第5章风力发电机组ppt课件.ppt

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1、风力发电原理,新能源学院 关新,2023/1/10,第5章 风力发电机组,2023/1/10,5.1 一次能源系统,叶片基本要求有高效的接受风能合理的结构密度轻、结构强度、疲劳强度、力学性能弹性、惯性及其振动频率要正常表面光滑减少与空气的摩擦阻力小噪声，不得产生强烈的电磁波干扰和光反射,2023/1/10,5.1 一次能源系统,叶片基本要求排内部积水耐腐蚀、耐紫外线照射性、雷击保护制造容易，安装及维修方便，制造成本和使用成本低,2023/1/10,5.1 一次能源系统,叶片叶片类型数量单叶片、双叶片、三叶片以及多叶片翼型形状变截面和等截面材料及结构形式木制叶片、钢梁玻璃纤维蒙皮叶片、铝合金挤压

2、成型叶片、玻璃钢叶片（GFRP，环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂等塑料渗入长度不同的玻璃纤维而做成的增强塑料）、碳纤维复合叶片（CFRP）、纳米材料,2023/1/10,5.1 一次能源系统,叶片叶柄结构螺纹件预理式,2023/1/10,5.1 一次能源系统,叶片叶柄结构钻孔组装式,2023/1/10,5.1 一次能源系统,叶片叶片数两叶片风轮对应最大风能利用系数的转速比较高。对刚性轮毂来说，作用在两叶片风轮的脉动载荷要大于三叶片风轮。接受程度,2023/1/10,5.1 一次能源系统,轮毂固定式轮毂铸造结构或焊接结构安装、使用和维护简单，不存在磨损问题,2023/1/10,5.1 一次能源系统

3、,轮毂铰链式轮毂用于有叶柄的单叶片和二叶片风轮叶片被悬挂的角度与风轮转速有关，转速越低，角度越大,2023/1/10,5.1 一次能源系统,轮毂各叶片自由的铰链式轮毂单独做拍向（俯仰方向）调整而互不干扰可以做单独的挥向（叶片转动方向）调整,2023/1/10,5.2 主传动系统,作用是将由风能产生的动力传递给风力发电机主轴、主轴承、齿轮箱、联轴器,2023/1/10,5.2 主传动系统,总体传动形式一字形特点：对中性好，负载分布均匀缺点：占轴线长，可能使主轴太短，主轴承载荷较大,2023/1/10,5.2 主传动系统,总体传动形式回流式特点：可以缩短机舱长度，增加主轴长度，减少塔架（筒）负载的

4、不均衡,2023/1/10,5.2 主传动系统,总体传动形式分流式主轴完全独立结构主轴与齿轮箱间靠联轴器连结主轴独立地承受风轮自重产生的弯曲力矩和风轮的轴向推力（配推力轴承）齿轮箱体积相对较小刹车过程较为平稳需对低速轴轴承单独进行润滑,2023/1/10,5.2 主传动系统,总体传动形式分流式主轴半独立结构一组前轴承托架，后轴承是与齿轮箱共用的轴与齿轮箱间采用半刚性的胀套连接或刚性的法兰连接轴上弯矩的减小材料、减轻了重量,2023/1/10,5.2 主传动系统,总体传动形式分流式齿轮箱、主轴一体结构低速轴与齿轮箱合为一体齿轮油直接对低速轴轴承进行润滑体积较大、较重、结构相对复杂、造价较高承受来

5、自叶轮的冲击载荷刹车过程中齿轮箱承受较大的载荷,2023/1/10,5.2 主传动系统,总体传动形式直驱型无齿轮箱不使用齿轮箱风轮与发电机转子共用一个轴故障率也最低风轮不是悬臂状态，动态稳定性好、寿命长、可靠性高,2023/1/10,5.2 主传动系统,主轴及主轴承受力形式：轴向力、径向力、弯矩、转矩和剪切力主轴轴心通孔作用？,2023/1/10,5.2 主传动系统,主轴及主轴承主轴安装方式：挑臂梁：两点支撑悬臂梁：三点支撑优点：前点为刚性支撑；后点为弹性支撑（齿轮箱）。,2023/1/10,5.2 主传动系统,主轴及主轴承主轴承双列调心滚子轴承特点：能够补偿轴的绕曲和同心误差。结构特点。径向

6、孔：润滑油通道进行淬火原因？轴承座运行时允许有微量油渗出！,2023/1/10,5.2 主传动系统,主轴及主轴承,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱工作特征低温状态下抗冷脆性等特性。应保证齿轮箱平稳工作，防止振动和冲击。保证充分的润滑条件等。对冬夏温差巨大的地区，要配置合适的加热和冷却装置。要设置监控点，对风力发电机组齿轮箱的运转和润滑状态进行遥控。,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱风力发电机组的齿轮箱平行轴结构齿轮箱一级的传动比比较小，多级可获得大的传动比，但体积较大行星齿轮箱结构比较复杂，可实现大传动比，传递相同功率时行星齿轮箱比平行轴齿轮箱的体积要小得多,2

7、023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱风力发电机组的齿轮箱,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱齿轮箱图例,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱齿轮箱的主要零部件齿轮箱体固定轴承的空间位置通过轴承在齿轮箱体和风轮轴托架上得到平衡，通过轴承使轴能够转动以传递扭矩。安装轴承及齿轮的润滑系统及安全监测系统铸铁箱体，轻铝合金铸件的已不多见箱体上应设有观察窗为保证同轴度，齿轮箱采用浮动安装结构,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱齿轮箱的主要零部件齿轮作用：传递扭矩，轮系还可以改变转速和扭矩轮辐轮缘整体锻件的形式斜齿轮、螺旋齿轮及人字齿轮：传动噪声小、承载能力

8、强,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱齿轮箱的主要零部件齿轮,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱齿轮箱的主要零部件轴承滚动轴承：静摩擦力矩和动摩擦力矩都很小疲劳损伤：表面下出现细小裂纹，裂纹逐步增大，材料剥落，产生麻点，最后造成大面积剥落故障判定：运转不平稳和噪声异常，温度升高类型：圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱齿轮箱的主要零部件密封非接触式密封：间隙大小取决于轴的径向跳动大小和端盖孔相对于轴承孔的不同轴度接触式密封。要求：密封可靠、耐久、摩擦阻力小，容易制造和装拆，应能随压力的升高而提高密封能力和有利于自

9、动补偿磨损,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱齿轮箱的主要零部件齿轮箱的润滑系统分类：飞溅润滑与强制润滑润滑系统：,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱齿轮箱的主要零部件齿轮箱的润滑系统截止阀作用更换滤芯时将过滤器壳体内的油液排出放气接头作用将系统中的气泡排除。润滑系统冷却方式风冷式,2023/1/10,放气接头,截止阀,5.2 主传动系统,主齿轮箱齿轮箱的主要零部件齿轮箱的润滑系统润滑油减少部件磨损降低摩擦降低振动和噪声减少冲击载荷冷却散热媒体抗腐蚀能力。,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱齿轮箱的主要零部件齿轮箱的润滑系统润滑油带走污染物及磨损产生的

10、铁屑。油品使用寿命较长分类：润滑油，合成润滑油油品的选择粘度高，齿轮箱润滑部位不能得到充分润滑。粘度下降，对啮合齿面油膜的形成不利,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱齿轮箱的主要零部件齿轮箱的润滑系统加热与冷却低的温度将会使润滑油的黏度增大，使润滑泵效率降低，管道阻力增大，导致齿轮箱内各润滑点的润滑状态恶化高的温度将会使润滑油的黏度变稀，使油膜变薄，承载能力降低，导致齿轮箱内各润滑点的润滑状态恶化,2023/1/10,5.2 主传动系统,主齿轮箱齿轮箱的主要零部件齿轮箱的润滑系统齿轮箱运行保护装置监控：轴承温度、润滑油温度、润滑系统的油压、润滑油位、润滑油的加热和散热装置的工作状

11、态组成：润滑油温度传感器、油位传感器、油压传感器、油流量传感器、压力表、加热器温度传感器、冷却器温度传感器等,2023/1/10,5.2 主传动系统,联轴器刚性联轴器和挠性联轴器无弹性弹性元件联轴器金属挠性元件联轴器刚性联轴器制造和安装简单有良好的互换性，且拆卸方便可以承受重负载胀套的使用寿命长，强度高,2023/1/10,5.2 主传动系统,联轴器刚性联轴器连接前的准备工作结合表面必须无污物、无腐蚀和无损伤均匀涂一层薄润滑油胀套的安装防止结合件的倾斜拧紧胀套螺钉的方法力矩扳手按对角、交叉均匀地拧紧,2023/1/10,5.2 主传动系统,联轴器刚性联轴器胀套的拆卸先松开全部螺钉，但不要将螺钉

12、全部拧出防护外露端面及螺钉头部涂上一层防锈油脂,2023/1/10,5.2 主传动系统,联轴器挠性联轴器强度高，承载能力大弹性高，阻尼大，具有足够的减振能力具有足够的补偿性工作可靠性能稳定，具有耐热性、不易老化等特性,2023/1/10,5.2 主传动系统,联轴器挠性联轴器轮胎联轴器补偿性能和缓冲减振能力大，但随扭角增加，两轴会产生相当大的附加轴向力,2023/1/10,5.2 主传动系统,联轴器挠性联轴器连杆联轴器在保护套的表面涂有不同的涂层，保护套与轴之间的摩擦力始终是保护套与轴套之间摩擦力的2倍，从而保证滑动永远只会发生在保护套与轴套之间,2023/1/10,5.2 主传动系统,联轴器挠

13、性联轴器万向联轴器适用于有大角位移的两轴之间的连接,2023/1/10,5.2 主传动系统,联轴器挠性联轴器膜片联轴器中间体带有力矩限制器，当传动力矩过大时可以自动打滑。,2023/1/10,5.3 支撑系统,机舱由机舱底盘、机舱罩和整流罩组成机舱罩下舱罩和上舱罩，厚度为810mm 玻璃钢,2023/1/10,5.3 支撑系统,机舱导流罩整流罩外部呈流线性，有利于减少风对机舱的作用力,2023/1/10,5.3 支撑系统,底盘定位和承载的作用高的强度和刚度还具有良好的减震特性,2023/1/10,前底盘（铸件）,后底盘（焊件）,5.3 支撑系统,塔架承受各种载荷，传递载荷到基础拉索式塔架通过数

14、根钢索固定在离散的地基上，由每根钢索的调节螺栓调节长短，保证整个风力发电机组对地基的垂直度。适用小型风电机组,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架桁架式塔架采用钢管或角铁焊接成截锥形桁塔支撑在地基上，桁塔的横截面多为正方形或正多边形适用于中小型风力机,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架塔架的分类塔筒式塔架钢制塔架采用强度和塑性较好的多段钢板进行滚压，对接焊成截锥式筒体，两端与法兰盘焊接而构成截锥塔筒钢混组合塔架钢筒夹混塔架,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架塔架结构塔筒、塔门、塔梯、电缆梯与电缆卷筒支架、平台、外梯、照明设备、安全与消防设备等组成塔筒采用高强度螺栓穿过内翻

15、式法兰将塔筒连接高度确定25m 25m,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架塔架结构塔筒,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架塔架结构平台为方便安装螺栓，平台距法兰处1.1m左右,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架塔架结构电缆及其固定通过电缆卷筒与支架固定电缆卷筒作用保证电缆有一定的自由旋转，同时承载相应部分的电缆重量。,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架塔架结构外梯有直梯和螺旋梯两种,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架塔架的固有频率振幅大小于激振频率和塔架的固有频率有关,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架塔架的固有频率振幅大小于激振频率和塔架的固有

16、频率有关风轮转子残余的旋转不平衡质量引起的振动频率=转速n塔影、不对称空气来流、风切变、尾流引起的振动频率=Nnf（1+20%）n或Nn,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架塔架的固有频率fNn：刚性塔nfNn：半刚性塔fn：柔塔,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架塔架风轮系统振动模态分析模态作用在交变力、交变力矩作用下的振型、振幅和频率，为解决风力机的动态稳定性问题提供依据固有频率改变随着离心力增加，叶片的刚性增加，从而固有频率提高,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架辅助及安全设备升降梯,2023/1/10,5.3 支撑系统,塔架辅助及安全设备起重机,2023/1/10

17、,5.3 支撑系统,塔架辅助及安全设备安全设备,2023/1/10,5.3 支撑系统,基础陆上风电机组的基础厚板块基础抵制倾覆力矩和机组重力偏心力。可承受偏心力距为WB/6。形式平面板块基础平放机座基础嵌入式塔架和倾斜板块基础岩石床打锚基础,2023/1/10,5.3 支撑系统,基础陆上风电机组的基础多桩基础适用土质疏松的地质,2023/1/10,5.3 支撑系统,基础陆上风电机组的基础混凝土单桩基础,2023/1/10,5.3 支撑系统,基础海上风电机组的基础单桩固定式适用于20-25m的中浅水域安装简易，打桩、钻孔或喷冲,2023/1/10,5.3 支撑系统,基础海上风电机组的基础三脚架固

18、定式适用于水深超过30m的水域成本较高，移动性也不好，不适宜较软的海床,2023/1/10,5.3 支撑系统,基础海上风电机组的基础混凝土重力固定较浅的水域适用于各种海床土质，质量大，搬运的费用较高,2023/1/10,5.3 支撑系统,基础海上风电机组的基础钢制重力固定式,2023/1/10,5.3 支撑系统,基础海上风电机组的基础适用于50-100m的水深,2023/1/10,5.4 液压系统,作用控制变桨距机构和机械制动，也用于偏航驱动与制动液压油选用原则液压系统的液压油应该与生产企业指定的牌号相符，温度高选用粘度高的油液液压系统常见故障为出现异常振动和噪声；输出压力不足；油温过高；液压

19、泵的起停太频繁,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件动力元件、控制元件、执行元件和辅助元件。动力元件：将机械能转换为液压压力能。控制元件：控制系统压力、流量、方向以及进行信号转换和放大。执行元件：将流体的压力能转换为机械能。辅助元件：保证系统正常工作。,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件动力元件压力工作压力：液压泵实际工作时的输出压力。额定压力：液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力。最高允许压力：在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值。,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件动力元件流量和排量排量：液压泵每转一

20、周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。理论流量：指在不考虑液压泵泄露流量的条件下，在单位时间内所排出的液体体积。实际流量：液压泵在某一具体工况下，单位时间内所排出的液体体积称为实际流量。,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件动力元件流量和排量额定流量功率：液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量。,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件动力元件功率和效率液压泵的功率损失：液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分。输出功率：作用在液压泵主轴上的机械功率输入功率：液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差和输出流量的乘积。液压泵的总功率：液压泵的实际

21、输出功率与输入功率的比值。,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件动力元件液压泵,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件动力元件液压泵,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件动力元件液压泵,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件控制元件按用途液压控制阀的分类为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀方向控制阀普通单向阀：控制油液的单向流动。液控单向阀：可通过控制口是否有无压力油来控制单向还是双向流动。,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件控制元件方向控制阀,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件控制元件方向控制阀,2023/1/10,5.4 液压系统

22、,基本元件控制元件方向控制阀换向阀：利用阀芯对阀体的相对运动，使油路接通，关断或变换油流的方向，从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件控制元件方向控制阀,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件控制元件方向控制阀,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件控制元件压力控制阀压力控制阀可分为溢流阀（起作用为定压、安全和卸载）减压阀、顺序阀。其压力控制元件为压力继电器。,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件控制元件压力控制阀,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件控制元件压力控制阀,2023/1/10

23、,5.4 液压系统,基本元件控制元件流量控制阀流量控制阀包括节流阀（其作用为节流调速、阻尼和压力缓冲）、调速阀、分流集流阀、电液比例阀（其原理为用比例电磁铁代替普通电磁换向阀电磁铁的液压控制阀）。它也可以根据输入电信号连续成比例地控制系统流量和压力。,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件控制元件流量控制阀,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件执行元件将流体的压力能转换为机械能。液压缸是液压系统中的执行元件，是将输入的液压能转化为机械能的能量装置，它可以方便地获得直线往复运动。,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件辅助元件蓄能器的作用为应急油源、吸收压力脉动、减小液

24、压冲击和辅助能源过滤器的作用为保证液压油的清洁，其可分为表面型、深度型、磁性油箱有可分为总体式和分体式热交换器分为风冷式、水冷式和冷媒式密封装置分为接触性密封和非接触性密封。,2023/1/10,5.4 液压系统,基本元件,2023/1/10,5.4 液压系统,基本回路压力控制回路,2023/1/10,5.4 液压系统,基本回路流量控制回路,2023/1/10,5.4 液压系统,风力机典型液压系统润滑系统手动润滑是人工定时定量向被润滑点加润滑剂自动润滑则可以有润滑系统自动完成润滑功能,2023/1/10,5.4 液压系统,风力机典型液压系统润滑系统,2023/1/10,5.4 液压系统,风力机

25、典型液压系统润滑系统,2023/1/10,5.4 液压系统,风力机典型液压系统温度控制绕组B级：报警125，跳闸135F级：报警150，跳闸170轴承报警90，跳闸95,2023/1/10,5.4 液压系统,风力机典型液压系统温度控制（齿轮箱）,2023/1/10,5.4 液压系统,风力机典型液压系统温度控制（变流器）,2023/1/10,5.4 液压系统,风力机典型液压系统温度控制（变压器）,2023/1/10,5.4 液压系统,风力机典型液压系统液压制动,2023/1/10,5.4 液压系统,风力机典型液压系统液压变桨（停机、待机）,2023/1/10,5.4 液压系统,风力机典型液压系统

26、液压变桨（停机、待机）蓄能器：当主油路断开时，由蓄能器储存的能量提供压力，使叶尖扰流器与叶片保持一致。突开阀：当风速超过切出风速时，突开阀自动换向，系统的压力被释放，叶尖扰流器脱离叶片，实现紧急刹车保证机组的运行安全压力继电器：监测刹车油缸的压力大小，保持油缸中压力稳定，使刹车装置安全可靠。,2023/1/10,5.4 液压系统,风力机典型液压系统液压变桨（开桨）,2023/1/10,5.4 液压系统,风力机典型液压系统液压变桨（顺桨）,2023/1/10,5.5 制动系统,2023/1/10,5.5 制动系统,机械制动液压系统、执行机构（制动器）、辅助部分（管路、保护配件等）组成,2023/

27、1/10,5.5 制动系统,机械制动,2023/1/10,5.5 制动系统,机械制动制动器可分为常闭式和常开式,2023/1/10,5.5 制动系统,机械制动按制动钳的结构形式区分固定钳式,2023/1/10,5.5 制动系统,机械制动按制动钳的结构形式区分滑动钳式,2023/1/10,5.5 制动系统,机械制动按制动钳的结构形式区分摆动钳式,2023/1/10,5.5 制动系统,空气动力制动空气动力制动并不能使风轮完全静止下来，只能使其转速限定在允许的范围内，而定桨距风力机采用的空气动力装置为叶尖扰流器。原理：当转速增加时，叶尖的离心力增大，叶尖扰流器克服液压力的作用脱离叶片主体转动到制动位

28、置叶尖扰流器还可以作为液压系统出现故障的保护装置。,2023/1/10,5.6 变桨系统,变桨距就是使叶片绕其安装轴旋转，改变叶片的桨距角，从而改变风力发电机的气动特性变桨距风力发电机组起动与制动性能好，风能利用系数高，在额定功率点以上输出功率平稳变桨距系统有两种类型：一种是液压变距型，以液体压力驱动执行机构；另外一种是电动变距型，以伺服电机驱动齿轮系实现变距调节功能,2023/1/10,5.6 变桨系统,液压变距型桨距控制器、数码转换器、液压控制单元、执行机构、位移传感器等组成,2023/1/10,5.6 变桨系统,液压变距型液压统一变桨,2023/1/10,5.6 变桨系统,液压变距型液压

29、单独变桨,2023/1/10,5.6 变桨系统,电动变距型,2023/1/10,5.6 变桨系统,电动变距型,2023/1/10,5.7 偏航系统,风力机偏航系统可分为主动偏航和被动偏航功能为跟踪风向的变化，驱动机舱围绕塔架（筒）中心线旋转，使风轮扫掠面与风向保持垂直偏航阻尼器，起作用为在风力机偏航过程中增加阻尼，使机舱转动过程中更加平稳,2023/1/10,5.7 偏航系统,被动偏航被动偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式分类尾翼偏航侧轮偏航下风向偏航,2023/1/10,5.7 偏航系统,被动偏航尾翼偏航,2023/1/10,5.7 偏航系统,被动偏航侧轮偏航,20

30、23/1/10,5.7 偏航系统,被动偏航下风向偏航下风型风力机风轮能自然地对准风向阻尼器作用。不断变化的风向易使风轮左右摇摆，因而需要加装阻尼器，就是在随风转动的机舱下面的转盘上设置2对或3对对称的橡胶或尼龙摩擦块，摩擦块由可调弹簧压在转盘的圆板的上下外圆面上，摩擦块支座固定在塔架（筒）上,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航偏航系统是一个随动系统，当风向与风轮轴线偏离一个角度时，控制系统经过一段时间的确认后，会控制偏航电动机将风轮调整到与风向一致的方位由电动机、减速器、偏航齿轮、偏航轴承系统、偏航制动器、偏航计数器、偏航液压回路和扭缆保护装置等部分组成,2023/1/10,5.7

31、 偏航系统,主动偏航,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航技术要求,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航技术要求电缆为保证机组悬垂部分电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂失效，必须使电缆有足够的悬垂量，在设计上要采用冗余设计阻尼从稳定性考虑，力矩的大小根据机舱和风轮质量的惯性力矩来确定，其原则为确保风力发电机组在偏航时动作平稳顺畅而不产生振动,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航技术要求解缆和纽缆保护偏航系统的偏航动作会导致机舱和塔架（筒）之间的连接电缆发生纽绞，所以在

32、偏航系统中应设置与方向有关的计数装置或类似的程序对电缆的纽绞程度进行检测解缆结束后，故障信号消除，控制器自动复位,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航技术要求偏航计数器用来记录偏航系统所运转的圈数，当偏航圈数达到计数器的设定条件时，则触发自动解缆动作，机组进行自动解缆并复位。,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航技术要求偏航制动器为避免因振荡的风向变化而引起偏航轮齿产生交变载荷，应采用偏航制动器（或称偏航阻尼器）来吸收微小自由偏转振荡，防止偏航齿轮的交变应力引起轮齿过早损伤。,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航技术要求偏航液压系统液压装置的作用是拖动偏航制动器松

33、开或锁紧连接管路连接组件应通过试验保证偏航系统所要求的密封和承受工作中出现的动载荷。,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航偏航系统的结构偏航轴承齿轮：内齿形式或外齿形式,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航偏航系统的结构,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航偏航系统的结构偏航驱动偏航驱动用在对风、解缆时，驱动机舱相对于塔筒旋转。偏航制动偏航制动的功能是使偏航停止，同时可以设置偏航力矩的阻尼力矩，以使机舱平稳转动。,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航偏航系统控制偏航控制的硬件,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航偏航系统控制偏航控制软件,202

34、3/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航偏航系统控制偏航控制软件自动偏航功能：连续3min时间内检测风向情况，若风向确定，同时机舱不处与对风位置手动偏航功能：顶部机舱控制、面板控制和远程控制偏航自动解缆功能：偏航控制器通过检测偏航角度、偏航时间及偏航传感器，使发生扭转的电缆自动解开的控制过程。,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航偏航系统控制偏航控制软件90侧风功能：在风轮过速或遭遇切出风速以上的大风时，控制系统为了保证风力发电机组的安全，控制系统对机舱进行90侧风偏航处理,2023/1/10,5.7 偏航系统,主动偏航偏航系统控制偏航传感器,2023/1/10,5.7 偏航系统,主

35、动偏航偏航系统控制偏航方向传感器,2023/1/10,5.8 安全保护系统,风电机组安全保护系统设计保护系统分为三个保护等级第一级为正常保护等级风电机组执行正常停机程序第二级为快速保护等级系统执行快速停机程序第三级为紧急保护等级系统启动紧急停机程序系统不能自启动，必须进行手动复位,2023/1/10,5.8 安全保护系统,风电机组安全保护系统设计保护系统分为三个保护等级,2023/1/10,5.8 安全保护系统,安全链系统独立于计算机系统的软硬件保护措施，在设计中采用反逻辑设计，即将可能对风力机组造成严重损害的故障节点串联成一个回路。一旦其中一个节点动作，将引起整条回路断电，机组进入紧急停机过

36、程，并使主控系统和变流系统处于闭锁状态。,2023/1/10,5.8 安全保护系统,安全链系统设计原则发生故障，或运行参数超过极限值而出现危险情况，或控制系统失效，风电机组不能保持在它的正常运行范围内失效安全为原则独立于控制系统,2023/1/10,5.8 安全保护系统,安全链系统安全保护的内容超速保护。超过额定转速的110%正常停机。电网保护。风力机离开电网将无法工作，执行紧急停机程序。电气保护。过电压保护、感应瞬时保护、机械装置保护、控制器保护。,2023/1/10,5.8 安全保护系统,安全链系统安全保护的内容,2023/1/10,5.8 安全保护系统,接地保护接地：电气设备的任何部分与

37、土壤间作良好的电气连接。接地体：与土壤直接接触的金属体。接地装置：连接接地体与电气设备之间的金属导线称为接地线，接地线和接地体合称为接地装置。,2023/1/10,5.8 安全保护系统,接地保护工作接地：为了保证电气设备的安全运行，将电气设备的一点接地。工作接地的作用是降低人体的接触电压，迅速切断故障设备，降低电气设备和电力线路设计的绝缘水平。保护接地：为了防止由于绝缘损坏而造成触电危险，把电气设备不带电的金属外壳、控制板接地。,2023/1/10,5.8 安全保护系统,接地保护一般原则保证人身和设备安全自然接地体总的接地体，接地电阻要以其中要求最小的电阻为准设置操作和维护电气设备用的绝缘台3

38、80/220V低压电网的中性点必须直接接地迅速自动切除,2023/1/10,5.8 安全保护系统,接地保护一般原则避雷线和被保护体共同接地避雷线与管形防雷器共同接地接地线圆钢直径为10mm，扁钢为25mm4mm电气设备的外壳进行保护接零,2023/1/10,5.8 安全保护系统,接地保护接地方式人工接地体和自然接地体埋设时接地体深度不小于0.6m，垂直接地体长度应不小于2.5m，埋入后周围要用新土夯实,2023/1/10,5.8 安全保护系统,接地保护,2023/1/10,5.8 安全保护系统,避雷系统叶片防雷,2023/1/10,5.8 安全保护系统,避雷系统机舱防雷需要在机舱尾部设立避雷针

39、，并与机架紧密连接电控系统防雷目的：降低干扰第一级作为泄流环节，主要用于旁路泄放暂态大电流，将大部分暂态能量释放掉第二级作为钳位环节，将暂态过电压限制到被保护电子设备可以耐受的水平。,2023/1/10,5.8 安全保护系统,避雷系统接地保护风电机组的接地系统不能满足接地电阻须小于4机组接地网的连接通过电缆的屏蔽层来实现机组接地网间敷设金属导体,2023/1/10,5.8 安全保护系统,避雷系统系统构成要素直击雷、雷电感应、雷电波接闪器独立避雷针。架空避雷线或架空避雷网。直接装设在风力机上避雷针、避雷带或避雷网引下导线接地装置,2023/1/10,5.8 安全保护系统,避雷系统系统构成要素,2

40、023/1/10,5.8 安全保护系统,避雷系统部件防雷措施叶片防雷,2023/1/10,5.8 安全保护系统,避雷系统部件防雷措施轴承防雷方法：在轴承前端设置一条与其并行的低阻通道，对于沿轴传来的雷电，用导体滑环、铜质电刷和放电器等进行分流机舱及其内各部件防雷机舱尾部设立避雷针舱罩表面布置金属带和金属网,2023/1/10,5.8 安全保护系统,避雷系统部件防雷措施电气控制系统防雷电气柜的屏蔽压敏电阻或暂态抑制二极管供电电源系统的防雷保护第1级使用雷击电涌保护器第2级使用电涌保护器第3级使用终端设备保护器。,2023/1/10,5.8 安全保护系统,避雷系统部件防雷措施电气控制系统防雷测控线

41、的保护地基防雷接地体,2023/1/10,5.9 发电设备,发电系统的构成,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机异步发电机优点：结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠及重量轻、成本低缺点：具备有功功率的调节能力，不具备无功功率的调节能力,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机异步发电机绕线型工作状态当转子的转速小于同步转速时（nn1）电机中的电磁转矩为制动转矩，电机从外部吸收无功功率建立磁场，风力机将机械能转化为电能。,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机异步发电机绕线型定桨距并网运行的双速异步风力发电机,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机异步发电机绕线型定桨

42、距并网运行的双速异步风力发电机采用两台定子绕组极对数不同的异步电机。在一台电机的定子上放置两套极对数不同的相互独立的绕组，即是双绕组的双速电机。在一台电机的定子上仅安置一套绕组，靠改变绕组的连接方式获得不同的极对数。即所谓的单绕组双速电机。,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机异步发电机绕线型并网运行的转差可调的异步风力发电机通过由电力电子器件组成的控制系统调节绕线转子回路的串接电阻实现的。,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机异步发电机笼型笼型由定子和转子组成。定子由铁心和定子（励磁）绕组组成。转子铁心由硅钢片叠成，槽中嵌入金属导条。铁心两端用铝或铜端环将导条短接，转子不需要

43、外加励磁，没有集电环和电刷。,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机同步发电机优点：效率高，可向电网或负载提供无功功率，频率稳定，电能质量高缺点：交流变直流，需励磁机；与电网频率保持同步，需调速机构,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机同步发电机恒速恒频方式运行的并网同步风力发电机组成：定子（定子铁心和三相定子绕组）、转子（转子铁心和转子绕组（励磁）、集电环和转子轴分类：凸极式和隐极式两种,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机同步发电机恒速恒频方式运行的并网同步风力发电机,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机同步发电机变速恒频方式运行的并网同步风力发电机取消齿轮箱

44、的变速恒频运行方式风力机则不需要调速机构，风力机及发电机的转速随风速变化作变速运行，通过变流器保证输出的电能频率等于电网频率,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机同步发电机变速恒频方式运行的并网同步风力发电机带有齿轮箱的变速恒频运行方式,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机双馈式异步发电机特点：电机转子通过集电环与变频器（双向四象限变流器）连接，交流励磁随风速变速运行，定子可以发出和电网频率一致的电能可以实现转速、有功功率、无功功率、并网的复杂控制。,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机双馈式异步发电机特点：在一定工况下，转子也向电网馈送电能，与变桨距风力机组成的机组可

45、以实现低于额定风速下的最大风能捕获及高于额定功率的恒定功率调节,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机双馈式异步发电机结构及特点定、转子（带有集电环和电刷）两套绕组带有集电环和电刷既可以输入电能，也可以输出电能幅值、频率、相位、相序均可调节变流器（AC-AC，AC-DC-AC，正弦波脉宽调制双向变流器）,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机双馈式异步发电机结构及特点,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机双馈式异步发电机工作频率运行时的功率 为定子输出的电能（有用功率）为转子输出/输入的功率（无功功率）,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机双馈式异步发电机双馈发电机

46、在四象限运行过程中的能流关系为转子运行在亚同步的电动状态（1s0）。电动运行状态下，电磁转矩为拖动转矩，机械功率由电机输出给机械负载，转差功率回馈给转子外界电源。转子运行于亚同步的定子回馈制动状态（1s0）。电磁功率由定子回馈给电网，机械功率由风力机输入电机，电磁转矩为制动性转矩。,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机双馈式异步发电机双馈发电机在四象限运行过程中的能流关系为转子运行于与超同步速的电动状态（s0）。电磁功率由定子输给电机，机械功率由电机输给负载，转差功率由电网输给负载，电磁转矩为拖动转矩。,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机双馈式异步发电机双馈发电机在四象限运行

47、过程中的能流关系为转子运行于与超同步速的电动状态（s0）。电磁功率由定子输给电机，机械功率由电机输给负载，转差功率由电网输给负载，电磁转矩为拖动转矩。,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机双馈式异步发电机系统由一台带集电环的绕线转子异步发电机和变流器组成，变流器有AC-AC变流器、AC-DC-AC变流器等。,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机双馈式异步发电机,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机双馈式异步发电机并网方式,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机直驱型发电机,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机直驱型发电机特点转速n与极对数p及交流电的频率f

48、有固定的关系定子内径Di与发电机的极数2p及极距成正比，故定子直径较大,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机直驱型发电机特点无励磁绕组的铜损耗，发电机的效率高。转子上无集电环，运行更为可靠变流器容量大、成本高,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机直驱型发电机结构形式,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机直驱型发电机结构形式,2023/1/10,5.9 发电设备,发电机直驱型发电机拓扑结构图,2023/1/10,5.9 发电设备,变压器工作原理两个绕组中一个接到交流电源，称为一次绕组，简称一次侧。另一个接到负载，称为二次绕组，简称二次侧。原理：一次、二次电压决定于一次二次

49、绕组匝数之比,2023/1/10,5.9 发电设备,变压器工作原理分类电力变压器（220kV超高压，35110kV中压，10kV配电变压器）特种变压器（电炉、整流）仪用互感器（电压、电流互感器）冷却方式油浸式变压器和干式变压器,2023/1/10,5.9 发电设备,变压器工作原理结构,2023/1/10,5.9 发电设备,开关电器分类低压刀开关、接触器、高压负荷开关：正常工作下开端或闭合正常工作电流。熔断器：开断过负荷电流或短路电源高压隔离开关：检修时隔离电源。自动分断器：预定的记忆时间内根据选定的计数次数在无电流的瞬间自动分段故障电路。,2023/1/10,5.9 发电设备,开关电器分类高压

50、短路器、低压空气短路：开断或闭合正常工作电流，或过负荷电流或短路电流。具有灭弧装置,2023/1/10,5.9 发电设备,开关电器分类高压短路器、低压空气短路：开断或闭合正常工作电流，或过负荷电流或短路电流。具有灭弧装置,2023/1/10,5.9 发电设备,开关电器真空断路器真空灭弧室,2023/1/10,5.9 发电设备,开关电器真空断路器断路器的结构分装式、固定式、手车式三种结构。用途以真空作为灭弧和绝缘介质的断路器，多用于1035kV的配电系统中,2023/1/10,5.9 发电设备,开关电器交流接触器用途：接通或断开电动机或其他设备的主电路结构主触头：电流较大，接在电动机主电路辅助触