風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)（風(fēng)電機(jī)組課件）

發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的維護(hù)發(fā)電機(jī)①直流發(fā)電機(jī)工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿?。離網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組中的發(fā)電機(jī)②交流發(fā)電機(jī)永磁式交流發(fā)電機(jī)：定子鐵芯槽內(nèi)安放定子三相繞組，轉(zhuǎn)子上無勵磁繞組，而是一塊永磁體，沒有滑環(huán)。②同步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n和電網(wǎng)頻率f成嚴(yán)格比例關(guān)系的發(fā)電機(jī)叫同步發(fā)電機(jī)。

P為電機(jī)磁極對數(shù)并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組中的發(fā)電機(jī)

①異步發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)有籠型轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子的。當(dāng)發(fā)機(jī)轉(zhuǎn)速n小于同步轉(zhuǎn)速時，即轉(zhuǎn)差率s為正值時，電機(jī)做電動機(jī)運(yùn)行。異步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)雙速發(fā)電機(jī)繞線式異步發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)低速永磁同步發(fā)電機(jī)使用場合定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特點低風(fēng)速低速運(yùn)行，使發(fā)電機(jī)也具有在較高的效率水平。高風(fēng)速時可以通過控制轉(zhuǎn)子電阻，使輸出功率保持平穩(wěn)。方便調(diào)節(jié)有功功率和無功功率的輸出，同時調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)?？梢钥刂苿畲耪{(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)，使功率因數(shù)達(dá)到1。在相同條件下同步發(fā)電機(jī)的調(diào)速范圍比異步發(fā)電機(jī)更寬。發(fā)電機(jī)風(fēng)力的主要類型籠型異步電機(jī)剖面圖轉(zhuǎn)軸定子繞組轉(zhuǎn)子定子鐵心端蓋接線盒異步發(fā)電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)定子及其部件定子中主要部件有：機(jī)座、定子鐵心、線圈等。線圈機(jī)座鐵心轉(zhuǎn)子及其部件轉(zhuǎn)子為鼠籠型，其主要部件有：轉(zhuǎn)子鐵心、軸、轉(zhuǎn)子繞組、風(fēng)扇。軸轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子鐵心異步發(fā)電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)雙饋異步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)風(fēng)力的主要類型雙饋異步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)風(fēng)力的主要類型總體結(jié)構(gòu)主要零部件雙饋異步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)風(fēng)力的主要類型定子轉(zhuǎn)子主要零部件雙饋異步發(fā)電機(jī)集電環(huán)刷架發(fā)電機(jī)風(fēng)力的主要類型定子、轉(zhuǎn)子接線盒主要零部件雙饋異步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)風(fēng)力的主要類型空冷卻器主要零部件雙饋異步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)風(fēng)力的主要類型

nr

＜n1時，即0＜S＜1）

f2取正號，如果忽略各種損耗，則發(fā)電機(jī)的能量關(guān)系為：

P電磁=P機(jī)械+P轉(zhuǎn)差

P上網(wǎng)=P電磁定子饋電，轉(zhuǎn)子由變頻器提供勵磁亞同步發(fā)電運(yùn)行n1為發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。nr

＞n1時，（即S＞1）

f2取負(fù)號，如果忽略各種損耗，則發(fā)電機(jī)的能量關(guān)系為：

P機(jī)械=P轉(zhuǎn)差+P電磁

P上網(wǎng)=P轉(zhuǎn)差+P電磁定子饋電+轉(zhuǎn)子饋電超同步發(fā)電運(yùn)行并網(wǎng)技術(shù)概述風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力通常以三種方式加以利用：

獨(dú)立供電——單獨(dú)向負(fù)荷供電。儲存能量——轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能、勢能、熱能等能量形式，加以存儲或使用。

并網(wǎng)發(fā)電——是一種廣義的儲能方式，但卻最為簡便有效。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)條件國家電網(wǎng)公司規(guī)定同步電機(jī)并網(wǎng)時發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的電壓差不超過5%～10%，頻率差不超過0.1%～0.5%。

并網(wǎng)技術(shù)概述為了在并網(wǎng)的短時間內(nèi)不產(chǎn)生大的電流沖擊，必須滿足以下四個條件：1.發(fā)電機(jī)的頻率等于電網(wǎng)頻率；2.發(fā)電機(jī)的電壓幅值等于電網(wǎng)電壓幅值，且波形一致；3.發(fā)電機(jī)的電壓相序與電網(wǎng)電壓的相序相同；4.發(fā)電機(jī)的電壓相位與電網(wǎng)電壓的相位一致；輸出功率超過其最大轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的功率會引起網(wǎng)上飛車；過高的系統(tǒng)電壓會使磁路飽和，無功激磁電流大量增加，定子電流過載，功率因數(shù)下降；電網(wǎng)頻率升高，會因同步轉(zhuǎn)速上升引起發(fā)電機(jī)變成電動狀態(tài)；電網(wǎng)頻率降低，會使發(fā)電機(jī)電流劇增而過載等。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)

異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時靠轉(zhuǎn)差率來調(diào)整負(fù)荷，對轉(zhuǎn)速要求不高，只要轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速即可并網(wǎng)，控制簡單，運(yùn)行穩(wěn)定。但如果保障措施不利也會存在如下問題：直接并網(wǎng)對電網(wǎng)及旋轉(zhuǎn)機(jī)械沖擊很大；本身不發(fā)無功功率，需要無功補(bǔ)償；直接并網(wǎng)方式

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速（99%~100%）即可并網(wǎng)，控制簡單。但并網(wǎng)瞬間存在三相短路現(xiàn)象，造成系統(tǒng)電壓的瞬時嚴(yán)重下降，導(dǎo)致并網(wǎng)失敗。所以只在與大電網(wǎng)并網(wǎng)時采用。齒輪箱發(fā)電機(jī)葉片變槳距失速將發(fā)電機(jī)的交流輸出直接并到電網(wǎng)上。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)準(zhǔn)同期并網(wǎng)方式原理：轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，給電機(jī)勵磁，調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓、頻率、相位與系統(tǒng)一致時并入電網(wǎng)。優(yōu)點：沖擊電流較小，對系統(tǒng)的電壓影響較小，適用于電網(wǎng)容量小的場合。缺點：調(diào)整復(fù)雜，并網(wǎng)時間長，必須控制在最大允許的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)運(yùn)行，以免造成網(wǎng)上飛車。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)降壓并網(wǎng)方式這種并網(wǎng)方法是在異步電機(jī)與電網(wǎng)之間串接電阻或電抗器，或者接入自耦變壓器，以達(dá)到降低并網(wǎng)合閘瞬間沖擊電流幅值及電網(wǎng)電壓下降的幅度。由于大功率的電抗和電阻消耗功率，并網(wǎng)后進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行時，應(yīng)將電抗器和電阻切除。適合小容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。準(zhǔn)同步快速并網(wǎng)技術(shù)原理：這種并網(wǎng)方法是將常規(guī)的整步并網(wǎng)方式改為在頻率變化中捕捉同步點的工作方法。

特點：并網(wǎng)工作準(zhǔn)確、快速可靠，對機(jī)組的調(diào)速精度要求不高。軟并網(wǎng)技術(shù)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)異步發(fā)電機(jī)交-直-交并網(wǎng)系統(tǒng)

交-直-交并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不適合應(yīng)用于兆瓦級系統(tǒng)，應(yīng)用于10～200kW系統(tǒng)時其性能價格比最優(yōu)并網(wǎng)后需要關(guān)注的主要問題電能質(zhì)量電壓閃變諧波污染電網(wǎng)穩(wěn)定性發(fā)電計劃與調(diào)度機(jī)組對電網(wǎng)產(chǎn)生影響的主要有高次諧波和電壓閃變與電壓波動。機(jī)組在啟動與退出時會產(chǎn)生較大的沖擊電流。機(jī)組中電力電于裝置的切換頻率恰好在產(chǎn)生諧波的范圍內(nèi)，則會產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波問題。機(jī)組并網(wǎng)后，如果電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式需做出相應(yīng)地調(diào)整和優(yōu)化。根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，負(fù)荷情況，決定機(jī)組最大的發(fā)電量和系統(tǒng)在發(fā)生故障時的穩(wěn)定性。電機(jī)輸出功率持續(xù)30s低于-4kW，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將退出電網(wǎng)，處于待機(jī)狀態(tài)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組脫網(wǎng)控制系統(tǒng)監(jiān)測可控硅在1小時內(nèi)的投入次數(shù)，若投入次數(shù)大于4次，則停止并網(wǎng)，報故障等待風(fēng)的狀態(tài)平穩(wěn)后由手動復(fù)位使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行電機(jī)輸出功率持續(xù)10min大于690kW后，將正常停機(jī)。同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一、內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)圖定子與普通三相交流發(fā)電機(jī)類似轉(zhuǎn)子由多個永久磁鐵構(gòu)成二、外轉(zhuǎn)子直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)圖直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組三、盤式直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)圖直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)技術(shù)同步發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中，由于它既能輸出有功功率，又能提供無功功率，周波穩(wěn)定，電能質(zhì)量高，已被電力系統(tǒng)廣泛采用。

由于風(fēng)速時大時小，隨機(jī)變化，作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩極不穩(wěn)定，并網(wǎng)時其調(diào)速性能很難達(dá)到同步發(fā)電機(jī)所要求的精度。在同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間采用變頻裝置．從技術(shù)上解決了這些問題。同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)合閘前，為了避免電流沖擊和轉(zhuǎn)軸受到突然的扭矩，需要滿足一定的并聯(lián)條件：a)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的端電壓大小等于電網(wǎng)的電壓；b)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的頻率等于電網(wǎng)的頻率；c)并聯(lián)合閘的瞬間，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的回路電勢為零；d)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序相同。發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)方式同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)技術(shù)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)方式同步發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中，由于它既能輸出有功功率，又能提供無功功率，周波穩(wěn)定，電能質(zhì)量高，已被電力系統(tǒng)廣泛采用。

由于風(fēng)速時大時小，隨機(jī)變化，作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩極不穩(wěn)定，并網(wǎng)時其調(diào)速性能很難達(dá)到同步發(fā)電機(jī)所要求的精度。在同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間采用變頻裝置．從技術(shù)上解決了這些問題。使風(fēng)輪調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使得發(fā)機(jī)頻率與網(wǎng)頻率的偏差達(dá)到一個容許的很小值，對調(diào)節(jié)器要求很高，因此使用同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)難度較大。同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)技術(shù)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)同步發(fā)電機(jī)交-直-交并網(wǎng)系統(tǒng)

由于同步發(fā)電機(jī)具有獨(dú)立的勵磁回路，無需再提供再生能量，因此交直交變換器不需要四象限運(yùn)行。

同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)同步發(fā)電機(jī)帶Boost升壓的交-直-交并網(wǎng)系統(tǒng)

由于同步發(fā)電機(jī)在低風(fēng)速時輸出電壓較低，此時無法將能量回饋至電網(wǎng)，因此實用的電路往往在直流側(cè)加入一個開關(guān)直流升壓電路。

異步發(fā)電機(jī)軸承加注潤滑脂：滾動軸承應(yīng)在累計使用2000h時后，更換潤滑