风力发电机电气图
风力发电机组PLC系统.
(3) 把结果送到输出端。
(4) 响应各种外部设备的请求。 2. 存储器 RAM:存储各种暂存数据、中间结果、用户正调
试的程序。
ROM:存放监控程序和用户已调试好的程序。
3. 输入、输出接口:采用光电隔离,实现了PLC的内 部电路与外部电路的电气隔离,减小了电磁干扰。 输入接口作用:将按钮、行程开关或传感器等产 生的信号,转换成数字信号送入主机。 输出接口作用:将主机向外输出的信号转换成可 以驱动外部执行电路的信号,以便控制接触 器线圈等电器通断电;另外输出电路也使计 算机与外部强电隔离。 输出三种形式:继电器 -- 低速大功率 可控硅 -- 高速大功率 晶体管 -- 高速小功率
风力发电机组的PLC系 统
风力发电机组PLC系统介绍
概述 风力发电机组配备的电控系统以可编程控制器为 核心,控制电路是由PLC中央控制器及其功能扩展模 块组成。主要实现风力发电机正常运行控制、机组的 安全保护、故障检测及处理、运行参数的设定、数据 记录显示以及人工操作,配备有多种通讯接口,能够 实现就地通讯和远程通讯。
3. 内存容量。
4. 指令条数。
5. 内部寄存器数目。
6. 高功能模块。
优点
1. 抗干扰、可靠性高。 2. 模块化组合式结构,使用灵活方便。
3. 编程简单,便于普及。
4. 可进行在线修改。
5. 网络通讯功能,便于实现分散式测控系统。
6. 与传统的控制方式比较,线路简单。
应用
1. 用于开关逻辑控制。 2. 用于机加工数字控制。 3. 用于闭环过程控制。
风力发电机组控制结构图
控制器的配置
控制系统硬件分别安装在三个不同部分: 机舱控制,安装在机舱内 地面控制,安装在塔架底部 轮毂控制,安装在轮毂内部
风力发电机分类及特点分析
齿轮箱
DFIG
电网
转子侧 变换器
网侧 变换器
双馈式变速恒频风力发电系统结构框图
电气工程与自动化学院
第三章 风力发电
3)运动部件少,由磨损等引起的 故障率很低,可靠性高。
4)采用全功率逆变器联网,并网、 解列方便。
5)采用全功率逆变器输出功率完 全可控,如果是永磁发电机则 可独立于电网运行。
缺点是: 由于直驱型风力发电机组 没有齿轮箱,低速风轮直接 与发电机相连接,各种有害 冲击载荷也全部由发电机系 统承受,对发电机要求很高。 同时,为了提高发电效率, 发电机的极数非常大,通常 在100极左右,发电机的结构 变得非常复杂,体积庞大, 需要进行整机吊装维护。
风力发电机分类及特点
李少龙
第三章 风力发电
课件
2020/3/3
了解风力发电机的分类 双馈式和直驱式风力发电机介绍
电气工程与自动化学院
第三章
课件
按照风轮形式分类
风力发电
2020/3/3
(1)垂直轴风力发电机组
垂直轴风轮按形成转矩的机理分为阻力型和升力型。 阻力型的气动力效率远小于升力型,故当今大型并网型垂 直轴风力机的风轮全部为升力型。
直驱式风力发电系统大多都使用永磁同步发电机发电,无需励磁 控制,电机运行速度范围宽、电机功率密度高、体积小。随着永磁 材料价格的持续下降、永磁材料性能的提高以及新的永磁材料的出 现,在大、中、小功率、高可靠性、宽变速范围的发电系统中应用 的越来越广泛。
《风电场电气部分》课件
风电场分类
01
02
03
陆上风电场
指在陆地上的风电场,一 般规模较大,风能资源丰 富。
海上风电场
指在海洋上的风电场,一 般规模较大,风能资源丰 富,但建设难度较大。
山地风电场
指在山地区域内的风电场 ,一般规模较小,风能资 源丰富,但建设难度较大 。
风电场发展历程
起步阶段
20世纪80年代初,我国开 始探索风电场建设,主要 集中在沿海地区。
升压站的运行管理对于保障风 电场的电力输出和电网稳定性 具有重要意义。
03
风电场电气系统运行
风力发电机组运行原理
风能转换
风力发电机组利用风能驱动涡轮 旋转,通过变速齿轮箱将动力传 递到发电机,从而将机械能转换
为电能。
发电原理
发电机通过电磁感应原理将机械能 转换为电能,产生的三相交流电通 过整流和逆变转换为直流电,供给 风电场的负荷。
定期检查集电线路的导线、绝缘子和杆塔等 部件,确保其正常运行。
集电线路检修
对集电线路进行全面的检查和维修,解决潜 在问题。
集电线路加固
对于存在安全隐患的集电线路,采取加固措 施,提高其稳定性。
集电线路更换
当集电线路的部件损坏或老化时,及时更换 。
升压站维护与检修
01
升压站维护
定期检查升压站的各设备,确保其 正常运行。
具有重要意义。
在风电场的建设和管理过程中,需要对集电线路进行 定期巡检和维护,以确保其正常运行。
集电线路是风电场中用于汇集和传输电能的线 路。
集电线路的设计需要考虑线路的电压等级、电流 大小、传输距离和环境条件等因素。
升压站
升压站是风电场中用于升高电 压和汇集电能的场所。
金风771500风力发电机组电控系统电气接线图(主控柜)-北京官厅
配电回路(230VAC UPS)
设 计: 校 对:
J
JSDK2007 V5
审 核: 批 准:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
A
400V 50Hz L1 400V 50Hz L2 400V 50Hz L3
3N
6.1 6.1 6.1
6.1 B
C
D
E
F
PE 6.1
G
H
I
工程名称: 金风77/1500kW风力机组
柜
柜
体
体
接
电
I
地
源
金风科技
J
1
2
3
4
5
变压器回路
JSDK2007 V2
6
7
8
400 V AC 母 线
设 计:
校 对:
审 核:
批 准:
9
10
400V 50Hz L1
3.1
400V 50Hz L2
3.1
400V 50Hz L3
3.1
3N
3.1
400V 50Hz L1 400V 50Hz L2 400V 50Hz L3 2N PE
11
12
13
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
A
2.10 2.10 2.10
B
400V 50Hz L1 400V 50Hz L2 400V 50Hz L3
A
400V 50Hz L1 400V 50Hz L2 400V 50Hz L3
风力发电机结构图
• 提高风力发电机的转换效率,降低成本 • 发展大型化、高效化的风力发电机 • 加强风力发电机的智能化和自适应控制技术
发展方向
• 海上风力发电:利用海上风能资源,建设大型海上风力发电场 • 分布式风力发电:在分散地区建设小型风力发电系统,为电网提供电力支持 • 风能储存技术:研究风能储存设备,实现风能的连续稳定输出
控制系统的作用
• 控制风力发电机的启动、停止和运行 • 保证风力发电机在各种风速下的安全运行 • 实现风力发电机的最大功率输出
控制系统的组成
• 主控制器:负责整个控制系统的管理和协调 • 速度控制器:控制风轮的转速,实现最佳风能转换效率 • 电压控制器:控制发电机的输出电压,保证稳定并网 • 并网控制器:负责风力发电机与电网的并网和脱网
02
风力发电机的主要组成部分
塔筒的结构设计与功能
塔筒的结构设计
• 塔筒为圆柱形或圆锥形结构,高度一般为30-80米 • 塔筒材质一般为钢结构,内壁涂有防腐层 • 塔筒底部设有基础,与地基连接
塔筒的功能
• 支撑风轮和发电机组的重量 • 保证风力发电机在各种风速下的稳定性 • 便于安装和维护
风轮的结构设计与功能
风力发电机的发展前景与挑战
发展前景
• 风力发电机作为一种可再生能源,具有广阔的发展前景 • 随着技术进步和成本降低,风力发电将在全球能源结构 中占据越来越重要的地位
挑战
• 风力发电机的并网和稳定性问题仍需解决 • 风力发电机的噪音和视觉污染问题需要关注 • 风力发电机的技术创新和市场推广仍需加强
CREATE TOGETHER
风力发电机的应用领域与市场需求
应用领域
• 风力发电:为电网提供电力支持 • 风力提水:利用风力驱动水泵,进行农田灌溉和工业生 产 • 风力热泵:利用风力驱动热泵,提供热水和供暖
风电场电气工程 第2章 风电场电气部分的构成和主接线方式讲解
风电场电气部分的构成和主接线方式
六、 双母线分段 当220kV进出线回路甚多时,为了减少母线故障时候的停电 范围,需要对双母线进行分段 S1 S2
提高了供电可靠性和灵活性, 但是其增加了断路器的投资
风电场电气系统
WL1
WL2
WL3
WL4
风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.3.1 电气主接线的分类
无汇流母线的主接线 无汇流母线的接线形式使用开关电器较少,占地面积小,但 只适用于进出线回路少,不再扩建和发展的发电厂或变电站。 无汇流母线的接线形式包括:单元接线、桥形接线、角形接 线、变压器-线路单元接线等。
风电场电气系统
S
WL1
WL2 WL3 WL4
风电场电气系统
优点是:接线简单清晰、设备少、操作 简单、便于扩建和采用成套配电装置 缺点:单母线的可靠性较低 单母线接线适用于电源数目较少、容量 较小的场合: (1) 6~10kV配电装置的出线回路不超 过5回。 (2) 35~63kV配电装置的出线回路数不 超过3回。 (3) 110~220kV配电装置的出线回路 不超过2回。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
发电厂主接线设计的基本要求有三点: 一、可靠性 供电可靠性是电力生产的基本要求,在主接线设计中可以下 几方面加以考虑: 任一断路器检修时,尽量不会影响其所在回路供电; 断路器或母线故障及母线检修时,尽量减少停运回路数和停 运时间,并保证对一级负荷及全部二级负荷或大部分二级负 荷的供电; 尽量减小发电厂、变电所全部停电的可能性。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
风力发电系统 ppt课件
29
5.2 同步电机发电原理
发电机: 形式 四极(p=2)双馈异步发电机 额定出力 1560kW 转速(rpm) 1000~1800+11% 额定电压 690V 保护等级 IP54;空-空冷却器
变频器: 形式 IGBT,脉宽调制变频器 额定功率 300kW(1/3-1/4机组功率)
变频器生厂商:ABB;爱默 生;施耐德;西门子
发电机
偏航驱动
机架
塔筒
主控柜
16
2)风轮系统 叶片
3叶片
叶片 面积
叶尖 速比
实度
高速 运行
低启动 速度
变桨系统
0°
变桨控 制
90 °
启动 3,11,25
停机
轮毂及轮毂罩
自动润滑系统
轴承和齿轮
最佳 功率
17
2.1变桨系统
偏航驱动
机架
塔筒
主控柜
18
变桨系统的构成
1.变桨轴承 3套 2.自动润滑系统 1套 3.变桨齿轮葙 3套 4.变桨电气 1套 包括:变桨控制箱 1套
sPem
变流器
P2 n n1
DFIG Pem
s Pem
变流器
1 s Pem
电网
(a)亚同步运行状态
(b)超同步运行状态
(a)亚同步运行状态:n< n 1 ,转差率s>0,频率 f 2 转子电流产生的旋转磁场
转速与转子转速方向相同。 励磁变流器向发电机提供交流励磁,定子发电给
电网。
(b)超同步运行状态: n< n 1 ,转差率s<0,频率 f 2 转子电流产生的旋转磁场
一般可把电力电子换流器和风力发 电机看作一个整体,这样风电机组的接 线大都采用单元接线。
风力发电的基本原理
1 引言风是最常见的自然现象之一,是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”,流动空气具有的动能称之为风能。
因此,风能是一种广义的太阳能。
据世界气象组织(WMO )和中国气象局气象科学研究院分析,地球上可利用的风能资源为200亿kW ,是地球上可利用水能的20倍。
中国陆地10m 高度层可利用的风能为2.53亿kW ,海上可利用的风能是陆地上的3倍,50m 高度层可利用的风能是10m 高度层的2倍,风能资源非常丰富。
风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一。
风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水,而且还有风力致热、风帆助航等。
因此,开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力,从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。
在本文中,将对风力发电技术的基本原理和发电机的发展方向进行论述。
1.1 温度、大气压力和空气密度通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压,由下式计算出空气密度。
101325)273(99.352h t +=ρ (1) 式中的ρ是空气密度,H 是当地大气压力,T 是温度(单位是摄氏度)。
从空气密度公式可以看出,空气密度的大小与大气压力、温度有关。
1.2 风能的计算公式空气运动具有动能。
风能是指风所具有的动能。
如果风力发电机叶轮的断面面积为A ,则当风速为V 的风流经叶轮时,单位时间风传递给叶轮的风能为(本论文公式中的物理量除特殊情况说明外均采用国际单位)mv p 21=2 (2) 其中:单位时间质量流量m=ρAV ρAV P 21= 3221AV V ρ= (3) 而风能发电机实际转换的有用功率是:321AV C P e m p w ρηη= (4) 式中的W P 是每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能,即风能功率,单位W ,P C 是叶轮的风能利用系数,m η是齿轮箱和传动系统的机械效率,一般为0.80—0.95,直驱式风力发电机为1.0,e η是发电机效率,一般为0.70—0.98,ρ是空气密度,A 是风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,V 是风速。
1.0--金风1.5兆瓦风力发电机组整机介绍
主电缆
电机侧功率单元 网侧功率单元 主断路器
AC
DC DC
DC
AC
620 / 690 V
进线电缆 f = 50 Hz
10 / 35 kV f = 50 Hz
箱式变压器
变流器
变流控制器
开关柜
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
塔架
动
1、蓝色虚线框里表示变流系统 (塔底)
铁芯
绕组
风
• 两套3相绕组互差30度电角 度;由此带来的优势:可以 消去5次、7次谐波电流,提 高发电机效率,降低转矩脉动;
• 自然空气冷却方式:冷空气 通过风道直接吹到散热叠片 上,随着风速增加,机组的输 出功率增加 ,温度随之升高。 而同时风道内冷空气的流量 也会增加,带走更多的热量, 冷却效果好。
四、永磁发电机部分及其轴承
发电机剖面图
定子
轴承
线圈
NdFeB永磁体
铁芯
转子
定轴
➢ 永磁体励磁
非满载状态下效率高 结构紧凑、重量轻
➢ 外转子、内定子结构
磁通密度大, 不会退磁
➢ 被动冷却系统 冷却性能好
➢ 一体化轴承概念 不另外需要轴承
四、永磁发电机部分及其轴承
发电机细部介绍
磁钢
HT43或类似叶 片
87m 5909--6112m2
75/85m
HT46或类似叶 片
93m 6733m2
75/85m
17.3/16.6rpm 9.9m/s
风电场电气二次系统概述(PPT 61页)
§6.接触器 QF
+
-
FU1
FU2
QF
SB1
12 KM
LD R SB2
QF 34
YT
HD R + FU3 KM YC
KM FU4 -
控制小母 熔线 断器
电动合闸回路
绿灯指示 回路
电动跳闸回路
红灯指示 回路
合闸回路
SB1和断路器QF常闭辅助触点(1、2之间)、合闸接触 器KM的线圈形成合闸回路;SB2和断路器QF常开辅助触点 (3、4之间)、跳闸线圈YT形成跳闸回路。
对一次设备的工作进行监测、控制、调节、 保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产 指挥信号所需的低压电气设备,称为二次设备, 如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。
二次设备与二次回路
一次 设备
生产,输送,分 配,消耗电能
的设备
电力 系统
电气 设备
二次 设备
对一次设备进行 监测,控制,调节 和保护的电气设
控制按钮
常开(动合)按钮
SB
电路符号
常闭(动断)按钮
SB
电路符号
复合按钮
SB
电路符号
§10. 成套保护装置和测控装置 成套式的保护装置,即将保护元件、控制元件等集中于单一装置中,装设
于保护、测控屏柜中提供给用户使用。 用户只需要使用电缆将保护、测控屏柜和其他屏柜及断路器等设备连接起来就
完成了二次回路的构建。
BM+ KM1+ KM2+ KM3+
KA
2
1
风力发电场电气设计PPT
-24-
主要电气设备选型
风电场升压站主要电气设备选择 主变压器:采用三相有载调压双绕组变压器;
SZ10-50000/110 。
220kV设备:采用GIS设备,额定电流2000A,开断电流 为31.5kA,关合电流为80kA 。
35kV设备:采用铠装式金属封闭开关柜,额定电流 2000/1250/630A,开断电流为31.5kA ,峰值耐受电流为80kA。
直驱型风力发电系统
-9-
风力发电机组简介
风力发电机组相关部件 ➢风力发电机的主要部件有:风机叶片、发电机、齿轮箱、控制器、 变流器、偏航系统。 ➢其他部件有液压刹车系统、散热器、连轴器、轴承等。 ➢塔架和结构件包括轮毂、主轴、机舱底坐、法兰盘等。 ➢国内为风机厂配套大部件的生产厂数量猛增 ,国产化比例超90%。
风力发电机组简介
双馈变速恒频型风力发电机组
双馈变速恒频型风力发电机组的 风轮叶片桨距角可以调节,同时采用 双馈型发电机,发电机可以变速,并 输出恒频恒压电能。在低于额定风速 时,它通过改变转速和叶片桨距角使 风力发电机组在最佳尖速比下运行, 输出最大的功率,而在高风速时通过 改变叶片桨距角使风力发电机组功率 输出稳定在额定功率。
无功补偿设备:采用SVG设备, 容量为±12Mvar。
站用电: 1台315/400kVA站用变压器。
-25-
主要电气设备选型
两种型式配电装置对比
风电课件基础知识.ppt
ko
风电场和电气部分的基本概念
§1.2 风电场的概念
风电场是在一定的地域范围内由同一单位经营管理的所有风力 发电机组及配套的输变电设备、建筑设施、运行维护人员等共 同组成的集合体。 选择风力资源良好的场地,根据地形条件和主风向,将多台风 力发电机组按照一定的规则排成阵列,组成风力发电机群,并 对电能进行收集和管理,统一送入电网,是建设风电场的基本 思想。
能
用于实现该能量转换过程的成套设备称为风力发电机组。
风机+发电机+调速器
风电场电气系统
ko
风电场和电气部分的基本概念
单台风力发电机组的发电能力是有限的,目前在内陆地区应用 的主流“大型”机组的额定功率为1.5MW和2MW,海上风电机 组的平均单机容量在3 MW左右,最大已达6 MW。
风力发电机组输出的电能经由特定电力线路送给用户或接入电 网。 风力发电机组与电力用户或电网的联系是通过风电场中的电气 部分得以实现的。
一次部分最为重要的是 发电机、变压器、电动机 等实现电能生产和变换的
10kV
10kV
开闭所 10kV
至其它 路灯用 配电站
电动机
加热器
电焊机
电灯
开闭所
风机 泵 空压机 电动葫芦
10kV 10kV 10kV
10kV
常见负荷类型
学校
某商场
380/220V 箱式变电所
10kV 开闭所
10kV 变电站
10kV
电能无法由自然界直接获取,是一种二次能源,那些存在于自然 界可以直接利用的能源被称为一次能源。
电能由电网输送到用户所在地,经降压后分配给最终的用户。
在电能生产到消费之间需要由电能可以传导的路径,由于一定区 域内发电厂和用户的分布非常复杂,因此这一路径自然形成了网 状结构,即所谓的电网,电能由发电厂生产出来以后在电网中根 据其结构按照物理规律自然分配。
风电机组电气元件讲解(原版)
断路器(续)
常开常闭 反馈触电 NO常开 NC常闭
l额定电压(Ue):是指断路器在正常(不间 断的)的情况下工作的电压。 l额定电流(In):是指配有专门的过流脱扣 继电器的断路器在制造厂家规定的环境温 度下所能无限承受的最大电流值。
防雷指示绿色为正常,红色为失效
防雷模块(续)
超速模块
超速模块用于监测风电机组的叶轮转速, 当转速超过设定值后给系统报警断开安全链保 护机组。它的内部配接双通道光电编码器( 雷 奥LE2132每转产生2048个脉冲)来采集脉冲信 号的频率,并换算为转动速度。当某通道被测 转动速度超过设定值时(该值可通过改变模块 接线端子连线来选择)通道继电器(Relay) 断开,风电机组安全链保护动作。同时该模块 两个通道均提供0-10V模拟输出,可连接到主控 制器上 ,用于系统监测、记录等。
用作短路保护,而只能用作过载保
护。
热继电器(续)
热继电器中的关键零件 是热元件,热元件是由 两种热膨胀系数不同的 金属片铆接在一起而制 成的,又叫作双金属片 (铁镍合金)。它受热 后,两片金属皆要膨胀, 但一片膨胀得快,另一 片膨胀的慢,当双金属 片受热时,会出现弯曲 变形,形成一个弧线, 外弧是膨胀的快的金属 片,内弧则是膨胀得慢 的金属片。
热继电器(续)
主 回 路
控制回路
熔断器
熔断器:熔断器是根据电流超 过规定值一定时间后,以其自身产 生的热量使熔体熔化,从而使电路 断开的原理制成的一种电流保护器。 熔断器广泛应用于低压配电系统和 控制系统及用电设备中,作为短路 和过电流保护,是应用最普遍的保 护器件之一。
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熟悉国家统一规定的电力设备的图形符号、 文字符号、数字符号、回路编号规定通则 及相关的国标。了解常见常用的外围电气 图形符号、文字符号、数字符号、回路编 号及国际电工委员会(IEC)规定的通用符号 和物理量符号(相关资料附后)
电路中开关、触点位置均在"平常状态"绘制。 所谓"平常状态"是指开关、继电器线圈在没 有电流通过及无任何外力作用时触点的状 态。通常说的动合、动断触点都指开关电 器在线圈无电、无外力作用时它们是断开 或闭合的,一旦通电或有外力作用时触点 状态随之改变。
原理图应标出下列数据或说明:
1)各电源电路的电压值,极性或频率及相 数。
2)某些元器件的特性(如电阻,电பைடு நூலகம்器的 参数值等);
3)不常用的电器(如位置传感器,手动触 头,电磁阀门或气动阀,定时器等)的操 作方法和功能。
元器件标识
=NS-8K2
颜色简称
bk bn bu gn/ye ye gn gy og pk rd vt wh sh
注意:一定要 拿到正确的电 路图!!!
继续…………
电机主要接线 电缆走线介绍
变桨系统简介 电池测试 偏航系统 偏航系统介绍 液压系统 刹车系统 ??h自动检测 控制系统概述 风机类型比较 通讯
谢谢!
为对一次设备及其电路进行控制、测量、 保护而设计安装的各类电气设备,如测量 仪表、控制开关、继电器、信号装置、自 动装置等称二次设备。表示二次设备之间 连接顺序的电气图称二次回路图。
电气图主要有电路原理图、电路布局图、 安装接线图
本着先看一次电路,再看二次电路,先交 流后直流的顺序,由上而下,由左至右逐 步顺序渐进的原则
电路图读识
电气图纸一般可分为两大类: 一类为电力电气图,它主要是表述电能的
传输、分配和转换,如电网电气图、电厂 电气控制图等。 另一类为电子电气图,它主要表述电子信 息的传递、处理;如电视机电气原理图。
电路图读识
电力电气图分一次回路图、二次回路图。 一次回路图表示一次电气设备(主设备)连接 顺序。一次电气设备主要包括发电机、变 压器、断路器、电动机、电抗器、电力电 缆、电力母线、输电线等。
black brown blue green/yellow yellow green grey orange pink red violet white shield
黑色 棕色 蓝色 黄绿色 黄色 绿色 灰色 桔黄色 粉色 红色 紫色 白色 屏蔽
双列/三列端子排介绍
o upper 顶部 m middle 中间 u bottom 底部