风力发电机组安全保护系统

风力发电机组保护系统

在方案设计阶段，应在风力发电机组的系统方案框架内建立其运行管理，以使系统运行最佳化，并且保证万一发生故障时，仍能使风力发电机组保持在安全状态。

通常，风力发电机组的运行管理由控制系统执行。气程序逻辑应保证风力发电机组在规定的条件下能有效、安全和可靠地运行。

风力发电机组的安全方案由保护系统执行。安全方案应考虑像许用超转速度、减速力矩、短路力矩、允许的振动等有关使用值范围以及随即故障、操作失误等不安全因素。下图表示了控制系统和保护系统的相互关系。

1、过速保护系统：

此风机过速保护系统包括硬件过速和软件过速

硬件过速是在风机控制柜中设有过速继电器WP2035，它的整定值跟低速轴前端得脉冲信号紧密联系，如果前端脉冲信号为8那么它的整定值为0404（4.0HZ/4S 平均）如果前端脉冲信号为4那么它的整定值为0208（2HZ/8S ）。在调试的过程中为了测试过速继电器，继电器的设置必须降到0.5HZ 。随后，风机通过手动变桨调节转速。当转速达到了0.5HZ ，安 与 安全相关的运行数据 转速1 转速2 主电网故障 发电机短路 振动 应急关车 控制系统的操作 保护系统 刹车系统 2

其他

运行

数

据 功率

风速 发电机温度监控 刹车设备的状态

电缆扭绞 风向 频率和电压

机械零部件故障 保护系统 刹车系统 1

全链开启并且释放状态吗“过速继电器”。测试后，过速继电器一定要再次设置到4HZ，平均=4。

软件过速是在控制系统中设有故障逻辑控制。如果风大于1290rpm时风机就会通过软件报312、315故障导致风机停机、安全链断开桨叶变为顺桨位置。在调试的过程中测试WP3100的过速1，在“参数运行控制器”下：状态315设置为300RPM，手动变桨调节风机的速度，当风机的转速达到300RPM/Min时风机会风机过速1故障而停机。

风机过速保护系统是风机安全设计中考虑要最全面的安全系统，所以如果风机真过速硬件过速和软件过速都必须要动作导致安全链断开来保护风机。

2、主电网保护

从箱变到风机是由三相五线制240平方和185平方的电缆连接而成。下面是对主电网的要求，如果有一项没有达到要求值风机就会因报电网故障而停机。

a、L1-L2-L3三相的相位为120°±6°

b、L1-L2-L3三相电流对称，<或>50A 延时时间为0.8S

c、L1-L2-L3三相电压对称，最大值为690V*1.08，最小值为690V*0.94，延时的时间为5*20S

d、电网的频率为50HZ±1HZ，延时的时间为5*20S

e、电网的最大电流为2000A

3、发电机短路保护

发电机是风力发电机组的重要组成部分，然而发电机的短路保护也是风机设计的重要组成部分。它由一个总的短路保护器控制。主要的保护功能有以下几点：

a．过电压保护

系统运行中，不管并网以否当发电机电压连续高于设定过压保护值690*（1+2%）V一定时间（0.05S）时，保护器判为“过压”故障。保护器都发出常规“跳闸”命令，“故障” 继电器动作，同时发出常规告警信号（断续蜂鸣告警声、故障指示灯亮），数码显示自动切到电压值显示状态，实时显示此时的电压值，同时电压指示灯闪烁。延时（参数12）设定的一段时间后，如发电机电压恢复正常，则解除告警信号，继电器断开，退出故障状态。

注意：任何故障状态都可以人工提前退出，按一下《参数》键（即使没有进入参数状态也一样）几秒后即退出故障状态，用《增》、《减》键可以解除蜂鸣告警声，但不能提前退出故障状态。

b．过电流保护

并网运行中，发电机三相电流中最大一相电流连续大于设定过流设定值2500A （110%～150%Ie）一定时间（0.06S）时，保护器判为“过流”故障，发常规“跳闸”命令和常规告警信号，“故障” 继电器动作。数码显示自动切到电流值显示状态，显示跳闸时刻的电流值，同时电流指示灯闪烁。延时设定的一段时间后，自动解除告警信号，退出故障状态。同样可以人工提前退出故障状态。过流保护也是反时限控制，在设定的过流延时跳闸时间的基础上，保护器根据“温升相等”原则自动修改过流动作时间，过流越大，则保护动作也越快。

c．过速保护（飞车保护）

过速（飞车）保护同样分“并网”前和“并网”后，“并网”前过速我们通常叫“飞车”，在系统甩负荷以及保护跳闸后,原动机能量来不及关小，发电机可能出现飞车现象。“并网”前当本保护器确认发电机频率（转速）超过设定值（51.0HZ～75.0HZ）时判为“飞车”故障，发常规告警信号，同时“故障” 继电器动作（不是用来“跳闸”，而是用来向

外界报警）。

“并网”后，在某些小型电网，发电机转速可能不稳定，当发电机转速大于过速设定值（50.5HZ～55.0HZ）时保护器判为“过速” 故障，发常规“跳闸”命令和常规告警信号。故障其它处理与“并网”后“低速” 故障处理一样。

d．欠压保护

发电机电压连续低于设定欠压保护值时，保护器判为“欠压”状态。并网前“故障”继电器不动作，但发出常规告警信号，在没有其它故障时，数码显示自动切到电压值显示状态，电压指示灯闪烁。发电机电压正常后，自动退出故障状态。并网后，如果参数01选择为欠压需要跳闸（LUYY）时，那么欠压象过压一样处理，发常规“跳闸”命令和常规告警信号，进入故障状态。如果参数01选择为欠压不需要跳闸（LUNO）时，那么欠压保护跟并网前一样仅发出常规告警信号。另外欠压保护可以关闭，当欠压设定选择低于额定电压690V的50%时（49%）关闭此功能。

e．过载保护

并网运行中，发电机三相电流中最大一相电流连续大于过载设定值2500A延时0.05时，保护器判为“过载”故障，过载继电器动作同时发出常规告警信号，通知现场人员发电机过载了，数码显示自动切到电流值显示状态，同时电流指示灯闪烁。当参数02选择为过载不需要跳闸（LLNO）时，“故障”继电器不动作。

f．短路保护

当发电机三相电流中最大一相电流达到短路设定值2500A时，保护器判为短路故障，故障继电器立即动作，其它处理与过流故障类似。注意电流显示值为跳闸前的电流值。

g．低速保护

“并网”前，低速不保护。“并网”后，在某些小型电网，发电机转速可能不稳定，当发电机转速小于低速设定值（45.0HZ～49.5HZ）时保护器判为“低速” 故障，发常规“跳闸”命令和常规告警信号，“故障” 继电器动作。数码显示自动切到频率值显示状态，实时显示当时的频率值，同时频率指示灯闪烁，延时设定的一段时间后，如果发电机没有转为“飞车”则自动退出故障状态。同样可以人工提前退出故障状态。低速保护功能可以选择参数03为取消低速保护（Fd--）去除。

4、振动保护系统

所有的机械运动都会有振动，风机也是如此。在上海电气的1.25WM风机里面专门的装有WP4084振动传感器。在调试期间，应检查振动开关的弹簧线上的平衡块安装在顶部右侧，在所以的叶片都驱动至88度位置拨动振动开关，导致安全链断开从而风机停机。在风机控制器WP4084通道1的值≧0.060G时风机会报警，延时25S，如果超过这个值和时间就会报警。如果WP4084通道1的值显示≧0.090G，延时10S，那么风机就会因振动过大而停机。

5、紧急停机保护

紧急停机保护顾名思义是由紧停开关来控制的，在此上海电气1.25MW风力发电机组机舱和塔底都设有紧停开关。紧停的作用就是派在风机发生特大事故的时候用，当拍下紧停开关后8±2S风机立马停机。

6、功率

当功率高于风机额定值1350*（1+5%）时，风机也会自动停机。