy điện gió - Các lớp nút logic và các lớp dữ liệu để giám sát tình trạng
- TCVN 10687-25-71:2025 (IEC/TS 61400-25-71:2019), Phần 25-71: Truyền thông để giám sát và
điều khiển nhà máy điện gió - Ngôn ngữ mô tả cấu hình
- TCVN 10687-26-1:2025 (IEC 61400-26-1:2019), Phần 26-1: Tính khả dụng của hệ thống phát điện
gió
- TCVN 10687-27-1:2025 (IEC 61400-27-1:2020), Phần 27-1: Mô hình mô phỏng điện - Mô hình
chung
- TCVN 10687-27-2:2025 (IEC 61400-27-2:2020), Phần 27-2: Mô hình mô phỏng điện - Xác nhận mô
hình
- TCVN 10687-50:2025 (IEC 61400-50:2022), Phần 50: Đo gió - Tổng quan
- TCVN 10687-50-1:2025 (IEC 61400-50-1:2022), Phần 50-1: Đo gió - Ứng dụng các thiết bị đo lắp
trên cột khí tượng, vỏ tuabin và mũ hub
- TCVN 10687-50-2:2025 (IEC 61400-50-2:2022), Phần 50-2: Đo gió - Ứng dụng công nghệ cảm biến
từ xa lắp trên mặt đất
- TCVN 10687-50-3:2025 (IEC 61400-50-3:2022), Phần 50-3: Sử dụng lidar lắp trên vỏ tuabin để đo
gió
HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ - PHẦN 5: CÁNH TUABIN GIÓ
Wind energy generation systems - Part 5: Wind turbine blades
1 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu để đảm bảo tính toàn vẹn về mặt kỹ thuật của các cánh tuabin
gió cũng như mức độ an toàn vận hành phù hợp trong suốt vòng đời thiết kế. Bao gồm các yêu cầu
về:
• thiết kế khí động học và kết cấu,
• lựa chọn, đánh giá và thử nghiệm vật liệu,
• sản xuất (bao gồm quản lý chất lượng liên quan),
• vận chuyển, lắp đặt, vận hành và bảo trì cánh.
Mục đích của tiêu chuẩn này là cung cấp tài liệu tham khảo kỹ thuật cho các nhà thiết kế, nhà sản
xuất, bên mua, đơn vị vận hành, tổ chức thứ ba và nhà cung cấp vật liệu cũng như xác định các yêu
cầu để được chứng nhận.
Cánh rôto được định nghĩa là tất cả các bộ phận được tích hợp trong thiết kế cánh, không bao gồm
các bu lông có thể tháo rời trong kết nối gốc cánh và các kết cấu đỡ để lắp đặt.
Tiêu chuẩn này dự kiến sẽ được áp dụng cho các cánh của tất cả các tuabin gió. Đối với các cánh
rôto sử dụng trên tuabin gió nhỏ theo IEC 61400-2 thì có thể áp dụng các yêu cầu trong tiêu chuẩn đó.
Hầu hết các cánh đều được sản xuất cho tuabin gió trục ngang. Các cánh tuabin gió chủ yếu được
làm bằng nhựa gia cường sợi (FRP). Tuy nhiên, hầu hết các nguyên tắc đưa ra trong tiêu chuẩn này
đều có thể áp dụng được cho mọi hình dạng, kích thước và vật liệu của cánh rôto.
2 Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện
dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm
công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi (nếu có).
TCVN 8006-6 (ISO 16269-6), Giải thích dữ liệu thống kê - Phần 6: Xác định khoảng dung sai thống kê
TCVN 10687-1 (IEC 61400-1), Hệ thống phát điện gió - Phần 1: Yêu cầu thiết kế
TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1), Hệ thống phát điện gió - Phần 3-1: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin
gió cố định ngoài khơi
TCVN 10687-3-2 (IEC 61400-3-2), Hệ thống phát điện gió - Phần 3-2: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin
gió nổi ngoài khơi
TCVN 10687-23 (IEC 61400-23), Hệ thống phát điện gió - Phần 23: Thử nghiệm kết cấu kích thước
đầy đủ của cánh rôto
TCVN 10687-24 (IEC 61400-24), Hệ thống phát điện gió - Phần 24: Bảo vệ chống sét
TCVN 11236 (ISO 10474), Thép và sản phẩm thép - Tài liệu kiểm tra
TCVN ISO 9000 (ISO 9000), Hệ thống quản lý chất lượng - Cơ sở và từ vựng
TCVN ISO 9001 (ISO 9001), Hệ thống quản lý chất lượng - Các yêu cầu
TCVN ISO/IEC 17021-1 (ISO/IEC 17021-1), Đánh giá sự phù hợp - Yêu cầu đối với tổ chức đánh giá
và chứng nhận hệ thống quản lý - Phần 1: Các yêu cầu
IEC 60050-415, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Part 415: Wind turbine generator
systems (Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế (IEV) - Phần 415: Hệ thống máy phát điện tuabin gió)
IEC 61400-2, Wind turbines - Part 2: Small wind turbines (Tuabin gió - Phần 2: Tuabin gió nhỏ)
ISO 2394, General principles on reliability for structures (Nguyên tắc chung về độ tin cậy của kết cấu)
EN 10204, Metallic products - Types of inspection documents (Sản phẩm kim loại - Các loại tài liệu
kiểm tra)
3 Thuật ngữ và định nghĩa
Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa nêu trong IEC 60050-415 và các thuật ngữ, định
nghĩa nêu dưới đây.
3.1
Gốc cánh (blade root)
Phần của cánh rôto được nối với hub hoặc ổ trục điều chỉnh góc nghiêng cánh của rôto.
3.2
Hệ thống con của cánh (blade subsystem)
Tập hợp tích hợp các hạng mục nhằm thực hiện mục tiêu hoặc chức năng xác định trong cánh (ví dụ:
hệ thống con chống sét, hệ thống con phanh khí động học, hệ thống con giám sát, hệ thống con điều
khiển khí động học, v.v...).
3.3
Hiện tượng oằn (buckling)
Tính không ổn định được đặc trưng bởi sự gia tăng phi tuyến tính của độ lệch ngoài mặt phẳng với sự
thay đổi tải trọng nén cục bộ.
3.4
Giá trị đặc trưng (characteristic value)
Chiều dài của đường thẳng tham chiếu nối các mép đầu và mép cuối của mặt cắt cánh tại một vị trí
theo chiều dọc cánh cho trước.
3.5
Dây cung cánh (chord)
Chiều dài của đường thẳng tham chiếu nối các mép đầu và mép cuối của mặt cắt cánh tại một vị trí
theo hướng dọc cánh cho trước.
3.6
Độ rão (creep)
Sự gia tăng biến dạng theo thời gian dưới một tải trọng duy trì.
3.7
Giới hạn thiết kế (design limits)
Giá trị tối đa hoặc tối thiểu được sử dụng trong thiết kế.
3.8
Tải trọng thiết kế (design loads)
Các tải trọng mà cánh được thiết kế để chịu lực, bao gồm các hệ số an toàn từng phần thích hợp.
3.9
Đặc tính thiết kế (design properties)
Đặc tính vật liệu và hình học (bao gồm cả giới hạn thiết kế).
3.10
Hướng cạnh cánh (edgewise)
Hướng song song với dây cung cánh cục bộ.
3.11
Điều kiện môi trường (environmental conditions)
Đặc điểm của môi trường (gió, độ cao, nhiệt độ, độ ẩm, v.v.) có thể ảnh hưởng đến hoạt động của
cánh tuabin gió.
3.12
Hướng vẫy cánh (flapwise)
Hướng vuông góc với mặt phẳng được quét bởi trục cánh rôto khi cánh chưa biến dạng.
3.13
Hướng bản cánh (flatwise)
Hướng vuông góc với dây cung cánh và trục dọc cánh.
3.14
Về phía trong (inboard)
Hướng về phía gốc cánh.
3.15
Tiến-lùi (lead-lag)
Hướng song song với mặt phẳng tiếp tuyến mặt quét và vuông góc với trục dọc của cánh rôto khi
chưa bị biến dạng.
3.16
Trạng thái giới hạn (limit state)
Trạng thái của kết cấu và các tải trọng tác dụng lên nó, ngoài mức đó kết cấu không còn đáp ứng yêu
cầu thiết kế.
3.17
Đường bao tải trọng (load envelope)
Tập hợp tải trọng thiết kế tối đa theo mọi hướng và các vị trí theo chiều ngang.
3.18
Tần số riêng (natural frequency/eigen frequency)
Tần số tại đó kết cấu sẽ dao động khi bị nhiễu loạn và được phép dao động tự do.
3.19
Hệ số an toàn từng phần (partial safety factors)
Các hệ số được áp dụng cho tải trọng và độ bền của vật liệu để tính đến độ không đảm bảo trong các
giá trị (đặc trưng) đại diện.
3.20
Độ cong sẵn (prebend)
Độ cong của cánh trong mặt phẳng vẫy ở điều kiện không tải.
3.21
Hướng dọc cánh (spanwise)
Hướng song song với trục dọc của cánh rôto.
3.22
Độ cứng (stiffness)
Tỷ số giữa sự thay đổi lực và sự thay đổi độ dịch chuyển tương ứng của vật đàn hồi.
3.23
Độ giãn dài (strain)
Tỷ lệ độ giãn dài (hoặc độ dịch chuyển cắt) của vật liệu chịu ứng suất so với ban đầu chiều dài của
vật liệu.
3.24
Độ cong quét (sweep)
Độ cong của cánh trong mặt phẳng tiến-lùi ở điều kiện không tải.
3.25
Xoắn (twist)
Sự thay đổi góc theo hướng dọc cánh của các dây cung thuộc mặt cắt ngang cánh.
3.26
Tiêu chí quyết định chất lượng (critical to quality)
CTQ
Giá trị quá trình hoặc thiết kế có thể đo được và quy định các tiêu chí chấp nhận quan trọng.
4 Chú giải
4.1 Ký hiệu
F tải trọng
Fdgiá trị thiết kế của tải trọng
Fkgiá trị đặc trưng của tải trọng
R độ bền của vật liệu hoặc kết cấu đối với trạng thái giới hạn tương ứng
Rkđộ bền vật liệu đặc trưng
PSF hệ số an toàn từng phần
S() hàm cho phản ứng của kết cấu đối với tải
Tg nhiệt kế thủy tinh
thông số độ nghiêng Puck âm
thông số độ nghiêng Puck dương
4.2 Ký hiệu Hy Lạp
γ hệ số an toàn từng phần
4.3 Ký hiệu
m vật liệu
m0 vật liệu làm hệ số vật liệu “cơ sở” (được đưa vào tất cả các phân tích)
m1 vật liệu dùng cho suy giảm môi trường (hiệu ứng không thuận nghịch)
m2 vật liệu dùng cho hiệu ứng nhiệt độ (hiệu ứng thuận nghịch)
m3 vật liệu dùng cho hiệu ứng sản xuất
m4 tài liệu để tính toán chính xác và xác nhận phương pháp
m5 vật liệu để mô tả đặc tính tải
n hệ quả của lỗi
f hệ số tải
4.4 Hệ tọa độ
Hệ tọa độ cho tải trọng và tham chiếu thiết kế được thể hiện trên Hình 1 và Hình 2.