雙饋風力發(fā)電機國電培訓 修改好

湘電集團有限公司尹曾鋒1.5MW雙饋風力發(fā)電機使用及維護2主要內(nèi)容1.雙饋風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)及運行原理2.吊運、安裝、調(diào)試、運行、拆卸和裝配3.故障分析和處理方法4.維護保養(yǎng)5.保管31.雙饋風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)及運行原理1.1雙饋型風電機組的構(gòu)成及原理1.2雙饋風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)1.3雙饋風力發(fā)電機的等效電路4該系統(tǒng)由雙饋風力發(fā)電機(DFWG)、變流器、變壓器、風機、濾波器等部分組成。其中，DFWG的定子和電網(wǎng)采用硬耦合，DFWG的轉(zhuǎn)子經(jīng)變頻器再與電網(wǎng)相連。雙饋發(fā)電機的定子繞組接工頻電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組由具有可調(diào)節(jié)頻率、相位、幅值和相序的三相電源勵磁，采用雙向可逆專用變頻器。雙饋發(fā)電機可以在不同的風速下運行，其轉(zhuǎn)速可以隨風速的變化做相應調(diào)整，使風力機的運行始終處于最佳狀態(tài)，提高了風能的利用率。同時，通過控制饋入轉(zhuǎn)子繞組的電流參數(shù)，不僅可以保持定子輸出的電壓和頻率不變，還可以調(diào)節(jié)輸入到電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圖1變速恒頻雙饋風電機組的系統(tǒng)原理圖。1.1雙饋型風電機組構(gòu)成及原理5變速恒頻雙饋發(fā)電機運行時電機轉(zhuǎn)速與定、轉(zhuǎn)子繞組電壓頻率關(guān)系的數(shù)學表達式：f1=（p/120）×nr±f2式中：f1為定子電壓頻率；p為電機的極數(shù)；nr為雙饋發(fā)電機的轉(zhuǎn)速；f2為轉(zhuǎn)子勵磁電壓頻率。由上式可知，當轉(zhuǎn)速nr發(fā)生變化時，若調(diào)節(jié)f2變化，可使f1保持恒定不變，實現(xiàn)雙饋發(fā)電機的變速恒頻控制。1.1雙饋型風電機組構(gòu)成及原理61.1.1亞同步發(fā)電運行

nr

＜n1時，（即0＜S＜1）

f2取正號，如果忽略各種損耗，則發(fā)電機的能量關(guān)系為：

P電磁=P機械+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）1.1.2超同步發(fā)電運行

nr

＞n1時，（即S＞1）

f2取負號，如果忽略各種損耗，則發(fā)電機的能量關(guān)系為：

P機械=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）注：n1為發(fā)電機的同步轉(zhuǎn)速。1.1雙饋型風電機組構(gòu)成及原理7當雙饋發(fā)電機輸出的有功功率和轉(zhuǎn)速保持恒定時，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁電流可以調(diào)節(jié)無功功率，控制功率因數(shù)。當處于“欠勵狀態(tài)”時，定子電流Is超前于電網(wǎng)電壓Us，定子電流中有超前的無功分量，發(fā)電機的輸出中，有超前的無功功率；當從某一欠勵磁狀態(tài)開始增加轉(zhuǎn)子勵磁電流時，發(fā)電機輸出的超前無功功率開始減少，從而定子電流中超前的無功分量也開始減少；達到正常勵磁時，無功功率變?yōu)榱?，定子?cè)電流中的無功分量也變?yōu)榱?，此時cosφ=1；如果此后繼續(xù)增加轉(zhuǎn)子勵磁電流，將進入“過勵狀態(tài)”，定子電流Is滯后于電網(wǎng)電壓Us，定子電流中有滯后的無功分量，發(fā)電機將輸出滯后性的無功功率，隨著轉(zhuǎn)子勵磁電流的增加，定子電流中滯后的無功分量也增加。因此，欠勵磁時功率因數(shù)超前（容性），過勵磁時功率因數(shù)滯后（感性）。雙饋發(fā)電機具有與同步發(fā)電機相似的無功功率調(diào)節(jié)特性曲線（即“V”形曲線）。1.1雙饋型風電機組構(gòu)成及原理81.1.3雙饋發(fā)電機的特點由于定子直接與電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子采用變頻器供電，因此，系統(tǒng)中的變頻器容量僅取決于發(fā)電機運行時的最大轉(zhuǎn)差功率，一般發(fā)電機的最大轉(zhuǎn)差率為25%~35%，因而變頻器的最大容量僅為發(fā)電機額定容量的1/4~1/3。這樣，系統(tǒng)的總體配置費用就比較低。具有變速恒頻的特性?？梢詫崿F(xiàn)有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)。1.1雙饋型風電機組構(gòu)成及原理91.1.4雙饋發(fā)電機考核的關(guān)鍵點A.工作特性空載特性測定負載特性測定（包括轉(zhuǎn)子繞組短路狀態(tài)下異步發(fā)電機的固有特性和轉(zhuǎn)子繞組由雙向逆變器供電狀態(tài)下的調(diào)節(jié)特性）效率計算和特性曲線繪制B.溫升考核cosΦ=1cosΦ=±0.95C.一般電機試驗項目絕緣介電性能、噪聲、振動、超速、轉(zhuǎn)動慣量等

1.1雙饋型風電機組構(gòu)成及原理10其它輸出電能質(zhì)量由于電網(wǎng)本身質(zhì)量的影響因素和發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組所接雙向逆變器非正弦電源的影響因素不易排除，因此，對雙饋發(fā)電機輸出電能的質(zhì)量很難有個準確合理的界定，此項性能的考核方法還有待商榷。短路電抗測定在這里，“短路”的概念指的是發(fā)電機的突然三相短路，“電抗”的概念指的是發(fā)電機在突然三相短路的瞬變狀態(tài)下的超瞬變電抗。這以往是在同步發(fā)電機中需要考慮的一種過渡過程，由于在這一過程中，電流、轉(zhuǎn)矩的變化較大，需要考慮與發(fā)電機相連的電器與機械系統(tǒng)的承受能力，而雙饋發(fā)電機的工作原理與同步發(fā)電機有一定的相似性，因此，對雙饋發(fā)電機進行短路電抗測定也開始被提及。1.1雙饋型風電機組構(gòu)成及原理其它短路電抗測定

鑒于目前國際上對此還沒有一個具體的測定方法，所以，我們至今也沒有看到一個具體測定的實例。如果參照同步發(fā)電機測定短路電抗的方法，在試驗條件和操作性方面，還有一些具體問題需要解決。因此，以上兩項，目前只能作為研究項目，尚不能進行正式的考核。1.1雙饋型風電機組構(gòu)成及原理121.2雙饋風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)131.2.1電磁數(shù)據(jù)發(fā)電機類型：交流異步雙饋發(fā)電機極數(shù)：4額定輸出功率：1551kW額定定子輸出功率：1299kW額定轉(zhuǎn)子輸出功率：252kW定子額定電壓：690V轉(zhuǎn)子開路電壓：1870V轉(zhuǎn)子開路電壓：1870V額定轉(zhuǎn)速：1750r/min工作轉(zhuǎn)速范圍：1000~2016r/min功率因數(shù)：＋0.95~－0.95定子效率：97%接法：Y轉(zhuǎn)子接法：Y1.2雙饋風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)141.2.2結(jié)構(gòu)特點發(fā)電機安裝傾斜角：5°冷卻方式：IC616（帶空/空冷卻器）平衡等級：G2.5絕緣等級：H轉(zhuǎn)動慣量：69kgm2最大工作轉(zhuǎn)速：2050r/min最大轉(zhuǎn)速：2400r/min環(huán)境運行溫度：－30℃~＋40℃環(huán)境生存溫度：－40℃~＋50℃電機總重量：7t1.2雙饋風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)151.2.2結(jié)構(gòu)特點發(fā)電機防護等級為IP54，發(fā)電機的集電環(huán)外殼防護等級為IP23。發(fā)電機為雙饋、繞線式異步發(fā)電機，雙絕緣深溝球軸承臥式安裝結(jié)構(gòu)（IMB3）。電機內(nèi)部裝有3×220W，～220V，50Hz加熱器綁于定子繞組端部。集電環(huán)外殼內(nèi)裝有2×180W，～220V，50Hz加熱器。發(fā)電機內(nèi)為軸-徑向混合通風，上方裝有空-空冷卻器(IC616)。冷卻器風機為2個，每個2.2kW，三相交流400V，軸流式風機?；h(huán)冷卻風機AC220V,320W離心式風機，對滑環(huán)進行通風、除塵、冷卻。

1.2雙饋風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)161.2.2結(jié)構(gòu)特點發(fā)電機為圓柱形無鍵單軸伸。在定子繞組中安裝有六個PT100測溫元件（每相兩個，一用一備）對發(fā)電機定子繞組的溫度進行監(jiān)控；冷卻器進出風口空氣裝有PT100（共2個）。發(fā)電機軸伸端與非軸伸端的軸承均為6330M/C3VL2071(SKF)；軸承潤滑脂牌號:MobilithSHC100發(fā)電機兩端蓋均裝有軸承測溫元件WZP2M-201端面鉑熱電阻雙支Pt100（共2個），用以監(jiān)控軸承溫度，不得超過95℃。兩軸承外蓋均裝有機械加油裝置和抽拉式的排油裝置，預留了定轉(zhuǎn)子避雷器安裝位置和自動加油孔；從軸伸端看，定、轉(zhuǎn)子出線盒裝于電機右側(cè)；1.2雙饋風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)171.2.2結(jié)構(gòu)特點從軸伸端看，電機轉(zhuǎn)向為順時針；發(fā)電機的底腳、機座上和出線盒內(nèi)，具有接地端子，并有接地符號標志。轉(zhuǎn)子滑環(huán)裝于非軸伸軸承外端，刷架通過3×M16的螺栓裝于端蓋外側(cè)，并帶有二接地電刷，以防軸電流?；h(huán)小軸尾端裝有編碼器（萊納-林德）用于速度信號的反饋。1.2雙饋風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)18圖2等效電路1.3雙饋風力發(fā)電機的等致電路192.吊運、安裝、調(diào)試、運行、拆卸和裝配2.1隨機備品及附件2.2吊運、安裝、調(diào)試及運行2.3拆卸和裝配20產(chǎn)品使用維護說明書一份。產(chǎn)品合格證書一份。繞組及測溫元件接線布置圖一份。2.2吊運、安裝、調(diào)試及運行2.2.1吊運A.利用電機兩端板的四個吊攀孔可吊運電機。B.吊運電機時，應防止磕碰，有掉漆情況應及時補刷漆，防止電機生銹。2.1隨機備品及附件21

2.2.2安裝---安裝前的檢查A.檢查電氣連接是否符合接線圖，連接是否可靠；B.用1000V兆歐表測量發(fā)電機定轉(zhuǎn)子繞組對機殼的冷態(tài)絕緣電阻，定子不應低于10MΩ，轉(zhuǎn)子不低于30MΩ。注意：測量時由于電容影響，兆歐表緩慢上升，直至充電完畢時，讀數(shù)才能穩(wěn)定；電容充電后應用導線使其放電。C.檢查發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動不應有卡死現(xiàn)象和異常響聲；D.檢查發(fā)電機緊固件是否松動；2.2吊運、安裝、調(diào)試及運行22

2.2.2安裝發(fā)電機與原動機耦合應該為彈性聯(lián)接，其同軸度不應超過0.1mm，安裝后發(fā)電機應該經(jīng)接地螺栓可靠接地。利用機座的四個底腳孔安裝電機。接地檢查檢查發(fā)電機機座底腳上的接地螺栓與接地線連接是否可靠。接地面是否被污染，如有異?，F(xiàn)象需清理被污染的接觸面，重新固緊接地螺栓。2.2.3調(diào)試及運行---調(diào)試前的檢查A.在起動發(fā)電機前，應該檢查發(fā)電機輸出端各相對地和各相間是否可靠絕緣，起動發(fā)電機后嚴禁觸及發(fā)電機各相輸出端的接線螺栓或引出線接頭，以免人身和設(shè)備事故發(fā)生；2.2吊運、安裝、調(diào)試及運行23

2.2.3調(diào)試及運行---調(diào)試前的檢查B.檢查各緊固件是否牢靠；C.檢查電機轉(zhuǎn)動是否靈活，原動機與發(fā)電機的轉(zhuǎn)向是否一致,電機空轉(zhuǎn)時應平穩(wěn)、輕快、無異常噪聲；2.2.3調(diào)試及運行---調(diào)試經(jīng)檢查確認正常方可起動，發(fā)電機達到額定轉(zhuǎn)速后，并可根據(jù)需要加負載運行，在第一次加負載時，應該使發(fā)電機功率由小到大逐漸增加到不超過額定功率。注意：雙饋風力發(fā)電機嚴禁全壓啟動。2.2吊運、安裝、調(diào)試及運行24

2.2.3調(diào)試及運行---運行A.發(fā)電機在額定工況運行時，定、轉(zhuǎn)子繞組溫升、兩軸承溫度、滿足表2的要求。

電機部分測量方法溫升限值（K）定子繞組電阻法100轉(zhuǎn)子繞組電阻法90前/后軸承傳感器法552.2吊運、安裝、調(diào)試及運行表2B.應該及時填寫發(fā)電機的運行記錄。C.環(huán)境空氣溫度較低、空氣濕度較大時，要對電機進行加熱去潮，防止凝露且保證軸承油脂不發(fā)硬，不至于影響電機的正常運行。25

2.2.3調(diào)試及運行---運行D.發(fā)電機在空載及剛帶負荷運行時，電機軸承可能有異響，但加負載運行一段時間后，異響消失，此情況是由于軸承運行溫度升高，軸承油膜建立，滾珠潤滑均勻，屬于正?，F(xiàn)象，不影響電機使用。2.2.4拆卸和裝配A.為確保人身設(shè)備安全，嚴禁自行拆裝本發(fā)電機，必須由經(jīng)培訓的相關(guān)專業(yè)人員進行。B.為方便裝配和不破壞整個電機的平衡，拆卸后，各零、部件間的配合處應作相應的定位標記，重裝時，這些標記應相互對準。C.環(huán)、軸承拆卸和裝配時，分別需要特制的拉具、壓具拉、壓其內(nèi)圈，拆卸后，軸伸、軸承內(nèi)、外圈及其配合面應加適當保護。2.2吊運、安裝、調(diào)試及運行263.故障分析和處理方法3.1發(fā)電機振動大3.2發(fā)電機噪聲大3.3發(fā)電機過熱3.4轉(zhuǎn)子不能正常饋電3.5電機滑環(huán)溫度過高3.6軸承發(fā)熱或不正常雜聲273.1發(fā)電機振動大3.1.1故障現(xiàn)象:與原動機耦合不好；轉(zhuǎn)子平衡不好；發(fā)電機系統(tǒng)振動太大；旋轉(zhuǎn)部分松動；3.1.2故障原因處理方法:A.重新耦合好。B.重校動平衡。C.調(diào)整系統(tǒng)振動。D.檢查轉(zhuǎn)子，對癥處理。3.2發(fā)電機噪聲太大3.2.1故障現(xiàn)象:耦合不到位；軸承損壞；旋轉(zhuǎn)部分松動；冷卻器噪聲大；3.2.2故障原因處理方法：檢查耦合情況，重新耦合。B.更換軸承。C.檢查，對癥處理。D.檢查風機或更換冷卻器。3.故障分析和處理方法3.3發(fā)電機過熱3.3.1故障現(xiàn)象：軸承過熱；通風故障；電機過載；系統(tǒng)振動過大；冷卻空氣流量太?。?.3.2故障原因處理方法：檢查軸承，對癥處理。B.排除通風故障。C.減小負載。D.對癥處理。E.檢查冷卻器工作情況。3.4轉(zhuǎn)子不能正常饋電3.4.1故障現(xiàn)象:轉(zhuǎn)子回路出現(xiàn)故障（包括轉(zhuǎn)子變流器）3.4.2故障原因處理方法:檢查電機和變流器的接地點3.故障分析和處理方法293.5電機滑環(huán)溫度過高3.5.1故障現(xiàn)象:電刷和滑環(huán)接觸不良；滑環(huán)冷卻不夠；3.5.2故障原因處理方法:檢查碳刷建膜情況，調(diào)整彈簧壓力，改善接觸。B.檢查軸流風扇工作是否正常。3.故障分析和處理方法3.6軸承發(fā)熱或不正常雜聲3.6.1故障現(xiàn)象:潤滑脂過多或不足；B.軸承損壞；C.發(fā)電機過載運行；D.潤滑脂牌號不對；E.滑環(huán)風扇故障；F.發(fā)電機轉(zhuǎn)速過高。3.6.2故障原因處理方法:油脂過多時，電機應低速（約500rpm）運行2hour左右。油脂不足，補充油脂(一般油脂應為軸承室內(nèi)部容積的1/2～2/3)

。B.更換軸承。C.降低負載。D.更換潤滑脂。E.更換軸流冷卻風扇。F.降低轉(zhuǎn)速。3.故障分析和處理方法314.維護與保養(yǎng)4.1經(jīng)常性檢查4.2定子絕緣電阻測量4.3軸承的維護與保養(yǎng)4.4滑環(huán)、碳刷的維護與保養(yǎng)4.5加熱器的開啟與關(guān)閉4.6電機控制參數(shù)的設(shè)定4.7檢修324.1經(jīng)常性檢查：經(jīng)常檢查發(fā)電機與原動機安裝固定是否良好，運行是否有異常響聲，振動是否超標；經(jīng)常檢查各可見緊固件和接線螺栓的螺母是否緊固，引出線絕緣是否良好，外部電氣連接是否可靠；檢查接地線。4.維護與保養(yǎng)4.2定子繞組絕緣電阻測量建議每半年至一年檢查一次定子繞組絕緣電阻，如不符合國標的規(guī)定，可按如下方法處理：用加熱器進行加熱。用循環(huán)熱空氣吹；分別將定子繞組通以25%額定電流的單相或直流電源加熱；用以上方法對定子繞組加熱時，應使各定子繞組各部位不要超過90℃,干燥過程應連續(xù),直到絕緣電阻保持穩(wěn)定，至少4h。

4.維護與保養(yǎng)344.3軸承的維護、保養(yǎng)及更換4.3.1

發(fā)電機在電機制造廠加注了正確牌號和正確數(shù)量的潤滑脂，但發(fā)電機在風場安裝并網(wǎng)前，每端軸承加注80g油脂。國電：在無自動加油泵的情況下，加油槍人工注油。發(fā)電機在風場每運行1000h，每端軸承補充油脂150～180g。注意:a.加注的油脂牌號應正確，MobilithSHC100;

b.

加油人員不得用手直接接觸油脂，防止污染，水汽、灰塵等雜質(zhì)一旦進入軸承，對軸承的壽命影響很大。

c.

每次加油后，應將排油管中的廢油排凈。4.維護與保養(yǎng)4.3.2當必須更換其它牌號油脂時，應先擰下排油管，用加油槍將潤滑脂從軸承加油嘴加油，直至排油口完全擠出新油為止。低速盤車，將軸承室內(nèi)多余油脂擠出排油口。4.3.3當軸承發(fā)生故障需拆下分析故障原因時，必須特別小心，不得因拆卸而造成損傷,以免與軸承原有的故障現(xiàn)象產(chǎn)生混淆而引起誤判，有故障的軸承拆下后不得進行清洗和其它處理，以利于分析，判斷故障原因。4.3.4

當電機長期擱置不用時，應特別注意防止軸承腐蝕、失油和靜振，擱置期間最好定期將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一下(防止靜振應每周將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動1/4周)。長期擱置起動前，應加入適量的潤滑脂，將長期擱置的油脂擠出，低速盤車，將軸承室內(nèi)多余油脂擠出排油口。4.3.5軸承故障常見的現(xiàn)象是：過熱、噪聲過大，拆下軸承蓋后可見潤滑脂中混雜有從軸承上掉下的金屬顆粒。此時,軸承必須更換。4.3軸承的維護、保養(yǎng)及更換364.4.1

滑環(huán)室及碳灰收集盒必須定期清理表面及周圍的碳灰。約半年進行一次清理。4.4.2

碳刷設(shè)有自動磨損報警裝置，另外巡檢人員必須定期檢查碳刷及其恒壓彈簧，以便及時更換碳刷，保證碳刷與滑環(huán)的接觸可靠。4.4.3

碳刷的設(shè)計壽命為10個月，而更換時間因運行環(huán)境不同而不同，約為6~7個月不等。4.4滑環(huán)的維護、保養(yǎng)及更換碳刷4.5.1

當發(fā)電機停機時間較長、環(huán)境濕度較大、環(huán)境溫度較低時，開啟加熱器。4.5.2繞組絕緣電阻低于國家標準（10MΩ）時，需要開啟電機內(nèi)加熱器。絕緣電阻符合國家標準值，