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風(fēng)力發(fā)電機組并網(wǎng)與脫網(wǎng)


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當(dāng)平均風(fēng)速高于3m/s時,風(fēng)輪開始逐漸起動;風(fēng)速繼續(xù)升高,當(dāng)v>4m/s時,機組可自起動直到某一設(shè)定轉(zhuǎn)速,此時發(fā)電機將按控制程序被自動地聯(lián)入電網(wǎng)。一般總是小發(fā)電機先并網(wǎng);當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)升高到7~8m/s,發(fā)電機將可伸縮帶式輸送機被切換到大發(fā)電機運行。如果平均風(fēng)速處于8~20m/s,則直接從大發(fā)電機并網(wǎng)。發(fā)電機的并網(wǎng)過程,是通過三相主電路上的三組晶閘管完成的。當(dāng)發(fā)電機過渡到穩(wěn)定的發(fā)電狀態(tài)后,與晶閘管電路平行的旁路接觸器合上,機組完成并網(wǎng)過程,進入穩(wěn)定運行狀態(tài)。為了避免產(chǎn)生火花,旁路接觸器的開與關(guān),都是在晶閘管關(guān)斷前進行的。

(一)大小發(fā)電輕型輸送機機的軟并網(wǎng)程序

1)發(fā)電機轉(zhuǎn)速已微型螺旋喂料機達到預(yù)置的切人點,該點的設(shè)定應(yīng)低于發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速。
2)連接在發(fā)電機與電網(wǎng)之間的開關(guān)元件晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通(這時旁路接觸器處于斷開狀態(tài)),導(dǎo)通角隨發(fā)電機轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的接近而增大,隨著碎石機設(shè)備導(dǎo)通角的增大,發(fā)電機轉(zhuǎn)速的加速度減小。
3)當(dāng)發(fā)電機達到同步轉(zhuǎn)速時,晶閘管導(dǎo)通角完全打粉體輸送開,轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速進入發(fā)電狀態(tài)。
4)進入發(fā)電狀態(tài)后,晶閘管導(dǎo)通角繼續(xù)完全導(dǎo)通,但這時絕大部分的電流是通過旁路接觸器輸送給電網(wǎng)LS型螺旋管式輸送機的,因為它比晶閘管電路的電阻小得多。

并網(wǎng)過程中,電流一般被限制在大發(fā)電機額定電流以下,如超出額定電流時間持續(xù)3.0s,可以斷定晶閘管故障,需要安全停機。由于并網(wǎng)過程是在轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速附近進行的,這時轉(zhuǎn)差不大,沖擊電流較小,主要是勵磁涌流的存在,持續(xù)30~40ms。因此無需根據(jù)電流反饋調(diào)整導(dǎo)通角。晶閘管按照0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、180°導(dǎo)通角依次變化,可保證起動電流在額定電流以下。晶閘管導(dǎo)通角由0°大到180°完全導(dǎo)通,時間一般不超過6s,否則被認為故障。晶閘管完全導(dǎo)通1s后,旁路接觸器吸合,發(fā)出吸合命令1s內(nèi)應(yīng)收到旁路反饋信號,否則旁路給料機投入失敗,正常停機。在此期間,晶閘管仍然完全導(dǎo)通,收到旁路反饋信號后,停止觸發(fā),風(fēng)力發(fā)電機組進入正常運行。

(二)從小發(fā)電機向鏈條輸送大發(fā)電機的切換

為提高發(fā)電機運行效率,風(fēng)力發(fā)電機采用了雙速發(fā)電機。低風(fēng)速時,小發(fā)電機工作,高風(fēng)速時,大發(fā)電機工作。小發(fā)電機為6極繞組,同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,大發(fā)電機為4極繞組,同步轉(zhuǎn)速1500r/min小發(fā)電機向大發(fā)電機切換的礦篩網(wǎng)機控制,一般以平均功率或瞬時功率參數(shù)為預(yù)置切換點。例如NEGMicon 750kW機組以10min平均功率達到某一預(yù)置值P1或4min平均功率達到預(yù)置值P2為切換依據(jù)。采用瞬時功率參數(shù)時,一般以5min內(nèi)測量的功率值全部大于某一預(yù)置值P1,或lmin內(nèi)的功率全部大于預(yù)置P2值作為切換的依據(jù)。

執(zhí)行小發(fā)電機向大發(fā)電機的切換時,首先斷開小發(fā)電機接觸器,再斷立式復(fù)合破碎機開旁路接觸器。此時,發(fā)電機脫網(wǎng),風(fēng)力將帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)速迅速上升,在到達同步轉(zhuǎn)速1500r/min附近時,再次執(zhí)行大小發(fā)電機的軟并網(wǎng)程序。

(三)大發(fā)電鏈斗輸送機機向小發(fā)電機的切換

當(dāng)發(fā)電機功率持續(xù)10min內(nèi)低于預(yù)置值P3時,或10min內(nèi)平均功率低于破碎機設(shè)備預(yù)置值P4時,將執(zhí)行大發(fā)電機向小發(fā)電機的切換。

首先斷開大發(fā)電機接觸器,再斷開旁路接觸器。由于發(fā)電機在此之前仍處于出力狀態(tài),轉(zhuǎn)速在1500r/min以上,脫網(wǎng)后轉(zhuǎn)速將進一步上升。由于存在過速保護和加料機計算機超速檢測,因此,應(yīng)迅速投入小發(fā)電機接觸器,執(zhí)行軟并網(wǎng),由電網(wǎng)負荷將發(fā)電機轉(zhuǎn)速拖到小發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速附近。只要轉(zhuǎn)速不超過超速保護的設(shè)定值,就允許執(zhí)行小發(fā)電機軟并網(wǎng)。

由于風(fēng)力機是一個巨大的慣性體,當(dāng)它轉(zhuǎn)速降低時要釋放出巨大的能量,這些能量在過渡過程中將全部加在小發(fā)電機軸上而轉(zhuǎn)換成電能,這就必然使過渡過程延長。為了使切換過懸掛輸送程得以安全、順利地進行,可以考慮在大發(fā)電機切出電網(wǎng)的同時釋放葉尖擾流器,使轉(zhuǎn)速下降到小發(fā)電機并網(wǎng)預(yù)置點以下,再由液壓系統(tǒng)收回葉尖擾流器。稍后,發(fā)電機轉(zhuǎn)速上升,重新切人電網(wǎng)。國產(chǎn)FD23—200/40kW風(fēng)力發(fā)電機組便是采用這種方式進行切換的。NEGMicon750/200kW風(fēng)力發(fā)電機組也是采用這種方式進行切換的。

(四)電動機起動

電動機起動是指風(fēng)力發(fā)電機組在靜止?fàn)顟B(tài)時,把發(fā)電機用作電動機將機組起動到額定轉(zhuǎn)速并切人電網(wǎng)。電動機起動目前在大型風(fēng)力發(fā)電機組的設(shè)計中不再進入自動控制程序。因為氣動性能良好的槳葉在風(fēng)速v>4m/s的條件下即可使機組順利地自起動到額定轉(zhuǎn)速。

電動機起動一般只在調(diào)試期間無風(fēng)時或某些特殊的情況下,比如氣溫特別低,又未安裝齒輪油加熱器時使用。電動機起動可使用安裝在機艙內(nèi)的上位控制器按鈕或是通過主控制器鍵盤的起動按鈕操作,總是作用于小發(fā)電機。發(fā)電機的運行狀態(tài)分為發(fā)電機運行狀態(tài)和電動機運行狀態(tài)。發(fā)電機起動瞬間,存在較大的沖擊電流(甚至超過額定電流的10倍),將持續(xù)一段時間(由靜止至同步轉(zhuǎn)速之前),因而發(fā)電機起動時需采用軟起動技術(shù),根據(jù)電流反饋值,控制起動電流,以減小對電網(wǎng)沖擊和機組的機械振動。電動機起動時間不應(yīng)超出60s,起動電流小于小發(fā)電機額定電流的3倍

 

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