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、東北和西北）以及東南沿海地區(qū)、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、運(yùn)行效率高、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)、永磁同步發(fā)動(dòng)機(jī)、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、效率高、功率因數(shù)高、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、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、交通不便、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、牧區(qū)、邊防哨所、氣象臺(tái)站等偏遠(yuǎn)、負(fù)載較輕的用戶，提供電力。

發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)學(xué)習(xí) 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù) 　　發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)又稱功率方向保護(hù)。一般而言，發(fā)電機(jī)的功率方向應(yīng)該為由發(fā)電機(jī)流向母線，但是當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁或其他某種原因，發(fā)電機(jī)有可能變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)運(yùn)行，即從系統(tǒng)中吸取有功功率。這就是逆功率。當(dāng)逆功率達(dá)到一定值時(shí)，發(fā)電機(jī)的保護(hù)動(dòng)作，或動(dòng)作于發(fā)信號(hào)或動(dòng)作于跳閘。 　1、概述說(shuō)明 　　并網(wǎng)運(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)，在汽輪機(jī)的主汽門關(guān)閉之后，便作為同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行：吸收有功功率而拖著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，可向系統(tǒng)發(fā)出無(wú)功功率。由于汽輪機(jī)主汽門已關(guān)閉，汽機(jī)尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦而形成鼓風(fēng)損耗，長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)熱而損壞。燃?xì)廨啓C(jī)和水輪機(jī)也主要是對(duì)原動(dòng)機(jī)的損害。發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)主要保護(hù)汽輪機(jī)不受損害。 　　對(duì)汽輪機(jī)逆功率保護(hù)的整定計(jì)算，就是要確定該保護(hù)的動(dòng)作功率Pdz及動(dòng)作延時(shí)t。 　　1、動(dòng)作功率Pdz的整定 汽輪發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)的動(dòng)作功率可按下式計(jì)算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保護(hù)的動(dòng)作功率 Krel-可靠系數(shù)，取0.8 P1-主汽門關(guān)閉后，汽輪機(jī)維持同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所消耗的功率，該功率的大小除與汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)及容量有關(guān)之外，還與汽輪發(fā)電機(jī)的主蒸汽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(管道結(jié)構(gòu)及有無(wú)旁路管道等)有關(guān)，一般取額定功率的1.5~2% η-發(fā)電機(jī)拖動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-發(fā)電機(jī)的額定功率。 實(shí)際中，Pdz=可取1~1.5%PN。 　　2、動(dòng)作延時(shí)發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)，應(yīng)按照汽輪發(fā)電機(jī)主汽門關(guān)閉后允許運(yùn)行的時(shí)間來(lái)整定，該允許時(shí)間一般為10~15min。計(jì)算及運(yùn)行實(shí)踐表明，當(dāng)汽輪機(jī)蒸汽系統(tǒng)有旁路管道時(shí)，允許運(yùn)行時(shí)間還要長(zhǎng)一些。 因此，若按照汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉之后允許運(yùn)行的時(shí)間來(lái)整定保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)，可取5~10min。動(dòng)作后作用于解列滅磁。 　　另外，投運(yùn)的大型汽輪發(fā)電機(jī)，多采用逆功率保護(hù)去啟動(dòng)程序跳閘回路，此時(shí)，動(dòng)作時(shí)間通常取1~2s。 對(duì)于程控逆功率保護(hù)，由于動(dòng)作時(shí)間短，在主汽門點(diǎn)閉后很短的時(shí)間內(nèi)，由于汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)的慣性，實(shí)際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應(yīng)大于1%PN。 　　2、原理介紹 　　當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)逆功率(外部功率指向發(fā)電機(jī)，也就是發(fā)電機(jī)變成電動(dòng)機(jī)工況)，逆功率保護(hù)動(dòng)作斷路器跳閘。需要采集三相電壓和二相電流信號(hào)。 　　由于一次能源形態(tài)的不同，可以制成不同的發(fā)電機(jī)。利用水利資源和水輪機(jī)配合，可以制成水輪發(fā)電機(jī);由于水庫(kù)容量和水頭落差高低不同，可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機(jī)。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機(jī)配合，可以制成汽輪發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)多為高速電機(jī)(3000rpm)。 此外還有利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、原子能、地?zé)?、潮汐、生物能等能量的各類發(fā)電機(jī)。 此外，由于發(fā)電機(jī)工作原理不同又分作直流發(fā)電機(jī)，異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)。在廣泛使用的大型發(fā)電機(jī)都是同步發(fā)電機(jī)。 　　何為逆功率? 　　眾所周知，發(fā)電機(jī)的功率方向應(yīng)該由發(fā)電機(jī)方向流向系統(tǒng)方向。但由于某種原因，當(dāng)汽輪機(jī)失去原動(dòng)力，而發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)又未能跳閘，則功率方向變?yōu)橛上到y(tǒng)流向發(fā)電機(jī)，即發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)在運(yùn)行。此時(shí)發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)中吸取有功功率，此即為逆功率。 　　逆功率的危害 　　發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)是汽輪機(jī)由于某種原因?qū)е轮髌T關(guān)閉而失去原動(dòng)力時(shí)，發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)帶動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)葉片在無(wú)蒸汽情況下高速旋轉(zhuǎn)會(huì)引起鼓風(fēng)摩擦，特別是在末級(jí)葉片可能會(huì)引起過(guò)熱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片的損壞事故。 　　所以說(shuō)逆功率保護(hù)實(shí)則是對(duì)汽輪機(jī)無(wú)蒸汽運(yùn)行的保護(hù)。 　　發(fā)電機(jī)的程序逆功率保護(hù) 　　發(fā)電機(jī)程序逆功率保護(hù)主要是防止發(fā)電機(jī)在帶有一定負(fù)荷的情況下，突然跳開(kāi)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)而汽輪機(jī)主汽門又未能全部關(guān)閉的情況。在此情況下，汽輪發(fā)電機(jī)組極易發(fā)生超速，甚至飛車。為避免此種情況，對(duì)于非短路故障的某些保護(hù)，動(dòng)作信號(hào)發(fā)出后，先作用于關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門，待發(fā)電機(jī)逆功率繼電器動(dòng)作后，與主汽門關(guān)閉的信號(hào)組成與門，經(jīng)一短時(shí)限組成程序逆功率保護(hù)，動(dòng)作作用于全停。 　　逆功率保護(hù)與程序逆功率保護(hù)的區(qū)別 　　逆功率保護(hù)是為了防止逆功率后，發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)，帶動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，造成汽輪機(jī)的損壞。歸根到底，是怕原動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足，反被系統(tǒng)帶著跑! 　程序逆功率保護(hù)是為了防止發(fā)電機(jī)組突然解列后，主汽門未完全關(guān)閉，導(dǎo)致汽輪機(jī)超速，從而利用逆功率來(lái)規(guī)避。歸根到底，是怕原動(dòng)機(jī)動(dòng)力太足導(dǎo)致機(jī)組超速! 　　所以說(shuō)嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，逆功率保護(hù)是發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的一種，但主要是保護(hù)汽輪機(jī)。而程序逆功率保護(hù)不是一種保護(hù)而是為了實(shí)現(xiàn)程序跳閘而設(shè)置的動(dòng)作過(guò)程，也叫程序跳閘，一般應(yīng)用于停機(jī)方式。 　　關(guān)鍵的是逆功率只要定值達(dá)到就會(huì)跳閘，而程序逆功率除了定值達(dá)到，還要求汽機(jī)主汽門關(guān)閉，所以說(shuō)在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中并網(wǎng)瞬間，一定要避免逆功率動(dòng)作。