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永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理和前景
我國(guó)風(fēng)能資源非常豐富,可開(kāi)發(fā)的風(fēng)能潛力巨大。根據(jù)相關(guān)資料顯示,我國(guó)陸地風(fēng)能資源可開(kāi)發(fā)量大約有23.8億千瓦,海上風(fēng)能資源可開(kāi)發(fā)量約2億千瓦。我國(guó)風(fēng)能資源比較集中,“三北”地區(qū)(華北、延安寶塔附近東北和西北)以及東南沿海地區(qū)、延安寶塔附近沿海島嶼潛在風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)量約占全國(guó)的80%.風(fēng)能資源與煤炭資源的地理分布具有較高的重合度,與電力負(fù)荷則呈逆向分布。
“十三五”時(shí)期,我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量占發(fā)電機(jī)總?cè)萘勘壤龑⑦M(jìn)一步加大,出于電網(wǎng)考慮,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須在“低電壓穿越”保障下“御風(fēng)而行”。根據(jù) 發(fā)改委能源研究所有關(guān)人士透露,2020年陸地風(fēng)電的成本將與煤電持平,之后風(fēng)電將逐步脫離 補(bǔ)貼,“降低成本”也成為風(fēng)電行業(yè)未來(lái)發(fā)展面臨的新的“瓶頸”。揚(yáng)州市引江發(fā)電設(shè)備有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī),實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)低成本制造,使機(jī)組極易實(shí)現(xiàn)低電壓穿越,在國(guó)內(nèi)處于技術(shù)領(lǐng)先水平。
永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于機(jī)械損耗小、延安寶塔附近運(yùn)行效率高、延安寶塔附近維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)成為繼雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組之后的又一重要風(fēng)力發(fā)電機(jī)型受到社會(huì)廣泛關(guān)注,并逐漸開(kāi)始投入使用。永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要由風(fēng)力機(jī)、延安寶塔附近永磁同步發(fā)動(dòng)機(jī)、延安寶塔附近變頻器和變壓器組成。
(1)基本原理
永磁同步風(fēng)力發(fā)電的基本原理,就是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)力機(jī)葉片旋轉(zhuǎn),拖動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)發(fā)電。永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和籠型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)類(lèi)似,只是所采用的發(fā)電機(jī)為永磁式發(fā)電機(jī),轉(zhuǎn)子為永磁式結(jié)構(gòu),不需外部提供勵(lì)磁電源,提高了效率。它的變頻恒速控制是在定子回路中實(shí)現(xiàn)的,把永磁同步發(fā)電機(jī)的變頻的交流電通過(guò)變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)同頻的交流電,實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng),因此變頻器的容量與系統(tǒng)的額定容量相同。
(2)技術(shù)特點(diǎn)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和更新,由于永磁材料性能和電力電子裝置的改善,永磁同步發(fā)電機(jī)已變得越來(lái)越具吸引力了。
采用永磁同步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):1)永磁同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)不需要?jiǎng)?lì)磁裝置,具有重量輕、延安寶塔附近效率高、延安寶塔附近功率因數(shù)高、延安寶塔附近可靠性好等優(yōu)點(diǎn);2)變速運(yùn)行范圍寬,即可超同步運(yùn)行也可以亞同步運(yùn)行;3)轉(zhuǎn)子無(wú)勵(lì)磁繞組,磁極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、延安寶塔附近變頻器容量小,可以做成多極電機(jī);4)同步轉(zhuǎn)速降低,使風(fēng)輪機(jī)和永磁發(fā)電機(jī)可直接耦合,省去了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的齒輪增速箱,減小了發(fā)電機(jī)的維護(hù)工作并降低噪聲,使直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。
(3)適用場(chǎng)合
1)在電力供應(yīng)匱乏、延安寶塔附近交通不便、延安寶塔附近燃料短缺,但是風(fēng)力資源豐富的地區(qū),可以解決部分用電問(wèn)題,如為高速公路照明設(shè)備提供電源等;2)在單機(jī)容量比較小的風(fēng)場(chǎng),永磁同步發(fā)電系統(tǒng)能夠并網(wǎng)發(fā)電;3)為農(nóng)村、延安寶塔附近牧區(qū)、延安寶塔附近邊防哨所、延安寶塔附近氣象臺(tái)站等偏遠(yuǎn)、延安寶塔附近負(fù)載較輕的用戶(hù),提供電力。
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柴油發(fā)電機(jī)是如何運(yùn)行的呢
1.柴油機(jī)啟動(dòng)后在低速下暖機(jī)(走熱)
柴油機(jī)啟動(dòng)后應(yīng)先在低速下進(jìn)行暖機(jī),一般為600r/min,然后才能逐漸提高轉(zhuǎn)速,絕不允許猛加油門(mén)使轉(zhuǎn)速突然升高,其原因是:(1)機(jī)器剛發(fā)動(dòng)機(jī)溫低,機(jī)油粘度大,機(jī)油不能迅速進(jìn)人各軸承間隙內(nèi)及活塞與汽缸套之間;(2)柴油機(jī)未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),各軸頸是全部壓在軸承上,在常情況下,軸頸與軸承之間僅有極少量的油膜存在,剛啟動(dòng)時(shí),各軸頸與軸承之間幾乎處干磨擦狀態(tài)有機(jī)器逐漸走熱,機(jī)溫逐漸上升時(shí),機(jī)油變稀機(jī)油才逐漸被壓人軸承內(nèi)和各運(yùn)動(dòng)件間隙之間,形成油膜得到潤(rùn)滑;(3)柴油機(jī)剛啟動(dòng),若猛加油門(mén)將會(huì)引起下列后果:①猛加油門(mén),供油量突增,轉(zhuǎn)速由低速猛增到高速,對(duì)曲軸連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)沖擊力,有間隙的部位會(huì)產(chǎn)生敲擊,影響其強(qiáng)度,加大磨損;②由于油量猛增,而吸氣量短時(shí)間供應(yīng)不足,就會(huì)產(chǎn)生冒黑煙,既浪費(fèi)油料又會(huì)產(chǎn)生積炭增加磨損;③猛開(kāi)油門(mén),轉(zhuǎn)速突增,調(diào)速器動(dòng)作來(lái)不及起調(diào)速作用,往往會(huì)產(chǎn)生瞬間超速等后果。
柴油機(jī)啟動(dòng)后,在 轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意下列問(wèn)題:
(1)檢查機(jī)油壓力表指示的壓力,應(yīng)在(200~500)kPa范圍,但不同型號(hào)柴油機(jī)各有具體規(guī)定,康明斯各系列柴油機(jī)機(jī)油壓力。
(2)檢查外部各管系與零件連接處有無(wú)漏油、延安寶塔漏水現(xiàn)象。
(3)觀察柴油機(jī)排煙是否正常,運(yùn)轉(zhuǎn)中有無(wú)異常雜音。
(4)空載低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),以免燃燒室內(nèi)引起結(jié)炭結(jié)焦現(xiàn)象,因此,應(yīng)逐漸提高轉(zhuǎn)速,從60r/min提高到1000r/min左右進(jìn)行暖機(jī)。
2.試運(yùn)轉(zhuǎn)
當(dāng)柴油機(jī)的溫度、延安寶塔機(jī)油壓力等均已正常時(shí),應(yīng)分別將轉(zhuǎn)速控制在低、延安寶塔中、延安寶塔高三種情況下進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn),使柴油機(jī)在各種情況下能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),不致于出現(xiàn)轉(zhuǎn)速忽高忽低現(xiàn)象。
3,負(fù)荷和轉(zhuǎn)速逐漸均勻上調(diào)
柴油機(jī)經(jīng)試運(yùn)轉(zhuǎn)之后,負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的增加應(yīng)逐漸均勻地上升,無(wú)特殊情況,不允許突增或突減柴油機(jī)的負(fù)荷。
4.柴油機(jī)轉(zhuǎn)入滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行
當(dāng)柴油機(jī)機(jī)油溫度達(dá)到45℃,水溫達(dá)到65℃,機(jī)油壓力達(dá)到規(guī)定要求范圍時(shí),柴油機(jī)才允許轉(zhuǎn)人滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)水溫不超過(guò)90℃時(shí),進(jìn)水與出水的溫度差應(yīng)不超過(guò)20℃。
康明斯柴油機(jī)運(yùn)行時(shí),機(jī)油溫度應(yīng)在(82~107)℃之間,在滿(mǎn)負(fù)荷時(shí),機(jī)油溫度短時(shí)間達(dá)到108℃時(shí)不必驚慌,但是,機(jī)油溫度的突然增高,如果不是因?yàn)樨?fù)荷增加所引起的,那就預(yù)示很可能有機(jī)械故障,應(yīng)立即進(jìn)行檢查。冷卻水溫度在(74~91)℃之間為理想,此時(shí)柴油機(jī)的工作零件得到均勻的膨脹,從而獲得 油膜間隙。若采用柴油機(jī)冷卻液,其 溫度不得超過(guò)93℃。
康明斯柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速,由于所有康明斯柴油機(jī)均裝有調(diào)速器以防止速度超過(guò) 額定轉(zhuǎn)速或預(yù)定的額定低速。調(diào)速器有兩方面的作用:
①當(dāng)油門(mén)在怠速位置時(shí),供給柴油機(jī)所需要的怠速油量;
②當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò) 額定轉(zhuǎn)速時(shí),越過(guò)油門(mén)并切斷燃油供應(yīng)。各種型號(hào)柴油機(jī) 額定轉(zhuǎn)速。通常柴油機(jī)的使用轉(zhuǎn)速應(yīng)低于 額定轉(zhuǎn)速,詳見(jiàn)銘牌所示。柴油發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速已經(jīng)預(yù)先調(diào)整好,使之在規(guī)定的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速下工作。
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靜音式柴油發(fā)電機(jī)組有哪些保護(hù)優(yōu)勢(shì)
靜音式柴油發(fā)電機(jī)組能夠降低噪音,在住宅,醫(yī)院等場(chǎng)所非常受歡迎,下面我們?cè)賮?lái)看看靜音式柴油發(fā)電機(jī)的十大保護(hù)優(yōu)勢(shì)。
1、延安寶塔當(dāng)?shù)仂o音柴油發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)
失磁保護(hù)作為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流異常下降或完全消失的失磁故障保護(hù)。由整定值自動(dòng)隨有功功率變化的勵(lì)磁低電壓Ufd(P)、延安寶塔當(dāng)?shù)叵到y(tǒng)低電壓、延安寶塔當(dāng)?shù)仂o穩(wěn)阻抗、延安寶塔當(dāng)?shù)豑V斷線等判據(jù)構(gòu)成,分別動(dòng)作于發(fā)信號(hào)和解列滅磁。勵(lì)磁低電壓Ufd(P)判據(jù)和靜穩(wěn)阻抗判據(jù)均與靜穩(wěn)邊界有關(guān),可檢測(cè)發(fā)電機(jī)是否因失磁而失去靜態(tài)穩(wěn)定。靜穩(wěn)阻抗判據(jù)在失磁后靜穩(wěn)邊界時(shí)動(dòng)作。
2、延安寶塔當(dāng)?shù)仂o音柴油發(fā)電機(jī)過(guò)激磁保護(hù)
過(guò)激磁保護(hù)是反應(yīng)發(fā)電機(jī)因頻率降低或者電壓過(guò)高引起鐵芯工作磁密過(guò)高的保護(hù)。過(guò)激磁保護(hù)分高、延安寶塔當(dāng)?shù)氐蛢啥味ㄖ?,低定值?jīng)固定延時(shí)5s發(fā)出信號(hào)和降低勵(lì)磁電壓(降低勵(lì)磁電壓、延安寶塔當(dāng)?shù)貏?lì)磁電流的功能暫未用),高定值經(jīng)反時(shí)限動(dòng)作于解列滅磁。反時(shí)限延時(shí)上限為5秒,下限為200秒。
3、延安寶塔當(dāng)?shù)仂o音柴油發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)
發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)作為發(fā)電機(jī)定子單相接地故障保護(hù),由基波零序電壓部分和三次諧波電壓兩部分組成,基波零序電壓保護(hù)機(jī)端至機(jī)尾95%區(qū)域的定子繞組單相接地故障,由反映發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓原理構(gòu)成,經(jīng)時(shí)限t1(3s)動(dòng)作于解列滅磁;三次諧波電壓保護(hù)機(jī)尾至機(jī)端30%區(qū)域的定子繞組單相接地故障,由發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)和機(jī)端三次諧波原理構(gòu)成,經(jīng)時(shí)限t2(5s)動(dòng)作于信號(hào)。二者組成的定子接地保護(hù)。保護(hù)設(shè)有PT斷線閉鎖。
4、延安寶塔當(dāng)?shù)仂o音柴油發(fā)電機(jī)定子匝間保護(hù)
保護(hù)由縱向零序電壓和故障分呈負(fù)序方向判據(jù)構(gòu)成,設(shè)置PT斷線閉鎖措施,作為發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間、延安寶塔當(dāng)?shù)叵嚅g短路以及定子繞組開(kāi)焊的主保護(hù).故障分量負(fù)序方向判據(jù)通過(guò)檢測(cè)流出發(fā)電機(jī)的負(fù)序功率實(shí)現(xiàn)縱向零序電壓判據(jù)通檢測(cè)中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)直接相連但不接地的3PT開(kāi)口三角繞組所輸出的縱向3U0實(shí)現(xiàn)。保護(hù)動(dòng)作于全停。
5、延安寶塔當(dāng)?shù)仂o音柴油發(fā)電機(jī)失步保護(hù)
保護(hù)采用三阻抗元件,通過(guò)阻抗的軌跡變化來(lái)檢測(cè)滑極次數(shù)并確定振蕩中心的位置。在短路故障、延安寶塔當(dāng)?shù)叵到y(tǒng)振蕩、延安寶塔當(dāng)?shù)仉妷夯芈窋嗑€等情況下,保護(hù)不誤動(dòng)作。保護(hù)一般動(dòng)作于信號(hào);當(dāng)振蕩中心在發(fā)電機(jī)-變壓器組內(nèi)部,保護(hù)I段啟動(dòng)經(jīng)t1(0.5s)發(fā)跳閘命令, 動(dòng)作于解列滅磁;當(dāng)振蕩中心在發(fā)電機(jī)-變壓器組外部,保護(hù)II段啟動(dòng)經(jīng)t2(2s)發(fā)信號(hào)。保護(hù)裝設(shè)有電流閉鎖裝置,用以保證在斷路器斷開(kāi)時(shí)電流不超過(guò)斷路器額定失步開(kāi)斷電流。
6、延安寶塔當(dāng)?shù)仂o音柴油發(fā)電機(jī)低頻累加保護(hù)
低頻累加保護(hù)反應(yīng)系統(tǒng)頻率降低對(duì)汽輪機(jī)影響的累積效應(yīng),保護(hù)由靈敏的頻率繼電器和計(jì)數(shù)器組成,經(jīng)出口斷路器輔助接點(diǎn)閉鎖(即發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行時(shí)低頻累加保護(hù)也退出運(yùn)行),累計(jì)系統(tǒng)頻率低于頻率定值47.5Hz的時(shí)間,當(dāng)累計(jì)時(shí)間達(dá)到整定值3000秒時(shí),經(jīng)延時(shí)30秒動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。裝置在運(yùn)行時(shí)可實(shí)時(shí)監(jiān)視:定值,頻率f及累計(jì)時(shí)間的顯示。
7、延安寶塔當(dāng)?shù)仂o音柴油發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路過(guò)負(fù)荷保護(hù)
勵(lì)磁回路過(guò)負(fù)荷保護(hù)用作轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路過(guò)流或過(guò)負(fù)荷的保護(hù),接成三相式,由定時(shí)限和反時(shí)限兩部分組成。 定時(shí)限部分動(dòng)作電流按正常運(yùn)行 額定電流下能可靠返回的條件整定,經(jīng)時(shí)限t1(5s)動(dòng)作于信號(hào)和降低勵(lì)磁電流(降低勵(lì)磁電流的功能未用);反時(shí)限部分動(dòng)作特性按發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的過(guò)負(fù)荷能力確定,保護(hù)動(dòng)作于解列滅磁,反時(shí)限上限為10秒。
8、延安寶塔當(dāng)?shù)仂o音柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)
發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)用于反應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地故障,保護(hù)采用乒乓式切換原理,輪流采樣轉(zhuǎn)子回路正、延安寶塔當(dāng)?shù)刎?fù)極對(duì)地電壓,通過(guò)求解兩個(gè)不同的接地回路方程,實(shí)時(shí)計(jì)算轉(zhuǎn)子接地電阻和接地位置。保護(hù)經(jīng)延時(shí)2秒動(dòng)作于信號(hào)。
9、延安寶塔當(dāng)?shù)仂o音柴油發(fā)電機(jī)對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)
保護(hù)裝置由定時(shí)限和反時(shí)限兩部分組成,定時(shí)限部分經(jīng)時(shí)限5秒動(dòng)作于信號(hào)。反時(shí)限動(dòng)作特性按發(fā)電機(jī)承受過(guò)負(fù)荷電流的能力確定,動(dòng)作于解列。保護(hù)裝置能反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子的熱積累過(guò)程。
10、延安寶塔當(dāng)?shù)仂o音柴油發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)
保護(hù)裝置由定時(shí)限和反時(shí)限兩部分組成,定時(shí)限動(dòng)作電流按躲過(guò)發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流值和躲過(guò) 負(fù)荷下負(fù)序電流濾過(guò)器不平衡的電流值整定,經(jīng)時(shí)限3秒動(dòng)作于信號(hào)。反時(shí)限動(dòng)作特性按發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的能力確定,動(dòng)作于解列滅磁。
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