第一篇：風(fēng)電生產(chǎn)成本分析

當(dāng)今世界能源市場(chǎng)的價(jià)格攀升和人們環(huán)保意識(shí)的不斷增加, 風(fēng)力發(fā)電以其無污染可再生的巨大優(yōu)勢(shì), 受到越來越多的青睞并得到迅速發(fā)展。與火力和核能發(fā)電一樣, 在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)設(shè)計(jì)中也要考慮經(jīng)濟(jì)效益即風(fēng)電成本問題。

我國目前的風(fēng)力發(fā)電實(shí)際成本是從風(fēng)電場(chǎng)的角度出發(fā)，把風(fēng)電場(chǎng)看作一個(gè)工程項(xiàng)目，按照會(huì)計(jì)理論的成本費(fèi)用歸集方法來計(jì)算風(fēng)力發(fā)電的實(shí)際成本。

風(fēng)力發(fā)電是依靠自然風(fēng)力資源發(fā)電，不消耗常規(guī)能源，只需將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再由機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。根據(jù)成本費(fèi)用理論，它的總成本費(fèi)用只有風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身的機(jī)械損耗;運(yùn)行和管理人員的工資;管理費(fèi)用及設(shè)備的故障維護(hù)、檢修費(fèi)用以及財(cái)務(wù)費(fèi)用等。由于在生產(chǎn)過程中無燃料等的消耗，年度成本基本保持一致，但由于風(fēng)能資源的差異，單位發(fā)電成本受年發(fā)電量影響很大。目前大多采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)成本兩種方法對(duì)風(fēng)力發(fā)電成本進(jìn)行研究。1)靜態(tài)成本費(fèi)用歸集步驟:(1)計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)形成的固定資產(chǎn)原值

固定資產(chǎn)原值=固定資產(chǎn)投資+建設(shè)期利息(2)總風(fēng)電成本歸集包括六個(gè)項(xiàng)目

①年折舊費(fèi)?固定資產(chǎn)原值?綜合折舊率 ②年大修費(fèi)?固定資產(chǎn)原值?年大修費(fèi)率

③年運(yùn)行成本包括:材料費(fèi)、管理費(fèi)、工資及福利費(fèi)、輸變電成本、財(cái)務(wù)費(fèi)用(3)計(jì)算年發(fā)電量:用發(fā)電量期望模型計(jì)算

[O?M）?T?S](4)計(jì)算單位風(fēng)電成本:C?（N其中: C:單位能量成本(元/kwh)N:年發(fā)電量(kwh)M:年維修費(fèi)(元)O:年經(jīng)營成本(元)T:年折舊費(fèi)(元)S:年利息支出(元）

這種方法，我們可以清楚地了解到每年的風(fēng)力發(fā)電成本狀況，以及每年的風(fēng)力發(fā)電成本的變動(dòng)情況及原因。2)動(dòng)態(tài)成本費(fèi)用歸集步驟如下:(1)成本費(fèi)用歸集

①初始投資:建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)時(shí)發(fā)生的全部投資，包括風(fēng)電機(jī)組造價(jià)、塔架和基礎(chǔ)費(fèi)用、安裝費(fèi)等。

②年大修費(fèi)二固定資產(chǎn)原值?年大修費(fèi)率

③年經(jīng)營成本:包括材料費(fèi)、管理費(fèi)、工資及福利費(fèi)(2)計(jì)算年發(fā)電量:用發(fā)電量期望模型計(jì)算

(3)確定CRF:CRF是將初始投資折為等年值的系數(shù)因子(4)計(jì)算單位發(fā)電成本: 單位發(fā)電成本：

C?I?CRF?（O?M）/NCRF?i（1?i）/[(1?i）-1]nn

其中: C:單位能量成本(元/kwh)N:年發(fā)電量(kwh)M:年維修費(fèi)(元)O:年經(jīng)營成本(元)I:項(xiàng)目初始投資(元)n:壽命期(年)i:貼現(xiàn)率

CRF:是將初始投資折為等年值的系數(shù)因子

動(dòng)態(tài)成本計(jì)算方法也稱“全壽命期成本”。它的原理是在風(fēng)電場(chǎng)的整個(gè)壽命期內(nèi)把風(fēng)力發(fā)電過程中發(fā)生的全部費(fèi)用在整個(gè)壽命期內(nèi)進(jìn)行平均分?jǐn)?，這樣更利于我們對(duì)風(fēng)電成本有一個(gè)全面地認(rèn)識(shí)。

算例分析：

根據(jù)我國目前風(fēng)力發(fā)電的實(shí)際情況計(jì)算。我國風(fēng)力發(fā)電目前的平均狀況是:風(fēng)力發(fā)電機(jī)的年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為2500h，其壽命為20年;風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)期為l年，其初始投資為8300元/kW;初始投資中20%是自有資金，80%是國內(nèi)商業(yè)貸款，利率為7.56%，償還期為7年;風(fēng)電場(chǎng)的年運(yùn)行成本為其初始投資的5%;風(fēng)力發(fā)電機(jī)的折舊按12.5年計(jì)算。1)風(fēng)力發(fā)電的靜態(tài)成本

依據(jù)上述資料，以第1年為例計(jì)算如下: 單位度電運(yùn)行成本 =8300?5%?2500=0.166元 單位度電折舊費(fèi)=8300?12.5?2500?0.27元 單位度電利息 =8300?80%?7.56%?2500?0.20元 發(fā)電量=1kwh 第1年的成本=(0.166+0.27+0.20)/1=0.636元/kwh 同理計(jì)算出第2、3、4、5、6、7年的度電成本(元/kwh)分別為:0.629、0.612、0.58、0.56、0.523、0.50。

從第8年開始，還貸結(jié)束利息費(fèi)用為零。因此第8、9、10、11、12年的費(fèi)用如下: 單位度電運(yùn)行成本 =8300?5%?2500?0.166元 單位度電折舊費(fèi)=8300?12.5?2500?0.27 單位度電利息=0 發(fā)電量=1kwh 所以，發(fā)電成本=(0.166+0.27)/l=0.436元/kwh 從第13一20年折舊提完，此時(shí)費(fèi)用如下: 單位度電運(yùn)行成本 =8300?5%?2500?0.166元 單位度電折舊費(fèi)=O 單位度電利息=0 發(fā)電量=1kwh 所以，發(fā)電成本=0.166/1=0.166元/kwh 從上面計(jì)算可知，在還本付息期(1一7年)風(fēng)電成本較高，最高達(dá)到0.636元/kwh，最低也為0.5元/kwh，這么高的成本很難同常規(guī)能源相競(jìng)爭(zhēng)。還貸后，風(fēng)電成本將為0.436元/kwh，這一成本能同核電相競(jìng)爭(zhēng)，但仍高于煤火發(fā)電。

2)風(fēng)力發(fā)電的動(dòng)態(tài)成本

從前面的靜態(tài)成本計(jì)算中可以看到，還貸期間風(fēng)電成本非常高，然而在整個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目的壽命期內(nèi)卻并非如此。由于目前風(fēng)電價(jià)格包括了很高的資金成本，一旦償還后風(fēng)電成本就會(huì)降低。計(jì)算動(dòng)態(tài)成本有利于我們對(duì)風(fēng)電成本在整個(gè)壽命期的認(rèn)識(shí)。

依據(jù)上面所給的資料知

單位度電運(yùn)行成本=8300?5%?2500=0.166元 單位度電初始投資=8300?2500=3.32元 設(shè)貼現(xiàn)率為i=10%，而n=20 所以 CRF=0.1172 動(dòng)態(tài)成本=(3.32?0.1172+0.166)/1=0.56元/kwh 從上面計(jì)算得到結(jié)果是:在整個(gè)壽命期內(nèi)，風(fēng)電成本為0.56元/kwh。與常規(guī)發(fā)電成本相比，目前的風(fēng)電成本仍然不能與它們相競(jìng)爭(zhēng)。風(fēng)力發(fā)電的靜態(tài)成本、動(dòng)態(tài)成本的計(jì)算結(jié)果都不令人樂觀。

第二篇：煤炭生產(chǎn)成本分析

煤炭生產(chǎn)成本分析

子長縣由于煤層太薄，開采成本大，故經(jīng)過對(duì)恒發(fā)礦、前進(jìn)礦、合營礦的生產(chǎn)情況及銷售情況，正常開支情況進(jìn)行對(duì)比、計(jì)算：得出三礦平均生產(chǎn)成本約為300元每噸，期間費(fèi)用成本為100元每噸，合計(jì)成本在400元每噸，即以恒發(fā)煤礦為例，除去國地稅固定稅金及煤檢費(fèi)以外，煤炭價(jià)格為850元每噸時(shí)，減去生產(chǎn)成本及期間費(fèi)用成本再減去稅費(fèi)每噸利潤在250-300元左右。

稅費(fèi)地域不同，政策不同，國地稅金也不同，故無法作對(duì)比，子長縣煤炭行業(yè)企業(yè)所得稅為核定征收，暫時(shí)無法進(jìn)行所得稅調(diào)節(jié)，唯一的辦法為減少收入記賬，但是為偷稅行為，不宜采取。如果查賬征收，那么企業(yè)可加大成本減少企業(yè)所得稅。

增加成本的方法有以下幾種，第一是加大生產(chǎn)成本中的人力成本，即增加人力成本，即多計(jì)提產(chǎn)煤工資，可增加成本，但要看地方關(guān)于產(chǎn)煤所得稅的政策合理使用。

第二種是增加待攤投資，即煤礦轉(zhuǎn)讓權(quán)，進(jìn)行攤銷，這樣可調(diào)整企業(yè)所得稅，使得企業(yè)所得稅可以合理經(jīng)調(diào)節(jié)。

第三種是增加材料消耗，加大賬面存貨，即材料出庫增大可增加生產(chǎn)成本從而控制成本。

第四種，控制收入，減少收入的來源，在成本受控的情況下，適當(dāng)調(diào)節(jié)收入，可延遲所得稅的繳納或者減少所得稅的繳納。

第三篇：風(fēng)電機(jī)組重大事故案例分析

風(fēng)電機(jī)組重大事故案例分析

據(jù)英國風(fēng)能機(jī)構(gòu)的不完全統(tǒng)計(jì)，截至2009年12月31日，全球共發(fā)生風(fēng)電機(jī)組重大事故715起，其中火災(zāi)事故138起，占總數(shù)的19.3%，位列第二位。2010年歐美等國新增火災(zāi)事故7起，其中2起火災(zāi)對(duì)作業(yè)工人造成了嚴(yán)重?zé)齻Ｒ虼?，火?zāi)已成為繼雷擊后第二大毀滅性機(jī)組災(zāi)害。

實(shí)際上，風(fēng)電機(jī)組重大事故在國內(nèi)外都有發(fā)生。有的重大事故可以預(yù)防，甚至完全可以避免。然而，隨著我國風(fēng)電機(jī)組的不斷增多，部分突發(fā)事故是不可避免的，例如部分因雷擊而造成的火災(zāi)事故，還有在運(yùn)行過程中，部分因機(jī)組部件損壞造成劇烈摩擦起火而引發(fā)的火災(zāi)事故等。在降低和避免重大事故發(fā)生的過程中，我們不僅要講科學(xué)，還要綜合考慮成本因素，不能采取過度的預(yù)防措施。把概率極低的事件當(dāng)成必然事件加以考慮，將不利于機(jī)組度電成本的降低。

僅就完全可以預(yù)防、避免的機(jī)組燒毀與倒塌事故而言，它不僅與機(jī)組本身的質(zhì)量、性能、運(yùn)行和維護(hù)有關(guān)，而且，還與箱變等附屬設(shè)施有著密切的關(guān)系。本文主要介紹由箱變問題引發(fā)的機(jī)組故障與事故，通過對(duì)某風(fēng)電場(chǎng)發(fā)生的一起機(jī)組燒毀事故進(jìn)行分析，找出行之有效的預(yù)防措施，避免類似事故的再次發(fā)生。

事故簡(jiǎn)介

某風(fēng)電場(chǎng)1.5MW雙饋空冷風(fēng)電機(jī)組，變頻器布置在塔基，并網(wǎng)開關(guān)(斷路器)是ABB生產(chǎn)的。在機(jī)組起火大約一個(gè)小時(shí)后發(fā)現(xiàn)，然后對(duì)整條線路采取了斷電措施。當(dāng)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，整個(gè)機(jī)組如同一個(gè)巨大的“火炬”，最后，機(jī)艙及輪轂罩殼完全燒毀，三支葉片也不同程度地過火。從主控信息和事故現(xiàn)場(chǎng)兩方面證實(shí)，最后一次停機(jī)是正常的低風(fēng)切出，并且，收槳正常，也不存在超速問題。從事故現(xiàn)場(chǎng)來看，位于塔基變頻器的并網(wǎng)開關(guān)仍處于合閘狀態(tài)，變頻器功率柜嚴(yán)重?zé)龤?與事故機(jī)組配套的箱變高壓側(cè)斷路器跳閘，且有兩相高壓側(cè)保險(xiǎn)熔斷。

事故分析

此次機(jī)組燒毀事故的原因有：變頻器并網(wǎng)開關(guān)在停機(jī)時(shí)不能脫網(wǎng)是誘因，而箱變低壓側(cè)斷路器不具有自動(dòng)跳閘功能是造成事故擴(kuò)大的關(guān)鍵。變頻器并網(wǎng)開關(guān)在脫網(wǎng)時(shí)不能分閘屬于偶發(fā)事件，本是一般的機(jī)組故障，且發(fā)生概率較低;而對(duì)該風(fēng)電場(chǎng)來說，箱變的低壓側(cè)斷路器不具備自動(dòng)跳閘功能，違背了關(guān)鍵設(shè)備的電路分級(jí)保護(hù)原則。也就是說，在該風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組配套時(shí)就已經(jīng)埋下了事故隱患。

從安全方面來說，與此類風(fēng)電機(jī)組相配的箱變，應(yīng)具有多重自動(dòng)跳閘功能，以保護(hù)機(jī)組與人身安全;從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐來看，只要箱變低壓側(cè)斷路器具有自動(dòng)分閘的功能跳閘，就能避免事故擴(kuò)大，從而避免機(jī)組燒毀事故的發(fā)生;從系統(tǒng)設(shè)計(jì)來看，此類機(jī)組存在變頻器并網(wǎng)開關(guān)無法正常脫開的可能，需要箱變低壓側(cè)斷路器具有自動(dòng)分閘功能，以及時(shí)切斷電網(wǎng)給機(jī)組的供電，避免惡性事故的發(fā)生。

一、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析

在事故之前，機(jī)組多次報(bào)低風(fēng)切出，并在8小時(shí)內(nèi)幾次報(bào)變頻器故障，并均是變頻器自動(dòng)復(fù)位，可能由并網(wǎng)開關(guān)機(jī)械故障引起。

在事故前的一次“低風(fēng)切出”后，復(fù)位啟機(jī)，機(jī)組的有功功率一直維持正值，說明此時(shí)機(jī)組運(yùn)行正常，處于發(fā)電狀態(tài);其后機(jī)組因風(fēng)速降低有功功率逐漸下降，于12:37:04觸發(fā)“低風(fēng)切出”停機(jī)，因變頻器并網(wǎng)開關(guān)不能斷開，隨后觸發(fā)“變頻器錯(cuò)誤”等一系列故障。

該機(jī)組在觸發(fā)“變頻器錯(cuò)誤”等故障后，葉片順利收槳到92°，即葉片處于安全位置，主控信息與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況相符。首先，說明機(jī)組變槳系統(tǒng)正常，事故之前沒有出現(xiàn)高級(jí)別剎車和電池檢測(cè)，輪轂變槳電機(jī)及其供電接觸器是交流供電收槳，且電流不大，機(jī)組起火的原因不在輪轂。其次，說明機(jī)組的控制系統(tǒng)所報(bào)信息真實(shí)可靠;另外，在低風(fēng)切出時(shí)，機(jī)組高速軸轉(zhuǎn)速不高，主控沒有主軸剎車器的動(dòng)作信息。所以，排除由于主軸剎車器動(dòng)作，或其他部位由于轉(zhuǎn)速過高導(dǎo)致摩擦起火的可能。

按照所報(bào)故障發(fā)生的時(shí)間順序：變頻器電網(wǎng)故障、暫態(tài)電網(wǎng)錯(cuò)誤、相電壓過低等。由于變頻器并網(wǎng)開關(guān)不能脫網(wǎng)，發(fā)電機(jī)定子線圈與電網(wǎng)直接相連，消耗電網(wǎng)功率不斷轉(zhuǎn)化為熱能。從后面觸發(fā)的故障可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)定子溫度在短時(shí)間內(nèi)急劇上升，耗電電流不斷增大。12:40:04，機(jī)組主控報(bào)“電網(wǎng)掉電”，電網(wǎng)至少有一相斷開;報(bào)“低風(fēng)切出”的3分零2秒后，主控報(bào)“交流電源故障”，即：12:40:06，說明機(jī)組完全斷電。

二、集電線路及箱變高壓側(cè)斷路器跳閘分析

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員反映，機(jī)組發(fā)生著火事故后，故障機(jī)組的箱變高壓側(cè)有兩相保險(xiǎn)熔斷導(dǎo)致高壓側(cè)跳閘。據(jù)了解，不少箱變的高壓側(cè)開關(guān)有保險(xiǎn)熔斷跳閘功能，而低壓側(cè)斷路器沒有自動(dòng)跳閘裝置。因此，機(jī)組故障時(shí)，低壓側(cè)斷路器不可能斷開。從風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)來看，箱變和風(fēng)電機(jī)組共同組成雙重保護(hù)，按風(fēng)電機(jī)組發(fā)電負(fù)荷從小到大的電流保護(hù)順序是：變頻器、箱變低壓側(cè)、箱變高壓側(cè)。在變頻器斷路器無法正常脫開的情況下，如果箱變低壓側(cè)不能及時(shí)跳閘，很容易造成事故擴(kuò)大。

另外，機(jī)組主控報(bào)“電網(wǎng)掉電”和“交流電源”故障，與箱變高壓側(cè)兩個(gè)保險(xiǎn)斷開的時(shí)間相對(duì)應(yīng)，在后一個(gè)保險(xiǎn)熔斷時(shí)，箱變的高壓側(cè)開關(guān)跳閘，這與現(xiàn)場(chǎng)查看的箱變高壓側(cè)斷路器跳閘及箱變高壓側(cè)兩相保險(xiǎn)熔斷的事實(shí)相符。從主控看這兩個(gè)故障信息的時(shí)間差為2s(主控的最小計(jì)時(shí)單位為s)。再從升壓站的線路錄波信息來看，事故機(jī)組所在線路發(fā)生了“三相電流不平衡”故障，時(shí)間為1s341ms，這再次與機(jī)組監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)相吻合。

12:40:04，機(jī)組主控報(bào)“電網(wǎng)掉電”，箱變高壓側(cè)第一個(gè)保險(xiǎn)熔斷;12:40:06，主控報(bào)“交流電源故障”，箱變高壓側(cè)的另外一個(gè)相保險(xiǎn)熔斷，同時(shí)高壓側(cè)跳閘，機(jī)組與電網(wǎng)分離。

在事故發(fā)生時(shí)，事故機(jī)組同一線路的8臺(tái)機(jī)組均處于低風(fēng)速發(fā)電狀態(tài)，發(fā)電功率不高，而事故機(jī)組耗電功率較大，單相耗電電流可能在機(jī)組的滿負(fù)荷以上，當(dāng)事故機(jī)組高壓側(cè)保險(xiǎn)有一相熔斷后，另外兩相仍處于耗電狀態(tài)，因此，集電線路出現(xiàn)了三相電流不平衡故障。當(dāng)事故機(jī)組的箱變高壓側(cè)開關(guān)跳閘后，隨著事故機(jī)組的切除線路恢復(fù)正常。

該風(fēng)電場(chǎng)箱變高壓側(cè)電壓為35kV，使用保險(xiǎn)的容量為50A，由此核定出的箱變高壓側(cè)的容量值在3000kVA以上。從保險(xiǎn)的熔斷狀況來看，在事故發(fā)生時(shí)，機(jī)組發(fā)熱耗電功率很高。耗電產(chǎn)生的熱量又主要集中在發(fā)電機(jī)定子上，發(fā)電機(jī)外殼的溫升足以達(dá)到其附近可燃物，如：潤滑系統(tǒng)、排氣罩等的著火點(diǎn)，從而造成機(jī)組起火。

三、變頻器并網(wǎng)開關(guān)不能分閘分析

變頻器并網(wǎng)開關(guān)有失壓脫扣功能，在失去外界供電時(shí)，并網(wǎng)開關(guān)就會(huì)斷開，然而，當(dāng)箱變的高壓側(cè)跳閘后，并網(wǎng)開關(guān)還一直處于閉合狀態(tài)，即：在并網(wǎng)開關(guān)完全失電的狀態(tài)下，也不能使其分閘，變頻器并網(wǎng)開關(guān)屬機(jī)械卡死的可能性極大。后來對(duì)事故機(jī)組的變頻器并網(wǎng)開關(guān)進(jìn)一步檢查也證實(shí)不能分閘是由機(jī)械卡死所致。

究其原因，該風(fēng)電場(chǎng)的所有機(jī)組是同一機(jī)型，與其他機(jī)組相比，事故機(jī)組地處凹地，處于兩山之間，此機(jī)位的風(fēng)速和風(fēng)向變化極為頻繁，通過主控記錄數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在事故發(fā)生前，因風(fēng)速在切入風(fēng)速附近頻繁且大幅度地波動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)組并網(wǎng)頻繁。平均每4-8分鐘出現(xiàn)一次“低風(fēng)切出”的觸發(fā)與復(fù)位：當(dāng)風(fēng)大的時(shí)候，機(jī)組還在啟機(jī)階段，而并網(wǎng)之后，風(fēng)速下降，風(fēng)能低于機(jī)組維持發(fā)正電時(shí)所需要的能量，機(jī)組又迅速“低風(fēng)切出”，這不僅對(duì)機(jī)組發(fā)電不利，而且，與同一風(fēng)電場(chǎng)其他機(jī)組相比，在同樣時(shí)間內(nèi)變頻器的并網(wǎng)次數(shù)增加，合閘后不能斷開的概率大大增加，致使發(fā)生分閘脫扣線圈發(fā)熱以及脫扣機(jī)械機(jī)構(gòu)出現(xiàn)卡塞的概率增加，最終導(dǎo)致變頻器并網(wǎng)開關(guān)無法正常分閘。在事故發(fā)生時(shí)，事故機(jī)組并網(wǎng)開關(guān)的動(dòng)作次數(shù)為18645次，而同期投入運(yùn)行的其他機(jī)組一般在6000-7000左右，也說明了該機(jī)組所在機(jī)位風(fēng)況變化的頻繁程度。

按照事故機(jī)組變頻器廠家對(duì)所用并網(wǎng)開關(guān)(ABB)的使用說明，當(dāng)并網(wǎng)開關(guān)的動(dòng)作次數(shù)達(dá)到15000次后要根據(jù)具體情況判定是否可以繼續(xù)使用，而且，在工作到20000次后，應(yīng)當(dāng)作報(bào)廢處理。在事故發(fā)生時(shí)，并網(wǎng)開關(guān)工作的次數(shù)已達(dá)18645次。另據(jù)現(xiàn)場(chǎng)了解，該機(jī)組在事故前的一次機(jī)組維護(hù)中，沒有對(duì)并網(wǎng)開關(guān)進(jìn)行維護(hù)。因此，并網(wǎng)開關(guān)維護(hù)和檢修不當(dāng)，是造成此次并網(wǎng)開關(guān)不能分閘的重要原因，也是本次事故的原因之一。

四、事故還原

結(jié)合機(jī)組的相關(guān)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)情況還原事故發(fā)生過程如下：

機(jī)組因風(fēng)速降低，12:37:04報(bào)“低風(fēng)切出”脫網(wǎng)，此時(shí)變頻器的并網(wǎng)開關(guān)不能脫網(wǎng)，機(jī)組正常收槳，在主控的高速軸轉(zhuǎn)速信息上了解到，盡管發(fā)電機(jī)定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使葉輪有增速的趨勢(shì)，但是，順槳角度不斷增大，機(jī)組高速軸轉(zhuǎn)速依然不斷降低，隨著定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率不斷增大，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)將IGBT、低電壓穿越的功率元件等擊穿短路，巨大的熱量還使變頻器轉(zhuǎn)子接線的絕緣皮燒毀、融化，變頻器IGBT燒毀，直至變頻器處的轉(zhuǎn)子接線開路(事故后，在檢查變頻器時(shí)進(jìn)一步得到證實(shí))。當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子接線開路以后，發(fā)電機(jī)定子的阻抗更小，定子流過電流更大，定子的發(fā)熱狀況進(jìn)一步加劇，定子溫度迅速上升。

發(fā)電機(jī)定子繞組，先是觸發(fā)“定子繞組溫度偏高”溫度為120℃，在5s之后主控報(bào)“定子繞組溫度過高”。按照參數(shù)設(shè)置，此時(shí)的溫度應(yīng)大于140℃;定子溫度繼續(xù)升高，在20s后，報(bào)“溫度傳感器故障”，應(yīng)為定子繞組中的Pt100，或Pt100的接線被定子繞組產(chǎn)生的高溫熔斷所致。隨后發(fā)電機(jī)上的潤滑油管、排氣罩、潤滑油泵著火，機(jī)組起火燃燒。

五、因箱變引發(fā)的故障與多起事故

風(fēng)電機(jī)組要正常運(yùn)行，減少故障，避免重大事故的發(fā)生，箱變質(zhì)量、箱變保護(hù)功能的完備狀況、箱變與風(fēng)電機(jī)組配套等有著重要的關(guān)系。

對(duì)于因電起火的火災(zāi)事故，首先要切斷供電電源，避免事故的擴(kuò)大和機(jī)組燒毀事故的發(fā)生。風(fēng)電機(jī)組火災(zāi)事故應(yīng)以預(yù)防為主，全面考慮，預(yù)防和避免惡性事故。

如果變頻器布置在機(jī)艙上面，由于機(jī)組與箱變之間的線路一直到機(jī)艙，如果箱變的保護(hù)功能不完善，當(dāng)電纜出現(xiàn)破損時(shí)，更容易造成機(jī)組燒毀事故，箱變對(duì)機(jī)組的保護(hù)作用顯得更為重要。

就此次風(fēng)電機(jī)組燒毀事故來看，由于箱變的低壓側(cè)斷路器不具有自動(dòng)跳閘功能，當(dāng)變頻器不能正常脫網(wǎng)時(shí)，箱變就不可能及時(shí)斷電，從而致使發(fā)電機(jī)持續(xù)發(fā)熱，達(dá)到機(jī)艙可燃物的著火點(diǎn)而引發(fā)機(jī)組燒毀事故。從多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)踐來看，如果箱變低壓側(cè)斷路器具有自動(dòng)跳閘功能，一般只會(huì)使變頻器的Crowbar(低電壓穿越)燒毀，功率模塊損毀，其損毀的嚴(yán)重程度與箱變低壓側(cè)斷路器跳閘及時(shí)程度有很大的關(guān)系;當(dāng)箱變的低壓側(cè)斷路器跳閘不及時(shí)，偶爾也會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的損壞。

再如：某風(fēng)電場(chǎng)的1.5MW風(fēng)電機(jī)組，2010年2月26日，風(fēng)電場(chǎng)值班人員發(fā)現(xiàn)59號(hào)機(jī)組的輪轂、機(jī)艙頂部冒黑煙，16時(shí)9分到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，2月27日凌晨5時(shí)20分，火焰熄滅，機(jī)組全部燒毀。事故的起因在電控柜下部母排處，由于日常工作和維護(hù)時(shí)遺留下的短接線或其他導(dǎo)體，引起690V母排發(fā)生相間短路。如果機(jī)艙電纜線出現(xiàn)短路時(shí)，箱變及時(shí)跳閘也許能避免燒毀事故的發(fā)生。該機(jī)組的變頻器布置在機(jī)艙上，當(dāng)機(jī)艙上供電線路出現(xiàn)短路、打火現(xiàn)象，而箱變的低壓側(cè)斷路器又不能及時(shí)跳閘時(shí)，必然會(huì)造成風(fēng)電機(jī)組燒毀事故的發(fā)生。

2010年2月26日，某風(fēng)電場(chǎng)在機(jī)組調(diào)試送電時(shí)，由于箱變問題，低壓側(cè)斷路器不能合閘，加之操作人員操作失誤，致使送電人員遭到電擊、截肢慘劇的發(fā)生;2008年，某風(fēng)電場(chǎng)在機(jī)組調(diào)試之前，安裝人員在塔筒內(nèi)緊固變頻器與箱變之間的連接螺釘時(shí)，安裝人員被電擊倒，此時(shí)，雖然箱變的高壓側(cè)已經(jīng)送電，但是，箱變的低壓側(cè)斷路器并沒有合閘，塔筒內(nèi)不應(yīng)有電，在此事故發(fā)生之后，本應(yīng)檢查箱變存在的問題，及時(shí)排除箱變故障。然而，由于沒有造成人員傷亡，此事并沒有引起業(yè)主人員的重視，當(dāng)機(jī)組調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)該機(jī)組變頻器并網(wǎng)柜已經(jīng)全部燒毀。像這樣，因箱變故障而造成并網(wǎng)柜燒毀的事例曾在不少風(fēng)電場(chǎng)發(fā)生過，所幸這些變頻器都布置在塔基，沒有引起事故的擴(kuò)大。如果箱變布置在機(jī)艙，還可能造成機(jī)組的燒毀。

因箱變問題而造成風(fēng)電機(jī)組故障的事例，在風(fēng)電場(chǎng)時(shí)有發(fā)生。對(duì)于這種情況，機(jī)組一般都能并網(wǎng)，但并網(wǎng)后會(huì)報(bào)電網(wǎng)故障停機(jī)，缺乏經(jīng)驗(yàn)的維修人員很難判斷。因故障產(chǎn)生的部位在箱變，而維修人員普遍只是考慮風(fēng)電機(jī)組本身，因此，判斷故障的時(shí)間經(jīng)常長達(dá)幾個(gè)月，大大影響了機(jī)組的利用率和發(fā)電量。

總之，確保箱變質(zhì)量，充分發(fā)揮箱變對(duì)風(fēng)電機(jī)組的保護(hù)作用，是減少機(jī)組故障與事故、保證人身安全中重要的一環(huán)。

經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)

一、機(jī)組參數(shù)按機(jī)位風(fēng)況進(jìn)行優(yōu)化

同一風(fēng)電場(chǎng)，不同機(jī)位的風(fēng)電機(jī)組因其風(fēng)況條件不完全一致。對(duì)于跟其他機(jī)組的風(fēng)況條件差別較大的機(jī)組，其參數(shù)的設(shè)置可以根據(jù)具體機(jī)位進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，即在不影響機(jī)組發(fā)電量的前提下，根據(jù)機(jī)位的風(fēng)況條件對(duì)機(jī)組的切入、切出相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以減少機(jī)組并網(wǎng)開關(guān)的動(dòng)作次數(shù)。在不穩(wěn)定的低風(fēng)狀況下頻繁啟停，不僅會(huì)增加機(jī)組并網(wǎng)開關(guān)動(dòng)作次數(shù)，同時(shí)，還會(huì)提高故障率。

二、注意變頻器并網(wǎng)開關(guān)的維護(hù)

為了避免出現(xiàn)并網(wǎng)開關(guān)的機(jī)械卡死故障，在并網(wǎng)動(dòng)作次數(shù)超過一定值時(shí)，尤其對(duì)并網(wǎng)開關(guān)的機(jī)械部位進(jìn)行檢查和維護(hù)，以減少并網(wǎng)開關(guān)的故障幾率。

在ABB并網(wǎng)開關(guān)維護(hù)時(shí)，需重點(diǎn)檢查儲(chǔ)能連桿兩側(cè)鉚接、軸承銷是否松動(dòng)，銷子是否變形，結(jié)合半軸、分閘半軸、鉤塊以及其他傳動(dòng)部件，儲(chǔ)能電機(jī)、齒輪、螺釘有沒有過度磨損、過熱、破損、松動(dòng)的現(xiàn)象;給運(yùn)動(dòng)部件按要求添加潤滑油等。

三、確保箱變低壓側(cè)斷路器的自動(dòng)保護(hù)功能完善

風(fēng)電場(chǎng)業(yè)主在安裝機(jī)組時(shí)，按照國家相關(guān)設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與生產(chǎn)廠家提供的箱變技術(shù)規(guī)范選配合適的箱式變壓器，保證箱變的低壓側(cè)斷路器具備相關(guān)的保護(hù)功能。另外，為了保證箱變?cè)诒匾臅r(shí)候及時(shí)分閘，應(yīng)定期對(duì)箱變進(jìn)行檢查和維護(hù)，包活箱變低壓側(cè)斷路器的自動(dòng)分閘功能進(jìn)行試驗(yàn)與參數(shù)設(shè)置。

此項(xiàng)措施不僅有利保護(hù)風(fēng)電機(jī)組與箱變本身，而且，也有利于保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)人員的人身安全。

四、如何正確對(duì)待風(fēng)電機(jī)組燒毀事故

風(fēng)電機(jī)組燒毀事故，雖然損失很大，但不能逃避責(zé)任，敷衍了事，采取回避態(tài)度。事故發(fā)生后，應(yīng)追尋事故發(fā)生的根本原因，有的放矢，才會(huì)收到良好的效果。

從絕大部分風(fēng)電機(jī)組燒毀事故來看，大都是由于雷擊、電器、線路起火，或機(jī)組在運(yùn)行過程中，由旋轉(zhuǎn)部件損壞而造成劇烈摩擦產(chǎn)生的火災(zāi)。從已發(fā)生的眾多機(jī)組燒毀事故分析，如果采取每臺(tái)機(jī)組上都添加一套功能完備的自動(dòng)消防系統(tǒng)，對(duì)絕大部分的燒毀事故而言是無益的，而且在機(jī)組維修和維護(hù)時(shí)，還可能由于消防系統(tǒng)的誤操作而引發(fā)人身傷害，即便是這些消防系統(tǒng)能對(duì)個(gè)別火災(zāi)事故起到預(yù)防作用，但這與所花的機(jī)組成本相比，可能得不償失，增加了度電成本。在風(fēng)電設(shè)備價(jià)格一路走低的情況下，如果把增加消防系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)等所花的費(fèi)用，用到變槳系統(tǒng)、控制系統(tǒng)軟件提升、關(guān)鍵部件質(zhì)量和維護(hù)費(fèi)用上，可能更有利于提高機(jī)組安全與降低度電成本。

當(dāng)機(jī)組燒毀事故發(fā)生以后，如果采取的預(yù)防措施過度，甚至錯(cuò)誤決策，必然是有害的。例如：某個(gè)風(fēng)電場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)聽說機(jī)艙罩殼上的保溫層可能引發(fā)火災(zāi)，為了避免火災(zāi)事故的發(fā)生，該業(yè)主把所有機(jī)組的保溫層全部去掉。到了冬季，該風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)艙外溫度一般都在零下20℃至零下30℃之間，在極端天氣下，該風(fēng)電場(chǎng)的環(huán)境溫度更低，在去掉保溫層后的第一年冬季，由于機(jī)艙沒有保溫材料，不能很好地保溫，從而引發(fā)了不少因環(huán)境溫度低而產(chǎn)生的故障，這種做法未見對(duì)防火的作用，而增加機(jī)組故障卻極其明顯。

事故發(fā)生后，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的燒毀，倒塌事故所產(chǎn)生的原因還沒有查清，或由于某種因素的作用，事故分析人員在短時(shí)間內(nèi)就匆忙地得出結(jié)論，甚至得出錯(cuò)誤的結(jié)論。這樣，投入了大量的人力、物力和財(cái)力，增加了不少的成本后，既不能解決問題，而且還隱藏了機(jī)組真實(shí)的安全隱患。由于事故的根本原因沒有查清，所采取的措施不可能有準(zhǔn)確的目標(biāo)，結(jié)果，類似事故在必要的條件下將會(huì)再次發(fā)生。

結(jié)語

為了讓風(fēng)電機(jī)組能夠正常運(yùn)行，減少機(jī)組故障，避免重大事故發(fā)生，不能僅考慮風(fēng)電機(jī)組本身，應(yīng)綜合考慮各種因素，包括機(jī)組附屬機(jī)構(gòu)與設(shè)施，例如箱變、風(fēng)況、電網(wǎng)、線路、升壓站等，以達(dá)到減少甚至避免極端事故發(fā)生的目的。風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境惡劣，是在主控設(shè)定的條件下自主運(yùn)行，因此，我們要以預(yù)防為主，不僅要防止風(fēng)電機(jī)組燒毀、倒塌事故的發(fā)生，還要考慮到機(jī)組的生產(chǎn)、運(yùn)行和維護(hù)成本，最終達(dá)到機(jī)組在20年內(nèi)是贏利的，甚至更長時(shí)間內(nèi)達(dá)到度電成本最低。

第四篇：風(fēng)電基礎(chǔ)知識(shí)

葉輪

風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力機(jī)通常有２片或３片葉片，葉尖速度50～70ｍ／ｓ，具有這樣的葉尖速度，3葉片葉輪通常能夠提供最佳效率，然而2葉片葉輪僅降低2～3％效率。甚至可以使用單葉片葉輪，它帶有平衡的重錘，其效率又降低一些，通常比2葉片葉輪低6％。盡管葉片少了，自然降低了葉片的費(fèi)用，但這是有代價(jià)的。對(duì)于外形很均衡的葉片，葉片少的葉輪轉(zhuǎn)速就要快些，這樣就會(huì)導(dǎo)致葉尖噪聲和腐蝕等問題。更多的人認(rèn)為3葉片從審美的角度更令人滿意。3葉片葉輪上的受力更平衡，輪轂可以簡(jiǎn)單些，然而2葉片、1葉片葉輪的輪轂通常比較復(fù)雜，因?yàn)槿~片掃過風(fēng)時(shí)，速度是變的，為了限制力的波動(dòng)，輪轂具有翹翹板的特性。翹翹板的輪轂，葉輪鏈接在輪轂上，允許葉輪在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)向后或向前傾斜幾度。葉片的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，在每周旋轉(zhuǎn)中會(huì)明顯的減少由于陣風(fēng)和剪切在葉片上產(chǎn)生的載荷。

葉片是用加強(qiáng)玻璃塑料（GRP）、木頭和木板、碳纖維強(qiáng)化塑料（CFRP）、鋼和鋁構(gòu)成的。對(duì)于小型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，如葉輪直徑小于５米，選擇材料通常關(guān)心的是效率而不是重量、硬度和葉片的其它特性。對(duì)于大型風(fēng)機(jī)，葉片特性通常較難滿足，所以對(duì)材料的選擇更為重要。

世界上大多數(shù)大型風(fēng)力機(jī)的葉片是由GRP制成的。這些葉片大部分是用手工把聚脂樹脂敷層，和通常制造船殼、園藝、游戲設(shè)施及世界范圍內(nèi)消費(fèi)品的方法一樣。其過程需要很高的技術(shù)水平才能得到理想的結(jié)果，并且如果人們對(duì)重量不太關(guān)心的話，比如對(duì)于長度小于２０米的葉片，設(shè)計(jì)也不很復(fù)雜。不過有很多很先進(jìn)的利用GRP的方法，可以減小重量，增加強(qiáng)度，在此就不贅述了。玻璃纖維要較精確的放置，如果把它放在預(yù)浸片材中，使用高性能樹脂，如控制環(huán)氧樹脂比例，并在高溫下加工處理。當(dāng)今，出現(xiàn)了簡(jiǎn)單的手工鋪放聚脂，通過認(rèn)真地選擇和放置纖維，為GRP葉片提供了降低成本的途徑。

偏航系統(tǒng)

風(fēng)力機(jī)的偏航系統(tǒng)也稱為對(duì)風(fēng)裝置，其作用在于當(dāng)風(fēng)速矢量的方向變化時(shí)，能夠快速平穩(wěn)地對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能。

小微型風(fēng)力機(jī)常用尾舵對(duì)風(fēng)，它主要有兩部分組成，一是尾翼，裝在尾桿上與風(fēng)輪軸平行或成一定的角度。為了避免尾流的影響，也可將尾翼上翹，裝在較高的位置。

中小型風(fēng)機(jī)可用舵輪作為對(duì)風(fēng)裝置，其工作原理大致如下：當(dāng)風(fēng)向變化時(shí)，位于風(fēng)輪后面兩舵輪（其旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面相垂直）旋轉(zhuǎn)，并通過一套齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)使風(fēng)輪偏轉(zhuǎn)，當(dāng)風(fēng)輪重新對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向后，舵輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)風(fēng)過程結(jié)束。

大中型風(fēng)力機(jī)一般采用電動(dòng)的偏航系統(tǒng)來調(diào)整風(fēng)輪并使其對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。偏航系統(tǒng)一般包括感應(yīng)風(fēng)向的風(fēng)向標(biāo)，偏航電機(jī)，偏航行星齒輪減速器，回轉(zhuǎn)體大齒輪等。其工作原理如下：風(fēng)向標(biāo)作為感應(yīng)元件將風(fēng)向的變化用電信號(hào)傳遞到偏航電機(jī)的控制回路的處理器里，經(jīng)過比較后處理器給偏航電機(jī)發(fā)出順時(shí)針或逆時(shí)針的偏航命令，為了減少偏航時(shí)的陀螺力矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速將通過同軸聯(lián)接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉(zhuǎn)體大齒輪上，帶動(dòng)風(fēng)輪偏航對(duì)風(fēng)，當(dāng)對(duì)風(fēng)完成后，風(fēng)向標(biāo)失去電信號(hào)，電機(jī)停止工作，偏航過程結(jié)束。

風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)

所有并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過三相交流（AC）電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電機(jī)分為兩個(gè)主要類型。同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行的頻率與其所連電網(wǎng)的頻率完全相同，同步發(fā)電機(jī)也被稱為交流發(fā)電機(jī)。異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的頻率比電網(wǎng)頻率稍高，異步發(fā)電機(jī)常被稱為感應(yīng)發(fā)電機(jī)。

感應(yīng)發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)都有一個(gè)不旋轉(zhuǎn)的部件被稱為定子，這兩種電機(jī)的定子相似，兩種電機(jī)的定子都與電網(wǎng)相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產(chǎn)生一個(gè)以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。盡管兩種電機(jī)有相似的定子，但它們的轉(zhuǎn)子是完全不同的。同步電機(jī)中的轉(zhuǎn)子有一個(gè)通直流電的繞組，稱為勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁繞組建立一個(gè)恒定的磁場(chǎng)鎖定定子繞組建立的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。因此，轉(zhuǎn)子始終能以一個(gè)恒定的與定子磁場(chǎng)和電網(wǎng)頻率同步的恒定轉(zhuǎn)速上旋轉(zhuǎn)。在某些設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是由永磁機(jī)產(chǎn)生的，但這對(duì)大型發(fā)電機(jī)來說不常用。

感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子就不同例如，它是由一個(gè)兩端都短接的鼠籠形繞組構(gòu)成。轉(zhuǎn)子與外界沒有電的連接，轉(zhuǎn)子電流由轉(zhuǎn)子切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生。如果轉(zhuǎn)子速度完全等于定子轉(zhuǎn)速磁場(chǎng)的速度（與同步發(fā)電機(jī)一樣），這樣就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就沒有轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流。因此，感應(yīng)發(fā)電機(jī)總的轉(zhuǎn)速總是比定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運(yùn)行期間。它大概為1%。

同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)

將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能裝置的發(fā)電機(jī)常用同步勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、永磁發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)應(yīng)用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規(guī)電網(wǎng)中所使用的幾乎都是同步發(fā)電機(jī)，在風(fēng)力發(fā)電中同步發(fā)電機(jī)即可以獨(dú)立供電又可以并網(wǎng)發(fā)電。然而同步發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)時(shí)必須要有同期檢測(cè)裝置來比較發(fā)電機(jī)側(cè)和系統(tǒng)側(cè)的頻率、電壓、相位，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，使發(fā)電機(jī)發(fā)出電能的頻率與系統(tǒng)一致；操作自動(dòng)電壓調(diào)壓器將發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整到與系統(tǒng)電壓相一致；同時(shí)，微調(diào)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速從周期檢測(cè)盤上監(jiān)視，使發(fā)電機(jī)的電壓與系統(tǒng)的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時(shí)一臻的瞬間，合上斷路器將風(fēng)力發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)。同期裝置可采用手動(dòng)同期并網(wǎng)和自同期并網(wǎng)。但總體來說，由于同步發(fā)電機(jī)造價(jià)比較高，同時(shí)并網(wǎng)麻煩，故在并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中很少采用。

控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行及保護(hù)需要一個(gè)全自動(dòng)控制系統(tǒng)，它必須能控制自動(dòng)啟動(dòng)，葉片槳距的機(jī)械調(diào)節(jié)裝置（在變槳距風(fēng)力機(jī)上）及在正常和非正常情況下停機(jī)。除了控制功能，系統(tǒng)也能用于監(jiān)測(cè)以提供運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)速、風(fēng)向等信息。該系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，除了小的風(fēng)力機(jī)，控制及監(jiān)測(cè)還可以遠(yuǎn)程進(jìn)行?？刂葡到y(tǒng)具有及格主要功能：

1、順序控制啟動(dòng)、停機(jī)以及報(bào)警和運(yùn)行信號(hào)的監(jiān)測(cè)

2、偏航系統(tǒng)的低速閉環(huán)控制

3、槳距裝置(如果是變槳距風(fēng)力機(jī))快速閉環(huán)控制

4、與風(fēng)電場(chǎng)控制器或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的通訊

風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)

葉輪葉片產(chǎn)生的機(jī)械能有機(jī)艙里的傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機(jī)，它包括一個(gè)齒輪箱、離合器和一個(gè)能使風(fēng)力機(jī)在停止運(yùn)行時(shí)的緊急情況下復(fù)位的剎車系統(tǒng)。齒輪箱用于增加葉輪轉(zhuǎn)速，從20~50轉(zhuǎn)/分到1000~1500轉(zhuǎn)/分，后者是驅(qū)動(dòng)大多數(shù)發(fā)電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速。齒輪箱可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結(jié)構(gòu)更緊湊。傳動(dòng)系統(tǒng)要按輸出功率和最大動(dòng)態(tài)扭矩載荷來設(shè)計(jì)。由于葉輪功率輸出有波動(dòng)，一些設(shè)計(jì)者試圖通過增加機(jī)械適應(yīng)性和緩沖驅(qū)動(dòng)來控制動(dòng)態(tài)載荷，這對(duì)大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)來說是非常重要的，因其動(dòng)態(tài)載荷很大，而且感應(yīng)發(fā)電機(jī)的緩沖余地比小型風(fēng)力機(jī)的小。

異步發(fā)電機(jī)

永磁發(fā)電機(jī)是一種將普通同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子改變成永磁結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)，常用的永磁材料有鐵氧體（BaFeO）、釤鈷5(SmCo)等，永磁發(fā)電機(jī)一般用于小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中。

異步發(fā)電機(jī)是指異步電機(jī)處于發(fā)電的工作狀態(tài)，從其激勵(lì)方式有電網(wǎng)電源勵(lì)磁發(fā)電（他勵(lì)）和并聯(lián)電容自勵(lì)發(fā)電（自勵(lì)）兩種情況。電網(wǎng)電源勵(lì)磁發(fā)電：是將異步電機(jī)接到電網(wǎng)上，電機(jī)內(nèi)的定子繞組產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，再用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，電網(wǎng)提供的磁力矩的方向必定與轉(zhuǎn)速方向相反，而機(jī)械力矩的方向則與轉(zhuǎn)速方向相同，這時(shí)就將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。在這種情況下，異步電機(jī)發(fā)出的有功功率向電網(wǎng)輸送；同時(shí)又消耗電網(wǎng)的無功功率作勵(lì)磁作用，并供應(yīng)定子和轉(zhuǎn)子漏磁所消耗的無功功率，因此異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，一般要求加無功補(bǔ)償裝置，通常用并列電容器補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

２、并聯(lián)電容器自勵(lì)發(fā)電：并聯(lián)電容器的連接方式分為星形和三角形兩種。勵(lì)磁電容的接入在發(fā)電機(jī)利用本身的剩磁發(fā)電的過程中，發(fā)電機(jī)周期性地向電容器充電；同時(shí)，電容器也周期性地通過異步電機(jī)的定子繞組放電。這種電容器與繞組組成的交替進(jìn)行充放電的過程，不斷地起到勵(lì)磁的作用，從而使發(fā)電機(jī)正常發(fā)電。勵(lì)磁電容分為主勵(lì)磁電容和輔助勵(lì)磁電容，主勵(lì)磁電容是保證空載情況下建立電壓所需要的電容，輔助電容則是為了保證接入負(fù)載后電壓的恒定，防止電壓崩潰而設(shè)的。

通過上述的分析，異步發(fā)電機(jī)的起動(dòng)、并網(wǎng)很方便且便于自動(dòng)控制、價(jià)格低、運(yùn)行可靠、維修便利、運(yùn)行效率也較高、因此在風(fēng)力發(fā)電方面并網(wǎng)機(jī)組基本上都是采用異步發(fā)電機(jī)，而同步發(fā)電機(jī)則常用于獨(dú)立運(yùn)行方面。

偏航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)調(diào)向力矩的大小，可以進(jìn)行齒輪傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算。當(dāng)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)體大齒輪的主動(dòng)小齒輪的強(qiáng)度不能滿足時(shí)，可選用兩套偏航電機(jī)－－－行星齒輪減速器分置于風(fēng)輪主輪的兩側(cè)對(duì)稱布置，每個(gè)電機(jī)的容量為總?cè)萘康囊话?。齒輪傳動(dòng)計(jì)算可按開式齒輪傳動(dòng)計(jì)算，其主要的磨損形式是齒面磨損失效，如調(diào)向力矩較大，除按照彎曲強(qiáng)度計(jì)算之外，應(yīng)計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度。

值得注意的是，大多數(shù)風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)輸出功率的同軸電纜在風(fēng)力機(jī)偏航時(shí)一同旋轉(zhuǎn)，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉(zhuǎn)，應(yīng)該設(shè)置解纜裝置，并增加扭纜傳感器以監(jiān)視電纜的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)。位于下風(fēng)向布重的風(fēng)輪，能夠自動(dòng)找正風(fēng)向。在總體布置時(shí)應(yīng)考慮塔架前面的重量略重一些，這樣在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)平衡就會(huì)好一些。

電機(jī)的切換

根據(jù)風(fēng)速?zèng)Q定是選擇小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電，還是選擇大發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)，若風(fēng)速低于8米/秒，則小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行且風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)切換到“投入G2”。如果風(fēng)速高于8米/秒，則選擇“空轉(zhuǎn)G1”運(yùn)行狀態(tài)。

投入G2：

小發(fā)電機(jī)接觸器閉合，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)電流由可控硅控制到350A。一旦投入過程完成，可控硅切除，風(fēng)機(jī)切換到“運(yùn)行G2”狀態(tài)。

風(fēng)電投入小發(fā)電機(jī)發(fā)電，如果平均輸出功率在某一單位時(shí)間內(nèi)太低，這是小發(fā)電機(jī)斷開且風(fēng)機(jī)切換到“等待重新支轉(zhuǎn)”的狀態(tài)。如果平均輸出功率超過了限定值110KW，則小發(fā)電機(jī)切除，風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)切換到“G1空轉(zhuǎn)”。

G1空轉(zhuǎn)：

風(fēng)機(jī)等待風(fēng)速達(dá)到投入大電機(jī)的風(fēng)速，一旦達(dá)到這個(gè)風(fēng)速則風(fēng)機(jī)就切換到“投入G1”狀態(tài)。

投入G1：

大發(fā)電機(jī)的接觸接通。發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)電流由可控硅將其限定在350A。投入過程一結(jié)束，可控硅切除，風(fēng)機(jī)切換到“運(yùn)行G1”狀態(tài)。

運(yùn)行G1

風(fēng)機(jī)的大電機(jī)投入發(fā)電，如果功率輸出在一定的時(shí)間內(nèi)少于限定值80KW，大發(fā)電機(jī)切除，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)切換到“切換G11-G12”狀態(tài)。

切換G1-G2

大發(fā)電機(jī)的接觸器切除小發(fā)電機(jī)的接觸器接通，可控硅將發(fā)電機(jī)的電流限定到700A，一旦投入過程完成，可控硅切除，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)為“運(yùn)轉(zhuǎn)G2”狀態(tài)。

等待再投入

如果小發(fā)電機(jī)的出力小于限定值，則此運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)作。此狀態(tài)下，小發(fā)電機(jī)的接觸器被切除，如果風(fēng)速有效，風(fēng)機(jī)就切換到“投入G2”狀態(tài)，如果風(fēng)速低于限定值，風(fēng)機(jī)將切換到“空轉(zhuǎn)G2”狀態(tài)。

風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變

風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變

說明各種工作狀態(tài)之間是如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的。

提高工作狀態(tài)層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態(tài)層次可以是一層或多層。這種工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變方法是基本的控制策略，它主要出發(fā)點(diǎn)是確保機(jī)組的安全運(yùn)行。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)要往更高層次轉(zhuǎn)化，必須一層一層往上升，用這種過程確定系統(tǒng)的每個(gè)故障是否被檢測(cè)。當(dāng)系統(tǒng)在狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中檢測(cè)到故障，則自動(dòng)進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)。

當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)中檢測(cè)到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態(tài)不得不從運(yùn)行直接到緊停，這可以立即實(shí)現(xiàn)而不需要通過暫停和停止。

下面我們進(jìn)一步說明當(dāng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，系統(tǒng)是如何動(dòng)作的。

1．工作狀態(tài)層次上升

緊?！C(jī)

如果停機(jī)狀態(tài)的條件滿足，則：

1)關(guān)閉緊停電路；

2)建立液壓工作壓力；

3)松開機(jī)械剎車。

停機(jī)→暫停

如果暫停的條件滿足，則，1)起動(dòng)偏航系統(tǒng)；

2)對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，接通變槳距系統(tǒng)壓力閥。

暫停→運(yùn)行

如果運(yùn)行的條件滿足，則：

1)核對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否處于上風(fēng)向；

2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統(tǒng)投入工作；

3)根據(jù)所測(cè)轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)是否可以切人電網(wǎng)。

2．工作狀態(tài)層次下降

工作狀態(tài)層次下降包括3種情況：

(1)緊急停機(jī)。緊急停機(jī)也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫?！o停；運(yùn)行→緊停。其主要控制指令為：

1)打開緊停電路；

2)置所有輸出信號(hào)于無效；

3)機(jī)械剎車作用；

4)邏輯電路復(fù)位。

(2)停機(jī)。停機(jī)操作包含了兩種情況，即：暫?！C(jī)；運(yùn)行→停機(jī)。

暫停→停機(jī)

1)停止自動(dòng)調(diào)向；

2)打開氣動(dòng)剎車或變槳距機(jī)構(gòu)回油閥(使失壓)。

運(yùn)行→停機(jī)

1)變槳距系統(tǒng)停止自動(dòng)調(diào)節(jié)；

2)打開氣動(dòng)剎車或變槳距機(jī)構(gòu)回油閥(使失壓)；

3)發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)。

(3)暫停。

1)如果發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，調(diào)節(jié)功率降到。后通過晶閘管切出發(fā)電機(jī)；

2)如果發(fā)電機(jī)沒有并入電網(wǎng)，則降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速至0。

(三)故障處理

工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程實(shí)際上還包含著一個(gè)重要的內(nèi)容：當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將自動(dòng)地從較高的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低的工作狀態(tài)。故障處理實(shí)際上是針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從某一工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低的狀態(tài)層次可能產(chǎn)生的問題，因此檢測(cè)的范圍是限定的。

為了便于介紹安全措施和對(duì)發(fā)生的每個(gè)故障類型處理，我們給每個(gè)故障定義如下信息：

1)故障名稱；

2)故障被檢測(cè)的描述；

3)當(dāng)故障存在或沒有恢復(fù)時(shí)工作狀態(tài)層次；

4)故障復(fù)位情況(能自動(dòng)或手動(dòng)復(fù)位，在機(jī)上或遠(yuǎn)程控制復(fù)位)。

(1)故障檢測(cè)?？刂葡到y(tǒng)設(shè)在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號(hào)以檢測(cè)故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個(gè)故障通過，只有能夠引起機(jī)組從較高工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入較低工作狀態(tài)的故障才能通過。

(2)故障記錄。故障處理器將故障存儲(chǔ)在運(yùn)行記錄表和報(bào)警表中。

(3)對(duì)故障的反應(yīng)。對(duì)故障的反應(yīng)應(yīng)是以下三種情況之一：

1)降為暫停狀態(tài)；

2)降為停機(jī)狀態(tài)；

3)降為緊急停機(jī)狀態(tài)。

4)故障處理后的重新起動(dòng)。在故障已被接受之前，工作狀態(tài)層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：

如果外部條件良好，一此外部原因引起的故障狀態(tài)可能自動(dòng)復(fù)位。一般故障可以通過遠(yuǎn)程控制復(fù)位，如果操作者發(fā)現(xiàn)該故障可接受并允許起動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，他可以復(fù)位故障。有些故障是致命的，不允許自動(dòng)復(fù)位或遠(yuǎn)程控制復(fù)位，必須有工作人員到機(jī)組工作現(xiàn)場(chǎng)檢查，這些故障必須在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)的控制面板上得到復(fù)位。故障狀態(tài)被自動(dòng)復(fù)位后10min將自動(dòng)重新起動(dòng)。但一天發(fā)生次數(shù)應(yīng)有限定，并記錄顯示在控制面板上。

如果控制器出錯(cuò)可通過自檢(WATCHDOG)重新起動(dòng)。

第五篇：風(fēng)電知識(shí)

風(fēng)電知識(shí)

前言

我國風(fēng)能資源十分豐富，它是一種干凈的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景非常廣闊。

它的作用原理；以風(fēng)作為原動(dòng)力，風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)輪機(jī)的葉輪，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，葉能通過增速箱齒輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)化為電能，送入電網(wǎng)。它的優(yōu)勢(shì)；不需要燃料，無污染，運(yùn)行成本低。

風(fēng)電概述 主要零部件

發(fā)電機(jī) 電控柜 制動(dòng)器 增速機(jī) 主軸

液壓站 工裝 外齒式回轉(zhuǎn)支撐 偏航電機(jī)

各零部件主要功能

主軸； 將風(fēng)能轉(zhuǎn)向力傳遞給增速箱

偏航系統(tǒng)； 通過控制技術(shù)，使機(jī)艙旋轉(zhuǎn)至迎風(fēng)方向的機(jī)枸。

增速機(jī)； 增速機(jī)在各齒輪不同傳動(dòng)比的作用下將主軸的低轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機(jī)所需的高轉(zhuǎn)速 發(fā)電機(jī)； 將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

偏航壞； 剛度，強(qiáng)度要好，用來支撐整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)，但不能太重。變槳柜系統(tǒng)；通過控制技術(shù)，調(diào)整葉片角度，使風(fēng)能利用最優(yōu)化。制動(dòng)系統(tǒng)；根據(jù)風(fēng)力，風(fēng)速需要，風(fēng)機(jī)可以減速或停機(jī)。

機(jī)艙殼；采用玻璃鋼制成，覆蓋于機(jī)組動(dòng)力系統(tǒng)外，起保護(hù)作用。緊固件等；將各個(gè)零部件固定在設(shè)計(jì)位置，必需適應(yīng)于極限負(fù)載。

工裝；便于裝配，運(yùn)輸。

因?yàn)轱L(fēng)機(jī)常在風(fēng)沙，暴雨，鹽霧，潮濕，-30~40攝氏度中環(huán)境中安放，所以要有較強(qiáng)的野外適應(yīng)性。這對(duì)各零部件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定、疲勞、磨擦、力矩等因素提出了很高的要求。若某一方面出了問題，都有可通造成安全事故。

為此，為了滿足以上要求，我們對(duì)各種材料都進(jìn)行了嚴(yán)格的要求，對(duì)各種連接緊固件都要按求打好力矩。力矩大小好下；

風(fēng)電設(shè)備安裝常見技術(shù)問題

1.1 螺栓聯(lián)接問題

螺栓、螺母聯(lián)接是風(fēng)電行業(yè)的一種最基本最常用的裝配，聯(lián)接過緊時(shí)，螺栓在機(jī)械力的長期作用下容易產(chǎn)生金屬疲勞，發(fā)生剪切或螺牙滑絲等聯(lián)接過松的情況，使部件之間的裝配松動(dòng)，引發(fā)事故。

1.2 振動(dòng)問題

風(fēng)機(jī)葉片在風(fēng)力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主軸，主軸將風(fēng)能轉(zhuǎn)向力傳遞到增速機(jī)，增速機(jī)在各齒輪不同傳動(dòng)比的作用下將主軸的低轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機(jī)所需的高轉(zhuǎn)速從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)則完成能由機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的工作，在這一系列的動(dòng)作過程中，還有許多輔助零部件與其配合完成發(fā)電工作（如回轉(zhuǎn)支撐，偏航系統(tǒng)，變槳柜系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)）。在這一系列過程中各系統(tǒng)在相互配合工作過程中必產(chǎn)生大的振動(dòng)。主軸與增速箱發(fā)電機(jī)同心度等問題。1.4 電氣設(shè)備問題

1)安裝隔離開關(guān)時(shí)動(dòng)、靜觸頭的接觸壓力與接觸面積不夠或操作不當(dāng)，可能導(dǎo)致接觸面的電熱氧化，使接觸電阻增大，灼傷、燒蝕觸頭，造成事故。

(2)斷路器弧觸指及觸頭裝配不正確，插入行程、接觸壓力、同期性、分合閘速度達(dá)不到要求，將使觸頭過熱、熄弧時(shí)間延，導(dǎo)致絕緣介質(zhì)分解，壓力驟增，引發(fā)斷路器爆炸事故。

(3)電流互感器因安裝檢修不慎，使一次繞組開路，將產(chǎn)生很高的過電壓，危及人身與設(shè)備安全。

(4)有載調(diào)壓裝置的調(diào)節(jié)裝置機(jī)構(gòu)裝配錯(cuò)誤，或裝配時(shí)不慎掉入雜物，卡住機(jī)構(gòu)，也將發(fā)生程度不同的事故。

(5)主變壓器絕緣破壞或擊穿。在安裝主變吊芯和高壓管等主要工作時(shí)，不慎掉入雜物(如螺帽、鑰匙等，這些情況在工程實(shí)踐中并不罕見)，器身、套管內(nèi)排水不徹底，密封裝置安裝錯(cuò)誤，或者在安裝中損壞，都會(huì)使主變絕緣強(qiáng)度大為降低，可能導(dǎo)致局部絕緣破壞或擊穿，造成惡性事故。

(6)主變壓器保護(hù)拒動(dòng)。主變壓器內(nèi)部或出線側(cè)發(fā)生短路、接地事故，而保護(hù)拒動(dòng)、斷路器不跳閘，巨大的短路電流不僅使短路處事故狀態(tài)擴(kuò)大，也使主變內(nèi)部溫度驟升，變壓器油迅速汽化、分解，成為高爆性的可燃物質(zhì)，這可能發(fā)生主變爆炸的惡性事故。主變的緊急事故油池和其他消防設(shè)施都是針對(duì)這種可能性設(shè)計(jì)的。2 機(jī)電設(shè)備安裝技術(shù)相關(guān)改善辦法

2.1 嚴(yán)格施工組織設(shè)計(jì)及設(shè)備、設(shè)施選擇

施工組織設(shè)計(jì)和設(shè)備、設(shè)施選擇是經(jīng)有關(guān)科技人員共同研究商定的，通過技術(shù)計(jì)算和驗(yàn)算，定有其使用價(jià)。為了防止螺栓過緊或過松按工藝要求打好力矩、涂好螺紋鎖固，二硫化鉬。2.2 按預(yù)定計(jì)劃開展安裝工作

每一項(xiàng)機(jī)電設(shè)備安裝工作順序都有其科學(xué)性。一個(gè)安裝工程的計(jì)劃排隊(duì)是經(jīng)過多方面的考慮，經(jīng)過技術(shù)論證排出的，是有科學(xué)根據(jù)并有一定指導(dǎo)性的，不要隨便改動(dòng)，以免造成工程進(jìn)度連續(xù)不上無法完成工作。

2.3 對(duì)安裝工作要總體布置、統(tǒng)一安排

發(fā)電機(jī)分為兩個(gè)主要類型。同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行的頻率與其所連電網(wǎng)的頻率完全相同，同步發(fā)電機(jī)也被稱為交流發(fā)電機(jī)。異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的頻率比電網(wǎng)頻率稍高，異步發(fā)電機(jī)常被稱為感應(yīng)發(fā)電機(jī)。

感應(yīng)發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)都有一個(gè)不旋轉(zhuǎn)的部件被稱為定子，這兩種電機(jī)的定子相似，兩種電機(jī)的定子都與電網(wǎng)相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產(chǎn)生一個(gè)以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。盡管兩種電機(jī)有相似的定子，但它們的轉(zhuǎn)子是完全不同的。同步電機(jī)中的轉(zhuǎn)子有一個(gè)通直流電的繞組，稱為勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁繞組建立一個(gè)恒定的磁場(chǎng)鎖定定子繞組建立的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。因此，轉(zhuǎn)子始終能以一個(gè)恒定的與定子磁場(chǎng)和電網(wǎng)頻率同步的恒定轉(zhuǎn)速上旋轉(zhuǎn)。在某些設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是由永磁機(jī)產(chǎn)生的，但這對(duì)大型發(fā)電機(jī)來說不常用。

感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子就不同例如，它是由一個(gè)兩端都短接的鼠籠形繞組構(gòu)成。轉(zhuǎn)子與外界沒有電的連接，轉(zhuǎn)子電流由轉(zhuǎn)子切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生。如果轉(zhuǎn)子速度完全等于定子轉(zhuǎn)速磁場(chǎng)的速度（與同步發(fā)電機(jī)一樣），這樣就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就沒有轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流。因此，感應(yīng)發(fā)電機(jī)總的轉(zhuǎn)速總是比定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運(yùn)行期間。它大概為1%。

同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)

將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能裝置的發(fā)電機(jī)常用同步勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、永磁發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)應(yīng)用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規(guī)電網(wǎng)中所使用的幾乎都是同步發(fā)電機(jī)，在風(fēng)力發(fā)電中同步發(fā)電機(jī)即可以獨(dú)立供電又可以并網(wǎng)發(fā)電。然而同步發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)時(shí)必須要有同期檢測(cè)裝置來比較發(fā)電機(jī)側(cè)和系統(tǒng)側(cè)的頻率、電壓、相位，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，使發(fā)電機(jī)發(fā)出電能的頻率與系統(tǒng)一致；操作自動(dòng)電壓調(diào)壓器將發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整到與系統(tǒng)電壓相一致；同時(shí)，微調(diào)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速從周期檢測(cè)盤上監(jiān)視，使發(fā)電機(jī)的電壓與系統(tǒng)的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時(shí)一臻的瞬間，合上斷路器將風(fēng)力發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)。同期裝置可采用手動(dòng)同期并網(wǎng)和自同期并網(wǎng)。但總體來說，由于同步發(fā)電機(jī)造價(jià)比較高，同時(shí)并網(wǎng)麻煩，故在并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中很少采用。

控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行及保護(hù)需要一個(gè)全自動(dòng)控制系統(tǒng)，它必須能控制自動(dòng)啟動(dòng)，葉片槳距的機(jī)械調(diào)節(jié)裝置（在變槳距風(fēng)力機(jī)上）及在正常和非正常情況下停機(jī)。除了控制功能，系統(tǒng)也能用于監(jiān)測(cè)以提供運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)速、風(fēng)向等信息。該系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，除了小的風(fēng)力機(jī)，控制及監(jiān)測(cè)還可以遠(yuǎn)程進(jìn)行?？刂葡到y(tǒng)具有及格主要功能：

1、順序控制啟動(dòng)、停機(jī)以及報(bào)警和運(yùn)行信號(hào)的監(jiān)測(cè)

2、偏航系統(tǒng)的低速閉環(huán)控制

3、槳距裝置(如果是變槳距風(fēng)力機(jī))快速閉環(huán)控制

4、與風(fēng)電場(chǎng)控制器或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的通訊

風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)

葉輪葉片產(chǎn)生的機(jī)械能有機(jī)艙里的傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機(jī)，它包括一個(gè)齒輪箱、離合器和一個(gè)能使風(fēng)力機(jī)在停止運(yùn)行時(shí)的緊急情況下復(fù)位的剎車系統(tǒng)。齒輪箱用于增加葉輪轉(zhuǎn)速，從20~50轉(zhuǎn)/分到1000~1500轉(zhuǎn)/分，后者是驅(qū)動(dòng)大多數(shù)發(fā)電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速。

齒輪箱可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結(jié)構(gòu)更緊湊。傳動(dòng)系統(tǒng)要按輸出功率和最大動(dòng)態(tài)扭矩載荷來設(shè)計(jì)。由于葉輪功率輸出有波動(dòng)，一些設(shè)計(jì)者試圖通過增加機(jī)械適應(yīng)性和緩沖驅(qū)動(dòng)來控制動(dòng)態(tài)載荷，這對(duì)大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)來說是非常重要的，因其動(dòng)態(tài)載荷很大，而且感應(yīng)發(fā)電機(jī)的緩沖余地比小型風(fēng)力機(jī)的小。

異步發(fā)電機(jī)

永磁發(fā)電機(jī)是一種將普通同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子改變成永磁結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)，常用的永磁材料有鐵氧體（BaFeO）、釤鈷5(SmCo)等，永磁發(fā)電機(jī)一般用于小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中。

異步發(fā)電機(jī)是指異步電機(jī)處于發(fā)電的工作狀態(tài)，從其激勵(lì)方式有電網(wǎng)電源勵(lì)磁發(fā)電（他勵(lì)）和并聯(lián)電容自勵(lì)發(fā)電（自勵(lì)）兩種情況。

1電網(wǎng)電源勵(lì)磁發(fā)電：是將異步電機(jī)接到電網(wǎng)上，電機(jī)內(nèi)的定子繞組產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，再用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，電網(wǎng)提供的磁力矩的方向必定與轉(zhuǎn)速方向相反，而機(jī)械力矩的方向則與轉(zhuǎn)速方向相同，這時(shí)就將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。在這種情況下，異步電機(jī)發(fā)出的有功功率向電網(wǎng)輸送；同時(shí)又消耗電網(wǎng)的無功功率作勵(lì)磁作用，并供應(yīng)定子和轉(zhuǎn)子漏磁所消耗的無功功率，因此異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，一般要求加無功補(bǔ)償裝置，通常用并列電容器補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

２、并聯(lián)電容器自勵(lì)發(fā)電：并聯(lián)電容器的連接方式分為星形和三角形兩種。勵(lì)磁電容的接入在發(fā)電機(jī)利用本身的剩磁發(fā)電的過程中，發(fā)電機(jī)周期性地向電容器充電；同時(shí)，電容器也周期性地通過異步電機(jī)的定子繞組放電。這種電容器與繞組組成的交替進(jìn)行充放電的過程，不斷地起到勵(lì)磁的作用，從而使發(fā)電機(jī)正常發(fā)電。勵(lì)磁電容分為主勵(lì)磁電容和輔助勵(lì)磁電容，主勵(lì)磁電容是保證空載情況下建立電壓所需要的電容，輔助電容則是為了保證接入負(fù)載后電壓的恒定，防止電壓崩潰而設(shè)的。

通過上述的分析，異步發(fā)電機(jī)的起動(dòng)、并網(wǎng)很方便且便于自動(dòng)控制、價(jià)格低、運(yùn)行可靠、維修便利、運(yùn)行效率也較高、因此在風(fēng)力發(fā)電方面并網(wǎng)機(jī)組基本上都是采用異步發(fā)電機(jī)，而同步發(fā)電機(jī)則常用于獨(dú)立運(yùn)行方面。

偏航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)調(diào)向力矩的大小，可以進(jìn)行齒輪傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算。當(dāng)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)體大齒輪的主動(dòng)小齒輪的強(qiáng)度不能滿足時(shí)，可選用兩套偏航電機(jī)－－－行星齒輪減速器分置于風(fēng)輪主輪的兩側(cè)對(duì)稱布置，每個(gè)電機(jī)的容量為總?cè)萘康囊话?。齒輪傳動(dòng)計(jì)算可按開式齒輪傳動(dòng)計(jì)算，其主要的磨損形式是齒面磨損失效，如調(diào)向力矩較大，除按照彎曲強(qiáng)度計(jì)算之外，應(yīng)計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度。

值得注意的是，大多數(shù)風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)輸出功率的同軸電纜在風(fēng)力機(jī)偏航時(shí)一同旋轉(zhuǎn)，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉(zhuǎn)，應(yīng)該設(shè)置解纜裝置，并增加扭纜傳感器以監(jiān)視電纜的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)。位于下風(fēng)向布重的風(fēng)輪，能夠自動(dòng)找正風(fēng)向。在總體布置時(shí)應(yīng)考慮塔架前面的重量略重一些，這樣在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)平衡就會(huì)好一些。

電機(jī)的切換

根據(jù)風(fēng)速?zèng)Q定是選擇小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電，還是選擇大發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)，若風(fēng)速低于8米/秒，則小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行且風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)切換到“投入G2”。

如果風(fēng)速高于8米/秒，則選擇“空轉(zhuǎn)G1”運(yùn)行狀態(tài)。

投入G2：

小發(fā)電機(jī)接觸器閉合，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)電流由可控硅控制到350A。一旦投入過程完成，可控硅切除，風(fēng)機(jī)切換到“運(yùn)行G2”狀態(tài)。

風(fēng)電投入小發(fā)電機(jī)發(fā)電，如果平均輸出功率在某一單位時(shí)間內(nèi)太低，這是小發(fā)電機(jī)斷開且風(fēng)機(jī)切換到“等待重新支轉(zhuǎn)”的狀態(tài)。如果平均輸出功率超過了限定值110KW，則小發(fā)電機(jī)切除，風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)切換到“G1空轉(zhuǎn)”。

G1空轉(zhuǎn)：

風(fēng)機(jī)等待風(fēng)速達(dá)到投入大電機(jī)的風(fēng)速，一旦達(dá)到這個(gè)風(fēng)速則風(fēng)機(jī)就切換到“投入G1”狀態(tài)。

投入G1：

大發(fā)電機(jī)的接觸接通。發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)電流由可控硅將其限定在350A。投入過程一結(jié)束，可控硅切除，風(fēng)機(jī)切換到“運(yùn)行G1”狀態(tài)。

運(yùn)行G1

風(fēng)機(jī)的大電機(jī)投入發(fā)電，如果功率輸出在一定的時(shí)間內(nèi)少于限定值80KW，大發(fā)電機(jī)切除，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)切換到“切換G11-G12”狀態(tài)。

切換G1-G2

大發(fā)電機(jī)的接觸器切除小發(fā)電機(jī)的接觸器接通，可控硅將發(fā)電機(jī)的電流限定到700A，一旦投入過程完成，可控硅切除，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)為“運(yùn)轉(zhuǎn)G2”狀態(tài)。

等待再投入

如果小發(fā)電機(jī)的出力小于限定值，則此運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)作。此狀態(tài)下，小發(fā)電機(jī)的接觸器被切除，如果風(fēng)速有效，風(fēng)機(jī)就切換到“投入G2”狀態(tài)，如果風(fēng)速低于限定值，風(fēng)機(jī)將切換到“空轉(zhuǎn)G2”狀態(tài)。

風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變

風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變

說明各種工作狀態(tài)之間是如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的。

提高工作狀態(tài)層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態(tài)層次可以是一層或多層。這種工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變方法是基本的控制策略，它主要出發(fā)點(diǎn)是確保機(jī)組的安全運(yùn)行。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)要往更高層次轉(zhuǎn)化，必須一層一層往上升，用這種過程確定系統(tǒng)的每個(gè)故障是否被檢測(cè)。當(dāng)系統(tǒng)在狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中檢測(cè)到故障，則自動(dòng)進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)。

當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)中檢測(cè)到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態(tài)不得不從運(yùn)行直接到緊停，這可以立即實(shí)現(xiàn)而不需要通過暫停和停止。

下面我們進(jìn)一步說明當(dāng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，系統(tǒng)是如何動(dòng)作的。

1．工作狀態(tài)層次上升

緊?！C(jī)

如果停機(jī)狀態(tài)的條件滿足，則：

1)關(guān)閉緊停電路；

2)建立液壓工作壓力；

3)松開機(jī)械剎車。

停機(jī)→暫停

如果暫停的條件滿足，則，1)起動(dòng)偏航系統(tǒng)；

2)對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，接通變槳距系統(tǒng)壓力閥。

暫?！\(yùn)行

如果運(yùn)行的條件滿足，則：

1)核對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否處于上風(fēng)向；

2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統(tǒng)投入工作；

3)根據(jù)所測(cè)轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)是否可以切人電網(wǎng)。

2．工作狀態(tài)層次下降

工作狀態(tài)層次下降包括3種情況：

(1)緊急停機(jī)。緊急停機(jī)也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫?！o停；運(yùn)行→緊停。其主要控制指令為：

1)打開緊停電路；

2)置所有輸出信號(hào)于無效；

3)機(jī)械剎車作用；

4)邏輯電路復(fù)位。

(2)停機(jī)。停機(jī)操作包含了兩種情況，即：暫?！C(jī)；運(yùn)行→停機(jī)。

暫停→停機(jī)

1)停止自動(dòng)調(diào)向；

2)打開氣動(dòng)剎車或變槳距機(jī)構(gòu)回油閥(使失壓)。

運(yùn)行→停機(jī)

1)變槳距系統(tǒng)停止自動(dòng)調(diào)節(jié)；

2)打開氣動(dòng)剎車或變槳距機(jī)構(gòu)回油閥(使失壓)；

3)發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)。

(3)暫停。

1)如果發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，調(diào)節(jié)功率降到。后通過晶閘管切出發(fā)電機(jī)；

2)如果發(fā)電機(jī)沒有并入電網(wǎng)，則降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速至0。

(三)故障處理

工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程實(shí)際上還包含著一個(gè)重要的內(nèi)容：當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將自動(dòng)地從較高的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低的工作狀態(tài)。故障處理實(shí)際上是針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從某一工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低的狀態(tài)層次可能產(chǎn)生的問題，因此檢測(cè)的范圍是限定的。

為了便于介紹安全措施和對(duì)發(fā)生的每個(gè)故障類型處理，我們給每個(gè)故障定義如下信息：

1)故障名稱；

2)故障被檢測(cè)的描述；

3)當(dāng)故障存在或沒有恢復(fù)時(shí)工作狀態(tài)層次；

4)故障復(fù)位情況(能自動(dòng)或手動(dòng)復(fù)位，在機(jī)上或遠(yuǎn)程控制復(fù)位)。

(1)故障檢測(cè)?？刂葡到y(tǒng)設(shè)在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號(hào)以檢測(cè)故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個(gè)故障通過，只有能夠引起機(jī)組從較高工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入較低工作狀態(tài)的故障才能通過。

(2)故障記錄。故障處理器將故障存儲(chǔ)在運(yùn)行記錄表和報(bào)警表中。

(3)對(duì)故障的反應(yīng)。對(duì)故障的反應(yīng)應(yīng)是以下三種情況之一：

1)降為暫停狀態(tài)；

2)降為停機(jī)狀態(tài)；

3)降為緊急停機(jī)狀態(tài)。

4)故障處理后的重新起動(dòng)。在故障已被接受之前，工作狀態(tài)層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：

如果外部條件良好，一此外部原因引起的故障狀態(tài)可能自動(dòng)復(fù)位。一般故障可以通過遠(yuǎn)程控制復(fù)位，如果操作者發(fā)現(xiàn)該故障可接受并允許起動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，他可以復(fù)位故障。有些故障是致命的，不允許自動(dòng)復(fù)位或遠(yuǎn)程控制復(fù)位，必須有工作人員到機(jī)組工作現(xiàn)場(chǎng)檢查，這些故障必須在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)的控制面板上得到復(fù)位。故障狀態(tài)被自動(dòng)復(fù)位后10min將自動(dòng)重新起動(dòng)。但一天發(fā)生次數(shù)應(yīng)有限定，并記錄顯示在控制面板上。

如果控制器出錯(cuò)可通過自檢(WATCHDOG)重新起動(dòng)。