1、风力发电机组中的安全系统【日期】2006-12-10 【人气】691 【作者】包桦 【来源】宁夏风力发电场1.安全系统在风力发电机组运行中的地位安全生产是我国风电场管理的一项基本原则。而风电场则主要是由风力发电机组组成，所以风力发电机组的运行安全是风电场最重要的。控制系统是风力发电机的核心部件，是风力发电机组安全运行的根本保证，所以为了提高风力发电机组的运行安全性，必须从控制系统的安全性和可靠性设计开始，根据风力发电机组控制系统的发电、输电、运行控制等不同环节的特点，在设备从安装到运行的全部过程中，切实把好安全质量关，不断寻找提高风力发电机组安全可靠性的途径和方法。风力发电机组的安全生产是一项
2、安全系统工程，而控制系统是风力发电机组的重要组成部分，它的安全系统构成整个安全系统的一部分，需要以系统论，信息论，控制论为基础，研究人、设备的生产管理，研究事故、预防事故的一门科学。从系统的观点，纵向从设计、制造、安装、试验、运行、检修进行全面分析，横向从元器件购买，工艺、规程、标准、组织和管理等全面分析最后进行全面综合评价。目的使风力发电系统各不安全因素减到最小，达到最佳安全状态生产。2. 机组控制装置的安全系统组成（一）系统组成如图控制装置的安全系统组成 3. 机组控制运行安全保护系统(1). 大风保护安全系统 机组设计有切入风速 Vg，停机风速 Vt，一般取 10 分钟 25m/s 的风
3、速为停机风速；由于此时风的能量很大，系统必须采取保护措施，在停机前对失速型风机，风轮叶片自动降低风能的捕获，风力发电机组组的功率输出仍然保持在额定功率左右，而对于变浆距风机必须调节叶变距角，实现功率输出的调节，限制最大功率的输出，保证发电机运行安全。当大风停机时，机组必须按照安全程序停机。停机后，风力发电机组组必须 90对风控制。(2). 参数越限保护 风力发电机组组运行中，有许多参数需要监控，不同机组运行的现场，规定越限参数值不同，温度参数由计算机采样值和实际工况计算确定上下限控制，压力参数的极限，采用压力继电器，根据工况要求，确定和调整越限设定值，继电器输入触点开关信号给计算机系统，控制系
4、统自动辨别处理。电压和电流参数由电量传感器转换送入计算机控制系统，根据工况要求和安全技术要求确定越限电流电压控制的参数。(3). 电压保护指对电气装置元件遭到的瞬间高压冲击所进行的保护，通常对控制系统交流电源进行隔离稳压保护，同时装置加高压瞬态吸收元件，提高控制系统的耐高压能力。(4). 电流保护控制系统所有的电器电路（除安全链外）都必须加过流保护器，如保险丝、空气开关。(5). 振动保护 机组设有三级振动频率保护，振动球开关、振动频率上限 1、振动频率极限 2，当开关动作时，系统将分级进行处理。(6). 开机保护 设计机组开机正常顺序控制，对于定桨距失速异步风力发电机组采取软切控制限制并网时
5、对电网的电冲击；对于同步风力发电机，采取同步、同相、同压并网控制，限制并网时的电流冲击。(7). 关机保护 风力发电机组组在小风、大风及故障时需要安全停机，停机的顺序应先空气气动制动，然后，软切除脱网停机。软脱网的顺序控制与软并网的控制基本一致。(8). 紧急停机安全链保护 紧急停机是机组安全保护的有效屏障，当振动开关动作、转速超转速、电网中断、机组部件突然损坏或火灾时，风力发电机组组紧急停机，系统的安全链动作，将有效的保护系统各环节工况安全，控制系统在 3 秒钟左右，将机组平稳停止。4. 电气接地保护系统(1). 接地的基本概念A.接地装置电器设备的任何部分与土壤间作良好的电器连接成为接地，
6、与土壤直接接触的金属体称为接地体。连接接地体与电器设备之间的金属导线称为接地线.接地祥和接地体和称为接地装置。接地在正常情况或事故情况下，为了保证电器设备的安全运行，必须将电控制系统一点进行接地，如把变压器的中心点接地，称为工作接地。B. 保护接地 为了防止由于绝缘损坏而造成触电危险，把电器设备不带电的金属外壳用导线和接地装置相连接，控制板、电动机外壳接地，称为保护接地。C. 接地的作用保护接地的作用 电器设备的绝缘一旦击穿，可见其外壳对地电压限制 在安全电压以内，防止人身触电事故。保护接零的作用 电器设备的绝缘一旦击穿，会形成阻抗很小的短路电路，产生很大的短路电流，促使熔体在允许时间内切断故
7、障电路，以免发生触电伤亡事故。工作接地的作用 降低人体的接触电压，迅速切断故障设备，降低电器设备和电力线路设计的绝缘水平。D. 重复接地在风场中性点接地系统中，中性点直接接地的低压线路，塔筒处（中性点）零线应重复接地；无专用零线或用金属外皮作零线的低压电缆应重复接地，电缆和架空线在引入建筑物处，如离接地点超过50M，应将零线接地，采用金属管配线时，应将金属管与零线连接后再重复接地，采用塑料管配线时，在管外应敷设界面不小于 10mm2 的钢线与零线连接后再重复接地。 每一重复接地电阻不超过10，而电源（变压器）容量在 100kVA 以下者，每一重复接地电阻不超过 30，但至少要有 3 处进行重复
8、接地。（2）、机组接地保护装置A、接地体分为人工接地体和自然界接地体。接地装置应充分利用与大地有可靠连接的自然接地即体塔筒和地基，但为了可靠接地，可自行设计人工接地体与塔筒和地基相连组成接地网，这样具有较好的防雷电和大电流、大电压的冲击，同时必须安装绕线环和接地棒的接地设计装置，即接地保护装置。B、人工接地体不应埋设在垃圾、炉渣和强烈腐蚀性土壤处，埋设时接地体深度不小于 0.6m，垂直接地体长度应不小于 2.5m，埋入后周围要用新土敦实。C、接地体连接应采用搭接焊，搭接长度为扁钢长度的 2 倍，并由三个邻边施焊，为园钢直径的六倍， 并由两面施焊。接地体与接地线连接，应采用可拆卸的螺栓联结，以便
9、测试电阻。D、当地下较深处的土壤电阻率较低时，可采用深井或深管式接地体，或在接地坑内填入化学降阻剂。5. 微控制器抗干扰保护系统(1)抗干扰保护系统组成抗干扰的基本原则，为了使微机控制系统或控制装置既不因外界电磁干扰的影响而误动作或丧失功能，也不向外界发送过大的噪声干扰，以免影响其他系统或装置正常工作，所以设计师主要遵循下列三个原则：A、抑制噪声源，直接消除干扰产生的原因；B、切断电磁干扰的传递途径，或提高传递途径对电磁干扰的衰减作用，以消除噪声源和受扰设备之间的噪声耦合；C、加强受扰设备抵抗电磁干扰的能力，降低其噪声灵感度；(2)、系统的抗干扰设计在风力发电控制系统中，为了系统稳定可靠地工作
10、，研究干扰对微机控制器系统的影响及采取抗干扰措施是十分必要的。在风力发电控制系统或其他电子设备中，一个电路要减少干扰的影响，可以尽量减小干扰源产生的干扰强度；亦可以切断或降低干扰耦合因素，使干扰强度尽量衰减。再就是采取各种措施，提高电子线路的抗干扰能力。干扰源有的来自系统的外部。例如，工业电器设备的电火花，高压输电线上的放电；通信设备的电磁波。太阳辐射。雷电以及各大功率设备开关时发出的干扰均属于这类干扰。另一类干扰来自微机应用系统内部。例如，电源自身产生的干扰；电路中脉冲尖峰或自激振荡；电路之间通过分布电容的耦合产生的干扰，设备的机械振动产生的干扰；大的脉冲电流通过地线电阻、电源内阻造成的干扰
11、等等均属这一类。知道干扰来源，我们可在干扰源处采取措施，抑制其产生。这种措施有时是十分有效的。在无法控制干扰源的地方，就必须采取另外措施来下功夫。6. 多重保护安全系统（1）安全系统硬件的实现A、主电路保护B、过压、过流保护C、瞬态保护D、防雷保护系统（2）微机控制器软件的安全设计实现（3）软件安全设计大型风电场的通讯及其抗干扰措施简介【日期】2006-12-10 【人气】242 【作者】白杰 【来源】宁夏风力发电场目前风电场所采用的风电机组都是以大型并网型机组为主，各机组有自己的控制系统，用来采集自然参数，机组自身数据及状态，通过计算、分析、判断而控制机组的启动、停机、调向、刹车等一系列控制
12、和保护动作，能使单台风力发电机组实现全部自动控制，无需认为干预。当这些性能优良的风电机组安装在某一处风电场时，集中监控管理各风机的运行数据、状态、保护装置动作情况、故障类型等，十分重要。为了实现上述功能，下位机（机组控制机）控制系统应能将机组的数据、状态和故障情况等通过专用的通讯装置和接口电路与中央控制室的上位计算机通讯，同时上位机应能向下位机传达控制指令，由下位机的控制系统执行相应的动作，从而实现远程监控功能。根据风电场的实际情况，上、下位机通讯有以下特点：一台上位机可以控制多台风电机组的运行，属于一对多运行方式；下位机应能独立运行，并能对上位机通讯；上、下位机之间的安装距离较远，超过 50
13、0M；下位机之间的安装距离也较远，超过 100M；上、下位机之间的通讯软件必须协调一致，并应开发出工业控制专用功能。风电场监控系统在生产中占有极其重要的地位，所以其运行的效率和可靠性是一定要确保的。其主要干扰源有以下几方面：1）工业干扰：高压交流电场、静电场、电弧、可控硅等；2）自然界干扰：雷电冲击、各种静电放电、磁暴等；3）高频干扰：微波通讯、无线电信号、雷达等。这些干扰通过直接辐射或由某些电器回路传导进入的方式进入控制系统，干扰控制系统工作的稳定性。从干扰的种类来看。可分为交变脉冲干扰和单脉冲干扰两种，它们均以电或磁的形式干扰系统，从而抗干扰措施应从以下几个方面着手：1）在机箱、控制柜的结
14、构上对于上位机来说，要求机箱能有效地防止来自空间辐射的电磁干扰，而且尽可能将所有的电路、电子器件均安装于机箱内。还应防止由电源进入的干扰，所以应加入电源滤波环节，同时要求机箱有良好的接地和机房内有良好的接地装置。2）通讯线路上：信号传输线路要求有较好的信号传输功能，衰减较小，而且不受外界电磁场干扰，所以应使用屏蔽电缆。3）通讯方式及电路上：不同的通讯方式对干扰的抵御能力也不同。应因地制宜选择最适合的方式。风机的日常运行与维护【日期】2005-12-19 【人气】654 【作者】田聪慧 【来源】宁夏风力发电场随着科技的进步，风电事业的不断发展。宁夏贺兰山风力发电场的规模也日益扩大，从装机容量 2
15、。04 万千瓦逐渐升至9。18 万千瓦， 。伴随着风机种类和数量的增加，新机组的不断投运.风机的日常运行维护也是越来越重要。现在就风机的运行维护作一下探讨。一运行风力发电机组的控制系统是采用工业微处理器进行控制，一般都由多个 CPU 并列运行，其自身的抗干扰能力强，并且通过通信线路与计算机相连，可进行远程控制，这大大降低了运行的工作量。所以风机的运行工作就是进行远程故障排除和运行数据统计分析及故障原因分析。1.远程故障排除风机的大部分故障都可以进行远程复位控制和自动复位控制。风机的运行和电网质量好坏是息息相关的，为了进行双向保护，风机设置了多重保护故障，如电网电压高、低，电网频率高、低等，这些
16、故障是可自动复位的。由于风能的不可控制性，所以过风速的极限值也可自动复位。还有温度的限定值也可自动复位，如发电机温度高，齿轮箱温度高、低，环境温度低等。风机的过负荷故障也是可自动复位的。除了自动复位的故障以外，其它可远程复位控制故障引起的原因有以下几种：（1） 风机控制器误报故障；（2） 各检测传感器误动作；（3） 控制器认为风机运行不可靠2运行数据统计分析对风电场设备在运行中发生的情况进行详细的统计分析是风电场管理的一项重要内容。通过运行数据的统计分析，可对运行维护工作进行考核量化，也可对风电场的设计，风资源的评估，设备选型提供有效的理论依据。每个月的发电量统计报表，是运行工作的重要内容之一
17、，其真实可靠性直接和经济效益挂钩。其主要内容有：风机的月发电量，场用电量，风机的设备正常工作时间，故障时间，标准利用小时，电网停电，故障时间等。风机的功率曲线数据统计与分析，可对风机在提高出力和提高风能利用率上提供实践依据。例如，在对 Gamesa风机的功率曲线分析后，我们对个别风机的安装程序进行了调节，减少了过发故障和发电机温度过高故障，提高了设备的可利用率。通过对风况数据的统计和分析，我们掌握了各型风机随季节变化的出力规律，并以此可制定合理的定期维护工作时间表，以减少资源的浪费。3.故障原因分析我们通过对风机各种故障深入的分析，可以减少排除故障的时间或防止多发性故障的发生次数，减少停机时间
18、，提高设备完好率和可利用率。如对 Vestas 风机偏航电机过负荷这一故障的分析，我们得知有以下多种原因导致该故障的发生，首先机械上有电机输出轴及键块磨损导致过负荷，齿盘断齿发生偏航电机过负荷，在电气上引起过负荷的原因有软偏模块损坏，软偏触发板损坏，偏航接触器损坏，偏航电磁刹车工作不正常等。又如，在对 Gamesa 系列风机因电压波动而停机故障。我们分析是因电压波动正负定值调的太低所以我们对 Gamesa 风机安装程序进行了调节。减少了因电压不稳而发生的故障，提高了设备的可利用率。二.维护风力发电机是集电气、机械、空气动力学等各学科于一体的综合产品，各部分紧密联系，息息相关。风力机维护的好坏直
19、接影响到发电量的多少和经济效益的高低；风力机本身性能的好坏，也要通过维护检修来保持，维护工作及时有效可以发现故障隐患，减少故障的发生，提高风机效率。风机维护可分为定期检修和日常排故维护两种方式。1风机的定期检修维护定期的维护保养可以让设备保持最佳期的状态，并延长风机的使用寿命。定期检修维护工作的主要内容有：风机联接件之间的螺栓力矩检查（包括电气连接），各传动部件之间的润滑和各项功能测试。风机在正常运行中时，各联接部件的螺栓长期运行在各种振动的合力当中，极易使其松动，为了不使其在松动后导致局部螺栓受力不均被剪切，我们必须定期对其进行螺栓力矩的检查。在环境温度低于-5时，应使其力矩下降到额定力矩的
20、 80%进行紧固，并在温度高于-5后进行复查。我们一般对螺栓的紧固检查都安排在无风或风小的夏季，以避开风机的高出力季节。风机的润滑系统主要有稀油润滑（或称矿物油润滑）和干油润滑（或称润滑脂润滑）两种方式。风机的齿轮箱和偏航减速齿轮箱采用的是稀油润滑方式，其维护方法是补加和采样化验，若化验结果表明该润滑油已无法再使用，则进行更换。干油润滑部件有发电机轴承，偏航轴承，偏航齿等。这些部件由于运行温度较高，极易变质，导致轴承磨损，定期维护时，必须每次都对其进行补加。另外，发电机轴承的补加剂量一定要按要求数量加入，不可过多，防止太多后挤入电机绕组，使电机烧坏。定期维护的功能测试主要有过速测试，紧急停机测
21、试，液压系统各元件定值测试，振动开关测试，扭缆开关测试。还可以对控制器的极限定值进行一些常规测试。定期维护除以上三大项以外，还要检查液压油位，各传感器有无损坏，传感器的电源是否可靠工作，闸片及闸盘的磨损情况等方面。2.日常排故维护风机在运行当中，也会出现一些故障必须到现场去处理，这样我们就可顺便进行一下常规维护。首先要仔细观察风机内的安全平台和梯子是否牢固，有无连接螺栓松动，控制柜内有无糊味，电缆线有无位移，夹板是否松动，扭缆传感器拉环是否磨损破裂，偏航齿的润滑是否干枯变质，偏航齿轮箱、液压油及齿轮箱油位是否正常，液压站的表计压力是否正常，转动部件与旋转部件之间有无磨损，看各油管接头有无渗漏，
22、齿轮油及液压油的滤清器的指示是否在正常位置等。第二是听，听一下控制柜里是否有放电的声音，有声音就可能是有接线端子松动，或接触不良，须仔细检查，听偏航时的声音是否正常，有无干磨的声响，听发电机轴承有无异响，听齿轮箱有无异响，听闸盘与闸垫之间有无异响，听叶片的切风声音是否正常。第三，清理干净自己的工作现场，并将液压站各元件及管接头擦净，以便于今后观察有无泄漏。虽然上述的常规维护项目并不是很完全，但我们只要每次都能做到认真、仔细，一定能防止出现故障隐患，提高设备的完好率和可利用率。要想运行维护好风力发电机组，在平时还要对风机相关理论知识进行深入地研究和学习，认真做好各种维护记录并存档，对库存的备件进
23、行定时清点，对各类风机的多发性故障进行深入细致分析，并力求对其做出有效预防。只有防患于未然，才是我们运行维护的最高境界. 关于风力发电场与电网的关列运行作者：武 钢 点击数：990 更新时间：2006-6-2 新疆水利厅风能公司达坂城风电场 武钢风电场是应用现代技术对风能资源进行大规模开发利用的一个创举。目前世界上发达国家的风力发电已投入了商品化生产阶段，有些已成为电力生产中的一个重要组成部分。美国加州的一个风电场总装机容量达 13410kW，是乌市电网总容量的二倍。新疆风能公司达坂城风电场并网风力机总装机容量为 2050kW，自 1989 年 10 月正式并网发电到 1990 年 6 月共向
24、电网输送电量 37010kWh，单机平均运行小时数已达 4500 小时，预计全年可向电网送电 47010kWh，运行达 6000 多小时。风电场的经济效益也已引起人们的重视，美国与丹麦合资兴建的风力发电场不仅比水电、核电建设周期短，投资回收快，而且发电成本也与油电、核电不相上下(1987 年美国风力发电场的发电成本仅为 78 美分kWh) 。这些事实无一不向人们说明风电场与电力系统联网运行可以充分利用自然界的可再生能源，为人类提供更多的电力。下面就风电场及风电场与电网的并网运行情况介绍如下。一、何谓风电场风力发电场的英文是“Windmil Field“或“Wind Fafm”，其意思是众多的风
25、力机安装在旷野山坡上，在计算机的统一管理下由几台、几十台甚至几百台或更多的并网运行的风力发电机组群体向电网输送强大的动力。例如新疆水利厅风能公司达坂城风电场地处距乌市 35km 的达坂城风区，由 14 台联网运行的风力发电机组经过升压至 35kV 与乌市主网中的芨柳线连接向电网供电。关于风电场的主结线 风电场的主结线可以有两种形式，一是一台风力机与一台升压变压器连接，二是多台风力机与一台升压变压器连接，根据风电场的总容量大小及距电网的距离可以分为一级升压或二级升压。我们新疆达坂城风电场采用六台风力机共用一个变蓝器，为了充分利用风能，风力机之间必须要有一定的间距，因此在确定风场主结线中变压器位置
26、时须注意以下两点：(1)电缆敷设的经济性，(2)各台风力机至变压器之间电缆的阻抗值尽量接近，风电场中变压器为特制箱式变压器放置在露天，变压器与控制箱连为一体，高低压出线均在变压器的侧面并被保护在控制箱的内部，这样防尘防雨，改善了工作环境。三、关于风电场的监控系统由于风电场单机容量小，数量多，为了确保各台风力机的安全运行，风电场设置有先进的计算机监控系统，该系统一般由就地监控(LCS)和中央监控(CMCS 遥控)两部分组成，就地监控包括如下功能：(1)运行人员可以从就地控制盘前计算机屏幕上了解到的各台风力机的运行状况，如：该风力机处风速、发电机电压、电流、功率因数、主轴转速、齿轮箱及轴承温度等等
27、。(2)可以通过控制盘上的键盘，方便地修改风力机的保护定值，如过压保护整定范围，频率保护整定范围，风速极限值的修改等等。(8)该控制系统能根据自己所检测到的风速、风向情况自动发出开机寻找风向( 即自动偏航)或停机的控制命令，同时还能进行自我诊断风力机是否存在故障是否需要停机。该系统还能对电网进行检测，如发现电网电压、频率工作不正常则立即停机，待电网恢复正常后自动起动。(4)该控制系统具有先进的记录功能，能记录所有发生过的故障或不正常运行状态， 并告诉运行人员发生故障的时间。该系统还能进行产量报告，能记录该风力机的月发电量， 及累计发电量和运行小时数。中央控制系统设在控制室内，通过监视器 我们可
28、以了解到整个风场各台风力机的运行状况。中央控制系统除主机外，还有一套备用设备，可供主机故障时投入，两台计算机均配有打印机，可随时向人们提供所需的报告。四、关于风电场与电网的并网过程由于异步发电机并网方法比同步发电机简单而且并网后不会产生振荡和失步问题，因此目前国内外的风力机基本上均采用异步发电机。风力机单机容量的发展已由以前的 10 30kW0 目前的 150400kW，因此在并网方法上，直接并网法由于要产生较大的冲击电流引起电网电压瞬间下降而不被采用，目前比较先进的并网方法为由双向可控硅控制的软投入法，它使得较大容量的风力机及风电场与电网的并网运行成为可能。其工作原理如下：当由风轮带动的发电
29、机旋转至接近同步转速时(同步转速取决于电网频率和磁极对数) ，发电机出口空气开关闭合，使发电机经一组双向可控硅与系统连接，双向可控硅的控制角由180。至 0 逐渐打开，双向可控硅的导通角则由 0 至 180。逐渐增大，在电机并网初瞬阶段异步发电机是作为电动机运行，其转差率逐渐趋于零，由于转差及双向可控硅导通角的限制，并网时冲击很小，可以得到一个非常平滑并网过程，随着转速的增加并超过同步转速，电机开始向电网输送有功，风越大，则电机获得的机械功率越多，转差的绝对值越大，发出的电也就越多，在发电机转差率为零时双向可控硅被一组开关短接，从而结束了风力发电机的并网过程，同时也开始了向电网的发电过程。五、
30、关于风电场的输出特性风速的随机性是影响风能利用的因素之一，但是随着风电事业的发展，及对风电场运行资料的记录与整理，使得人们对于风速的变化规律有了越来越深刻的了解，因此利用气象资料来预报风电场的大致出力已经不是十分困难的事情。那么随着风速的变化风电场的出力是如何变化的呢?我们说风电场的出力变化也就是每台风力机的输出变化。风力机叶轮从风中所能获得的最大功率为 1/2V s11 其中 q 为叶轮的最大效率，取值为0593，p 为空气密度 A 为扫风面积，由叶片的长度决定 V 为风速从上式不难看出在风力机已制成后，风力机叶轮所得的最大功率与风速的 8 次方成函数关系，除去机械损耗及发电机损耗我们可以近
31、似的认为发电机的输出是风速的函数，但在实际的运行中发电机输出与风速的关系并不是如此简单，它涉及复杂的空气动力学的理论，在一定的风速范围内，我们可以用上述公式来描述风力机的输出变化过程，随着风速的提高输出功率也急剧提高，同时电磁阻力矩也随之增加，二者相互作用从而达到了一个动态平衡过程，由于电磁阻力矩的存在，及其空气动力学的特性，风力机在超过其额定风速后输出变得平滑，而且随风速的增加输出功率略有下降，在额定风速之前风力机输出功率是随风速增加而增加的。从风速的日变化曲线中，我们可以看出风速是随时间在一定的范围内进行变化的，也就是说风电场的出力在一天之内在一定的范围之内变化，但是系统负荷的变化规律并不
32、由风速的变化来决定，从这个意义上来说，风电场输出的随机变化不利于电网的运行，当风电场容量较大时可以利用风力提水贮能电站来使电网的功率达到平衡(风大时多抽水贮能，风小时利用抽水贮能获得的水的势能多发电)。根据国外的研究资料表明，在风电场容量不超过电网容量 5时，这种风电场输出的随机变化可以由火电厂或水电站的调速装置自动调节来弥补，能保证系统处于平衡状态。六、关于风电场的无功补偿问题风电场的无功补偿是值得引起注意的问题，因为异步机发电时需要无功来建立磁场，面且随着有功输出的不断增加，无功也在增加，即当风力发电机的有功输出不是一个恒定值时，其所需无功也不是一个恒定值。对于风电场容量不大且离主电网电气
33、距离较近的风电场来说，无功补偿问题还显得不十分严重。因为此时可以靠电源的自动励磁调节器来进行自动调节。但是当风电场容量较大或远离电网时，由于风场要吸收较大量的无功且造成线路上的电压损失增加，同时对于电网中主力发电机的经济运行也是十分不利的，因此必须加装无功补偿装置。风电场的无功补偿位置可分为两种：一是在低压 400V 侧进行电容器补偿，这样可以减小风力机与变压器之间连接电缆的截面。二是采用高压侧集中补偿，集中补偿便于控制，从补偿的效果来看由于风电场无功是一个变量，因此建议采用无功静止补偿装置，它是一种新型的无功电源，能得到平滑的无功输出特性曲线，通过调节可以使得风电场的无功总输入维持在一个特定
34、的数值上。七、结束语 风电场与电网的并网运行给风力生产带来了一片生机，但是随着风能技术的不断发展，风电成本的不断下降，风电场的容量将会越来越大，那时我们将会遇到许多新的问题，因此我们一定要认真总结风电场运行的经验，为今后风电事业的发展打下一个坚实的基础150kW 风力机刹车系统原理及维护方法作者：武 钢 点击数：941 更新时间：2006-6-2 新疆风能公司达坂城风电场 武 钢内容提要本文以由丹麦引进的 BONUSl50kW 风力机为例，在详细介绍该风力机刹车系统原理特性的基础上，对由液压系统组成的风力机的刹车系统的维护方法、注意事项作了进一步的阐述，并以自己的运行经验进行了事故分析举例，希
35、望能给从事风力机运行和管理的同志们一点启示和帮助。新疆风能公司达坂城风电场现有并网风力机 14 台，其中 13 台装有液压刹车系统，通过一年来的运行，我们发现风力机 60的故障来自于液压系统，但在运行中只要认真抓好维护工作就可以做到防患于未然，同时有了较好的维护方法即便出了故障也能及时发现尽快地处理和排除，这样大大减少了风力机的停机时间，提高了风力机的运行效率。下面将风力机液压刹车系统的结构原理及维护方法介绍如下：一、刹车机构的组成150kW 风力机的刹车机构主要由液压系统、圆盘闸、时尖阻尼板三部分组成，其中名部分的主要元件及其作用如下统分为叶尖阻尼板和圆盘闸两部分。现我们从起动和停机两个过程
36、来看其工作原理。(1)起动开机当控制系统发出起动命令(可以是自动和手动) ，一液压马达立即起动，压力由 “P”口进入组合阀体。组合阀体可由图上的中心线分成左右两个部分，其中左半部分为供叶尖压力部分；右半部分为圆盘闸提供压力。在马达起动同时，阀体内电磁阀 10、11 均带电液压图中现在所表示的电磁阀门的状态均为不带电的状态，如果带电则与现在状态相反，例如电磁阀 10 和 11 不带电时均为通路状态，现在带电后即变为关闭状态。这时由-p-口进入的液压油只能沿 6.2 单向阀进入右半部分，当压力值达到由压力开关 7 整定的 10.3MPa(103bar)时，阀门 lO 打开，压力开始进入叶尖部分，使
37、叶片阻尼板收回，同时还将打开电磁阀 12，关闭电磁阀 13，使圆盘闸内的压力泄放，做好起动的准备。当叶尖收起后，团盘闸也同时被松开，当压力开关 15 的压力达到 7 MPa(70bar)时，液压马达停止转动。在图中 17、18 两个元件均为贮压罐，利用被压缩的气体来贮藏压力油中的能量，以补充在运行过程中由手叶尖阻力板和圆盘闸的泄露，减少液压马达的频繁起动。这就是起动的垒过程。（2）刹车停机当风力机控制系统的停机命令发出后，电磁阀 10、11 立即带电，关闭 10 电磁阀，打开 11 电磁阀，然后使 12、13 电磁阀失电，即打开 13，关闭 12，结果在叶尖阻尼板被弹出之后，圆盘闸也动作刹车使
38、风力机平稳地停机。2性能分析从设计结构上来看，这种风力机的制动力矩来源于两个方面，一是叶尖阻尼制动，二是圆盘闸刹车制动，制动力矩均在低速轴上，这样在刹车过程中对齿轮箱的冲击力小。除此之外还有以下几个特点；(1)刹车过程平稳，振动小 由于刹车过程中首先由均匀分布的三个叶片的叶尖阻尼极动作，降低速度，然后再由圆盘闸制动，这就使得刹车过程变得较为平稳。(2)刹车机构相互独立该刹车系统的两套刹车机构是相互独立的，即不会由于一套刹车系统的失灵而造成另一套也失去工作能力，例如当液压系统故障，压力建立不起来，圆盘闸不能正常刹车时，叶尖阻尼板则恰好因为失压而被弹出来，起到了阻尼刹车的作用，这样增强了该刹车系统
39、的可靠性。(3)设有失速保护机构该刹车系统在叶片根部装有一个离心式压力缸，当风力机失去控制而将飞车时，转速将超过预先的定值，在离心力的作用下，使得压力上升到压力开关 14 的整定值，14 动作而被打开，飞车保安阀 16 被接通，叶尖阻尼板中压力被泄放，阻尼板弹出，起动了保护作用。三、闸系统维护方法1一般性维护(1)定期检查液压油仓中的油位是否在规定的油位线上，否则应及时添加，检查时间可定为每季度一次，也可视设备情况而定。(2)每次加完油后，慢慢松开液压闸各缸上的排气螺丝，以免有气体集在油缸内影响压力的建立，然后上紧。(8)定期检查压力开关 7、15 的压力是否在整定值上，如果整定值发生偏移应立
40、即重新整定，并应将整定值锁定螺丝锁紧。(4)定期检查液压系统的全部压力油管接头处是否因松动而有渗漏，如肴发现应立即用搬手拧紧。(5)检查闸片的磨损情况，是否需要更换新片。一般以闸片上特种材料磨剩至 24 mm为使用极限。更换闸片后应检查闸片与圆盘之间间隙是否合适，如不合适可以通过闸片架固定螺丝上加垫片的方法来调整，该间隙一般以 2 mm 为好。(6)测验刹车过程时间是否与正常时相符，一般在 4 s 左右。(7)当发现液压系统故障时，应首先检查液压马达是否缺相。2闸系统维护中应注意的问题(1)减少因故障停机的时间是保障风力机高效运行的关键，而闸系统故障率较高，因此运行人员应将处理闸系统所用的专用
41、工具如调压力开关用的内六方搬手、起子、液压系统图、拧紧压力管用的开口搬手等集中装在一个包内，随时做好维护的准备。(2)液压油的清洁度是十分重要的，因为任何微小的灰尘都会给液压系统的正常运行或使用寿命带来影响，为此我们的液压系统特设置了两个油滤清器。除此之外，油仓及加油嘴、油壶油桶的进出嘴平时一定要加罩或用布包起来，以免灰尘进入液压系统。 (3)每次维护后都应将压力油管接头和阀体上各接头擦净，以便于今后观察上述部位是否有泄漏存在。(4)认真记录每台风力机的运行日志，填好各台风力机的维护报告单，以便在长期的风力机维护中掌握风力机运行的历史状况，为故障检修提供依据。 四、事故分析一例事故现象1990
42、 年 9 月 2 日，我场 B5 号风力机出现故障，盘前显示故障类型为液压系统故障，经检查发现飞车保安阀 16 被甩出，复位后，多次重复起动又被甩出，这样叶尖因液压油阀16 处泄工草场面积 100 亩，进行了喷灌、管灌、渗灌三种灌水技术的试验研究，其灌溉定额可达 150m。水。年用电量约 25M_W . h，基本上满足了牧草的需水要求，牧草整个生育期内土壤含水量均在适宜范围之内，1990 年每亩苜蓿草产量达 550kg，披碱草产量达900kg。灌溉的机泵功率为 55kW，动力机为 220V 直流电动机。加上损失负荷可达 7 kW。为了检修需要以及充分利用盛风期的多余风能，风电站设置了 8 kW
43、 的备用机，从而大大地提高了供电保证程度。风能在一年里的分布是很不均匀的，枯风期当出现连续两日以上无有效风速时，我们设置了柴油发电补偿系统，它可直接向外供交流电，又可向蓄电池充电以保护蓄电池不受损坏。5人畜供水系统人畜供水是通过风力发电利用灌溉机泵将水源的水注入水塔，然后，以塑料输水管道向固定的供水点供给自来水。这个系统大大地方便了群众，改变了过去吃水靠车拉的局面。供水系统每年耗电约 600kWh 左右。这项试验研究也并非一帆风顺，主要问题是风力发电机可靠性差、励磁调节系统功能不佳。如：风力发电机组前后出现过数次发电机断轴，传动齿轮磨损严重，调速调向性能差、发电机整流二极管经常被击穿，还有个别构件破坏等事故，一度使整个风电站难以投入正常运行。后通过不断地改进完善，特别是近二年来，基本达到了稳定、可靠的运行局面。各系统切实发挥了应有的功能。我们的试验研究使牧民们大大地开了眼界，牧民们点上了电灯、看上了电视、听上了收录机、用上了洗衣机、电熨斗，学校的学生上了晚自习，家庭草库伦有了灌溉水，他们感到很满意。同时，也为牧区开发风电树立了榜样。 当然，我们的工作还有许多不足之处，特别是有些关系到整个风能利用经济效益的问题，还有待于进一步研究攻关。当前我们正在全面地总结，为今后的推广和改进提供试验和理论依据。
