Z82風電機組總體技術(shù)說明情況

Z82風電機組總體技術(shù)說明1湘電Z82/2000技術(shù)優(yōu)勢a)結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠；b)采用直接驅(qū)動，無齒輪箱；c)采用永磁同步發(fā)電機，低發(fā)電機損耗，高效率發(fā)電；d)機艙可提供正壓和過濾空氣，可保護發(fā)電機及葉端控制系統(tǒng)不受鹽風、沙塵的影響；e)采用全功率變頻，上網(wǎng)電源品質(zhì)優(yōu)等；f)設計正常運行壽命20年以上；g)少維護、低保養(yǎng)成本；h)適應性強，可用于陸地，灘涂，近海等強風地域的發(fā)電；i)耐風速最大70m/s；j)最大起吊工件僅重50噸，與1.5MW雙饋型機組相比,最大單件起吊重量約輕30%左右。2關(guān)于直驅(qū)永磁風力發(fā)電機組特性的說明2.1直驅(qū)風機設計概念－變速運行－通過變槳最大限度地利用風能，提高發(fā)電量－風輪直接帶動同步發(fā)電機，無齒輪箱－通過交－直－交轉(zhuǎn)換并網(wǎng)2.2直驅(qū)典型成功案例 德國ENERCON公司自1992年以直驅(qū)技術(shù)作為技術(shù)路線，成功地開發(fā)出E-33(330kW)，E-48(800kW)，E-70(2000kW)，E-82(2000kW)，E-112(4500kW)機型，荷蘭LAGERWEY公司開發(fā)的750kW、ZEPHYROS公司開發(fā)的Z72/1500/2000kW在歐洲、日本、臺灣均已批量供貨，目前運行狀況良好。2004年ENERCON在全球市場份額是18.5%，居世界第三位，并且增長勢頭迅速，直逼排名第一的VESTAS，第二名的GAMESA(VESTAS和GAMESA采用的是同一個變滑差技術(shù))，由此可見，直驅(qū)型風機將逐步成為風力界的首推技術(shù)。2.3湘電Z系列機組與其他直驅(qū)機組技術(shù)比較機組原理圖相同點：變槳變速(直流伺服電機+齒輪傳動減速器)、同步發(fā)電機、內(nèi)轉(zhuǎn)子設計、交直交轉(zhuǎn)換并網(wǎng)、無齒輪箱結(jié)構(gòu)。不同點：a)湘電Z82/2000機組采用荷蘭ZEPHYROS公司(Lagerwey)技術(shù)，永磁同步電機，不需要外部勵磁；b)ENERCON機組采用外部勵磁同步電機；c)湘電Z82采用空冷、正壓(防止潮濕氣體、沙塵進入)，ENERCON采用自然空冷。2.4優(yōu)勢對比勵磁直驅(qū)與永磁直驅(qū)技術(shù)數(shù)據(jù)比較表比較內(nèi)容勵磁直驅(qū)永磁直驅(qū)電機尺寸偏大較小電機重量較重較輕變槳性能可靠可靠散熱較差好效率較低高湘電Z82/2000機組與其他公司的勵磁機組相比，直驅(qū)永磁風力發(fā)電機組的優(yōu)勢為：a)發(fā)電機效率高、變速范圍寬；b)無勵磁損失：電機轉(zhuǎn)子冷卻容易實現(xiàn)，低功率情況下具有較高的效率(電勵磁電機由于需要勵磁電流，其低功率性能會較差)；c)發(fā)電機結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸??；d)永磁電機在電網(wǎng)電壓變化的情況下，能夠保持電壓、電流的穩(wěn)定，同時電機扭矩保持不變，具有扶持電網(wǎng)的能力。從電機效率上來看，永磁電機的效率比雙饋電機效率高3-5%，在40%-80%從電機效率上來看，永磁電機的效率比雙饋電機效率高3-5%，在40%-80%額定功率區(qū)優(yōu)勢更為明顯（見圖1），因此從電機效率上來看，永磁電機的效率是較優(yōu)的。圖1不同型號電機效率對比永磁發(fā)電機具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，體積小，質(zhì)量輕，損耗小，效率高，電機尺寸形狀可靈活多樣等顯著優(yōu)點，它可以實現(xiàn)電勵磁電機難以達到的高性能。同時，國內(nèi)稀土永磁材料貨源充足，永磁電機的技術(shù)也達到了國際先進水平，為今后風機向大功率化、高功能化方向發(fā)展奠定了基礎。2.5湘電永磁同步發(fā)電機永磁體磁性的說明衡量磁性能大小有兩個主要指標，一是磁能積：就是單位體積材料所產(chǎn)生的磁場能量。另一個是磁體的矯頑力；就是把磁體放在一個反向外加磁場中，當外加磁場增加到一定強度時磁體的磁性就會消失，把這個抵抗外加磁場的能力稱為矯頑力。釹鐵硼永磁體是一種儲能材料，可以在一定空間內(nèi)產(chǎn)生恒定磁場。由于其極高的矯頑力和磁能積，特別是在20℃～180℃環(huán)境下相對于其它永磁體的優(yōu)異表現(xiàn)，使得釹鐵硼永磁材料在多種領(lǐng)域特別是現(xiàn)代高科技領(lǐng)域獲得了廣泛應用。永磁材料第一代為鐵氧體永磁材料，用鐵氧體永磁材料制造的同步電動機，歷史比較悠久，缺點是磁能級低，磁場強度小，電機體積較大，容量很難做大，優(yōu)點是價格低廉，起動電流較小。第二代永磁材料采用金屬永磁體，比用鐵氧體永磁材料制成的永磁同步電動機要好。而用第三代稀土永磁材料釹鐵硼制成的永磁同步電動機具有更多的優(yōu)越性，釹鐵硼永磁材料具有很高的磁密度，磁能積大，剩磁高，不易退磁，電動機體積小，效率高，功率因素高，溫度系數(shù)小，調(diào)速精度高，調(diào)速范圍大，輸出特性硬，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，在開環(huán)控制下可取得很好的調(diào)速性能。穩(wěn)定性是永磁材料的重要參數(shù)。影響永磁穩(wěn)定性的外界條件有許多種，其中主要是溫度、時間、外磁場、化學腐蝕、輻射、機械振動或撞擊等因素。對于釹鐵硼永磁材料，我們在使用中最關(guān)心的是溫度穩(wěn)定性、時間穩(wěn)定性、外磁場穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性。我公司通過以下措施保障永磁材料的穩(wěn)定性：1、溫度穩(wěn)定性如果保存在適當?shù)臏囟?、濕度且無強外磁場、輻射和其它影響磁性能因素的環(huán)境下，其磁性能幾乎可以永遠保持下去。解決溫度穩(wěn)定性的辦法是做老化處理，以消除磁體不穩(wěn)定的因素另外，還采用添加某些元素直接提高磁體本身的溫度穩(wěn)定性還嚴格保證電機熱限制曲線和電氣熱保護。從根本上解決了溫度對退磁的影響2、時間穩(wěn)定性時間穩(wěn)定性，是將永磁體放在一定的溫度下長期放置，測量其磁性能隨時間的變化。永磁體充磁飽和后，只是在初始的1～2小時內(nèi)略有下降，其后即使經(jīng)過5～10年磁性能也基本不變。其時間穩(wěn)定性數(shù)值依成分、實驗條件、和尺寸比的不同略有差異。復合添加Co+Dy+Nb的釹鐵硼永磁體，可得到良好的時間穩(wěn)定性。在常溫下復合永磁體Pc=1時，磁通隨時間的變化所發(fā)生的衰減，十年內(nèi)磁通衰減不到1%。在適當?shù)沫h(huán)境中，即使經(jīng)過長時間的使用，磁體的磁性能損失也不會很大。所以在實際應用中，我們往往忽略時間因素對磁性能的影響。3、外磁場穩(wěn)定性

電機用永磁體，在工作過程中氣隙長度和體積是變化的，屬動態(tài)磁路。磁體不但受到溫度變化的影響，而且還受到電樞磁動勢對其反向退磁的影響。由于工作點是在回復線上往返變化，就使得磁體處于循環(huán)退磁狀態(tài)。我們在做電機磁路設計時，不但考慮了溫度變化的影響，還考慮到了動態(tài)退磁的附加影響。4、化學穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性是指永磁材料的抗氧化和耐腐蝕程度。解決釹鐵硼永磁體化學穩(wěn)定性的辦法主要是在永磁體中添加某些合金元素如Co、Ni、Al和Cr等，同時在燒結(jié)工藝中盡量提高密度、減少氣孔。另一種解決化學穩(wěn)定性的辦法是對磁體進行電鍍、化學鍍表面處理（如噴涂、電泳），可使磁體獲得實用的耐腐蝕性能，還加強了電機的機械密封防護，以上措施嚴格杜絕了化學的退磁。在設計發(fā)電機時，通過合理選取發(fā)電機的主要參數(shù)，即使在系統(tǒng)短路情況下，也不會出現(xiàn)足以使發(fā)電機褪磁的過熱和強磁場。我公司永磁同步發(fā)電機的永磁體設計壽命為60年，針對熱退磁、化學退磁和時間退磁等進行嚴格防護；把影響磁穩(wěn)定性的因素全部考慮在設計范圍之內(nèi)，完全可以保障2MW永磁風力發(fā)電機20年的運營時間。另第一次永磁體充磁周期為30年以上，充磁使用廠家提供的專用設備和夾具。第二章Z82-2000機組技術(shù)規(guī)范1總體設計方案湘電Z82-2000風力發(fā)電機組采用水平軸、三葉片、上風向、變槳距調(diào)節(jié)、直接驅(qū)動、永磁同步發(fā)電機并網(wǎng)、低溫運行的總體設計方案，如圖2所示。其優(yōu)點如下：圖2Z82-2000直驅(qū)風電機組圖2Z82-2000直驅(qū)風電機組風機適合于Ⅱ類風區(qū)使用，發(fā)電量高于其它同類風機，經(jīng)濟效益明顯；由于傳動系統(tǒng)部件的減少，提高了風力發(fā)電機機組的可靠性和可利用率；永磁發(fā)電技術(shù)及變速恒頻技術(shù)的采用提高了風電機組的效率；機械傳動部件的減少降低了風力發(fā)電機組的噪音；可靠性的提高降低了風力發(fā)電機組的運行維護成本；變流器以及升壓變壓器均設置在機艙內(nèi)，有效降低機艙到塔筒底部的電纜成本。機械傳動部件的減少降低了機械損失，提高了整機效率；利用變速恒頻技術(shù)，可以進行無功補償；由于減少了部件數(shù)量，使整機的生產(chǎn)周期大大縮短。該機型采用了多種創(chuàng)新設計技術(shù)，與目前國際市場上現(xiàn)有的直接驅(qū)動機型相比，具有以下優(yōu)點：發(fā)電機效率高，變速范圍寬(6rpm-19rpm)；無勵磁損失；無碳刷和滑環(huán)，減少了維護量，提高了可利用率；發(fā)電機結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸??；變槳系統(tǒng)采用無刷交流電機，電容作為后備電源，壽命長，免維護；變頻裝置采用經(jīng)過驗證的成熟技術(shù)，諧波分量低；機艙結(jié)構(gòu)設計采用了人性化設計方案，盡可能地方便運行人員檢查維修，在設計中加入爬升助力機構(gòu)，使運行人員在維護過程中攀登梯子時變得格外輕松。特別針對于低溫地區(qū)對風機的運行要求，我們采取了如下措施：金屬結(jié)構(gòu)件按照低溫型技術(shù)規(guī)范，材料選用適應低溫環(huán)境的鋼材。法蘭、塔筒及關(guān)鍵焊接結(jié)構(gòu)件采用Q345E低合金高強鋼材料、輪轂等大型鑄件采用EN-GJS-350-22U-LT材料，低溫沖擊功在-40℃時至少達到27J。制動系統(tǒng)的介質(zhì)油采用耐低溫油品：變槳驅(qū)動齒輪箱、偏航驅(qū)動齒輪箱等采用低溫齒輪油。如殼牌T15，可耐-40℃～+160℃，殼牌T32，可耐-40℃～+240℃。潤滑系統(tǒng)采用低溫潤滑脂：變槳軸承、變槳驅(qū)動、偏航軸承、偏航驅(qū)動總成及主軸承的潤滑脂采用gleitmo585K，其最低運行溫度可以達到-57℃。主要電纜電線采用硅膠電纜：硅橡膠則在-60度-70度時仍具有較好的彈性，某些特殊配方的硅橡膠還可承受極低溫度。同時硅橡膠還具有很高的電阻率，在很寬的溫度和頻率范圍內(nèi)其阻值保持穩(wěn)定，硅橡膠對高壓電暈放電和電弧放電具有很好的抵抗性。電纜電線接頭不采用錫焊，而采用壓接方式：錫材料在低溫時容易產(chǎn)生脆化開裂，影響機械強度及導電可靠性；而壓接方式在低溫下仍能很好地保證連接的機械強度及導電可靠性。關(guān)鍵系統(tǒng)自帶加熱器。用于測風速及風向的氣象站、變頻器、主控柜、機艙控制柜、輪轂控制柜、冷卻控制柜等自帶有電加熱器，可以保證其在低溫環(huán)境下各個系統(tǒng)仍能正常工作。Z系列機組已經(jīng)過日本北海道(其中Z82型2臺)、芬蘭、內(nèi)蒙卓資地區(qū)的實際運行，通過了長時間低溫考驗，完全能夠適用于-40℃低溫環(huán)境使用要求。2Z82/2000部件描述直驅(qū)式風力發(fā)電機組由于沒有齒輪箱，零部件數(shù)量相對傳統(tǒng)風電機組要少得多。Z82-2000機組主要部件包括：葉輪葉片、輪轂、變槳系統(tǒng)、發(fā)電機、偏航系統(tǒng)、變頻器、控制系統(tǒng)、升壓變壓器、測風系統(tǒng)、塔架等，如圖3所示。圖3湘電Z82-2000直驅(qū)風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)圖3湘電Z82-2000直驅(qū)風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)2.1葉輪根據(jù)空氣動力學最佳效率和對污物的最低敏感度原則，采用真空注入技術(shù)用玻璃鋼/環(huán)氧樹脂通過特殊工藝研制而成。每一葉片重量為6450公斤，葉片長度為40.0米(按外部葉片底部直徑為1.9米)，最大弦長3.1米，共三片。葉片上裝有一個集成防雷保護系統(tǒng)。葉片表面漆有國際通用的航空標志。圖4葉輪2.2發(fā)電機發(fā)電機是一多極永磁發(fā)電機，直接安裝在輪轂上。磁鐵提供轉(zhuǎn)子勵磁，所以不需要外勵磁場，與帶外勵磁場的繞線轉(zhuǎn)子比較，發(fā)電機的損耗可降低25%。定子外部裝有冷卻風扇，由空氣冷卻。定子繞組用真空壓力浸漆(VPI)。發(fā)電機通有經(jīng)過濾的干燥循環(huán)空氣,保證了發(fā)電機內(nèi)的溫度均勻，當密封處稍有泄漏時，保證發(fā)電機的內(nèi)部為正壓，因此灰塵和鹽霧不可能進入到發(fā)電機內(nèi)。發(fā)電機的重量為53噸，外形尺寸為φ3.9m×2.0m。圖5發(fā)電機2.3主軸承特殊設計的大直徑三列圓柱滾子軸承。其非轉(zhuǎn)動內(nèi)環(huán)與發(fā)電機定子相連，轉(zhuǎn)動外環(huán)安裝在輪轂和發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間。軸承可承受軸向、徑向負荷以及彎矩。軸承配有一個全自動化的潤滑系統(tǒng)，該系統(tǒng)由風機控制器監(jiān)控。圖6主軸承2.4變頻器Z82/2000采用變槳變速系統(tǒng)，并使用永磁同步發(fā)電機來提供高效、高品質(zhì)電源。發(fā)電機產(chǎn)生的變頻電能經(jīng)整流、逆變成恒定頻率(交流-直流-交流變換)的交流電，然后饋入電網(wǎng)。為使諧波電流最小、頻率和電壓穩(wěn)定，采用全功率變頻器。變頻器按照風機輸出功率與轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系來控制風機的功率；并使功率穩(wěn)定在額定值(當風速大于額定值時)。葉輪的旋轉(zhuǎn)速度由槳距控制并保在特定的范圍內(nèi)，變頻器和槳距控制作為一個“主-從”系統(tǒng)，無功功率是可控的，標準設定至0(cosφ=1)。設置的UPS系統(tǒng)能保證風機在電網(wǎng)電壓跌落200msec的情況下，仍能正常運行。對于電網(wǎng)運營商來說，這些特性是非常重要的。圖72MW變頻器圖72MW變頻器2.5塔筒機艙安裝在鋼制管狀塔筒上，塔筒為全防腐蝕保護。通過機艙底板上設置的鉸鏈式安全門，可從塔筒進入機艙。塔筒內(nèi)配有多級爬梯、休息平、照明系系統(tǒng)。塔筒由四段構(gòu)成。根據(jù)標準，塔筒通過地基周圍的接地回路與大地相連，根據(jù)土壤的情況，接地系統(tǒng)可適當調(diào)整以適應土壤條件。

圖8塔筒2.6輪轂輪轂是風電機組的關(guān)鍵部件之一，聯(lián)接風機葉片和發(fā)電機轉(zhuǎn)子，在風力作用下與葉片一起帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，為發(fā)電機工作提供動力。圖9輪轂2.6.1輪轂的主要功能連接葉片、變槳控制、正常停機；連接發(fā)電機轉(zhuǎn)子、緊急制動和停機鎖定。2.6.2輪轂主要組成部份和作用變槳裝置變槳裝置主要由帶PTC保護和計數(shù)裝置的直流伺服電機、變速箱、嚙合齒輪、齒輪潤滑器等組成。三個變槳驅(qū)動配有行星齒輪箱，通過小齒輪與葉片軸承的內(nèi)圈相嚙合來驅(qū)動葉片。驅(qū)動器通過伺服整流器推動，用于變槳控制和正常停機，并且直接通通過蓄電池進行緊急停機。通過速度和角度傳感器所接受的信息傳遞給PLC處理后反饋給執(zhí)行機構(gòu)，從而達到變槳的自動控制。圖10圖10變槳系統(tǒng)滑環(huán)裝置主要由滑環(huán)、碳刷、電纜、檢測葉輪轉(zhuǎn)速的編碼器、支架等組成。它能夠?qū)碜詸C艙的電能和電信號傳遞到轉(zhuǎn)動的輪轂中。潤滑脂裝置潤滑裝置主要由脂泵、分配器、管路、油嘴等組成。輪轂內(nèi)的潤滑系統(tǒng)自動潤滑變槳軸承和變槳齒輪。制動和鎖緊裝置輪轂部分的制動和鎖緊裝置分兩塊。1)葉片的制動和鎖緊：葉片的制動主要是由裝在伺服電機上的剎車裝置來完成，在風機正常運行和葉片變槳過程中由剎車裝置保證葉片處于正確的位置；葉片的鎖緊由安放在葉輪輪轂和葉片軸承之間的鎖緊裝置來完成，在維護葉片和輪轂期間,葉片變槳機械裝置上的旋轉(zhuǎn)裝置必須鎖緊。2)輪轂(轉(zhuǎn)子)的制動和鎖緊：轉(zhuǎn)子的制動和鎖緊裝置主要由稀油液壓站，管路、盤式制動執(zhí)行機構(gòu)、液壓鎖緊銷等組成。風機運行過程中，當平均風速高于12m/s或瞬時風速超過18m/s時，輪轂處于制動或鎖緊狀態(tài)。在風機葉輪里進行檢查工作時，必須保證止動銷插上，使輪轂處于鎖緊狀態(tài)。輪轂體輪轂體承載著葉片、葉片軸承、變槳裝置、滑環(huán)裝置及控制柜、潤滑系統(tǒng)、蓄電池組等，并有足夠的空間供工作人員的檢修和維護。輪轂與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子相連，在風力的作用下與葉片和電機轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。輪轂體必須有較好的綜合機械性能。根據(jù)風場的氣候條件，我們可提供兩種牌號的輪轂材料：1)球墨鑄鐵EN-GJS-400-18U-LT(歐洲標準)(相當于國內(nèi)QT-400-18)其性能指標如下：抗拉強度---392MPa屈服強度---250MPa延伸率---8.6%-20℃的沖擊值---13.8J2)球墨鑄鐵EN-GJS-350-22U-LT(歐洲標準)(國內(nèi)暫無相應的牌號)其性能指標如下：抗拉強度---355MPa屈服強度---224MPa延伸率----27.0%-40℃的沖擊值---13.8J2.7機艙2.7.1總體說明機艙主體結(jié)構(gòu)由兩大部分構(gòu)成，一部分是一個緊湊的球墨鑄鐵，內(nèi)部裝有偏航系統(tǒng)、維護用的提升機、控制板等；另一部分是箱式焊接結(jié)構(gòu)件，內(nèi)部裝有變頻器、控制器，變頻器冷卻系統(tǒng)等。機艙整體設計簡潔，其外形幾何設計能確保載荷最大限度地轉(zhuǎn)移到塔架上；內(nèi)頂部設有照明裝置，外頂部尾端裝有氣象站；機艙整體裝配重量32噸，外形尺寸11m×2.9m×3.3m。圖11機艙2.7.2偏航裝置圖11機艙偏航系統(tǒng)安裝在機艙內(nèi)部，它能夠根據(jù)安裝在機艙罩頂部的風向標所提供的風的方向信號來調(diào)整葉輪方向。機艙配有自動解纜控制系統(tǒng)，避免扭曲對電纜造成傷害。圖12偏航裝置3Z82/2000控制系統(tǒng)3.1控制系統(tǒng)的主要功能自動及手動起停風機變槳控制偏航控制風速和風向監(jiān)視風機的保護緊急保護多種監(jiān)視功能(風速，風向，發(fā)電機定子溫度，軸承溫度，電池電壓等)數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡輔助功能(注脂泵，伺服制動，基腳鎖定，風冷，升降機等)操作屏界面?zhèn)溆眯铍姵鼐o急防護系統(tǒng)，脫離于控制系統(tǒng)運行，用來對風機進行安全操作3.2控制系統(tǒng)特點穩(wěn)定性：性能強大的PLC系統(tǒng)，具有VxWorks操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡連接：具有標準以太網(wǎng)來進行數(shù)據(jù)處理的PLC系統(tǒng)。精煉性：操作簡單，維護方便。性價比高：采用小型觸摸屏操作?？刂葡到y(tǒng)采用的是bachmann電子公司的PLC模塊及網(wǎng)絡終端。設計符合IEC61400-21標準。3.3控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)Z82風電機組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖13風電控制系統(tǒng)框圖圖13風電控制系統(tǒng)框圖控制系統(tǒng)的硬件組成控制系統(tǒng)主要由下列硬件組成：主風電控制系統(tǒng)：安裝在塔基的主控制柜中。它負責所有的事情處理，風機的起停，偏航控制，變槳控制，所有的輔助功能控制，保護、監(jiān)視、調(diào)整葉片，機艙及變頻器工作。風電主控系統(tǒng)包括安裝在主控制柜上的操作屏。機艙控制箱：安裝在機艙內(nèi)，主要完成機艙偏航遠程I/O，機艙輔助功能控制，塔基速度監(jiān)視及發(fā)電機的保護。輪轂控制箱：安裝在輪轂內(nèi)，主要用于輪轂遠程變槳控制，輪轂輔助控制，緊急變槳控制。1)主風電控制系統(tǒng)主要組成部分如下：風電控制系統(tǒng)的中央處理功能PLC；操作界面：本地操作屏，包括按鈕，開關(guān)和5.7”LCD觸摸屏；通訊：機艙控制系統(tǒng)箱采用FastBus，光纜連接；ABB變頻器采用CANOpen電纜連接；以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換，PLC、觸摸屏、ABB變頻器采用光纜連成以太網(wǎng)局域網(wǎng)。2)機艙控制箱位于機艙內(nèi),其主要功能如下：本地機艙/輪轂低壓配電/轉(zhuǎn)換機艙和輪轂急停系統(tǒng)本地偏航手動操作連接到PC機，通常在維修/保養(yǎng)作本地操作屏用機艙遠程I/O：偏航控制，包括液壓制動機艙遠程I/O：氣象站機艙遠程I/O：主軸承潤滑系統(tǒng)機艙遠程I/O：偏航軸承潤滑系統(tǒng)機艙遠程I/O：發(fā)電機監(jiān)視機艙遠程I/O：機艙溫度監(jiān)視機艙遠程I/O：煙霧檢測機艙遠程I/O：風冷機艙遠程I/O：故障燈機艙遠程I/O：機座鎖定和維修剎車通訊：連至主風電控制系統(tǒng)的光纖FastBus通訊：連至輪轂控制箱的CANOpen塔基速度檢測及其保護機艙控制箱主要構(gòu)成：PLC站機艙遠程I/O及通訊塔基X-Y加速度傳感器24VDC電源緊急故障繼電器3)輪轂控制箱輪轂控制箱位于輪轂內(nèi)，它包括一個六邊形的箱體，三個分開的部分，每個部分負責一個葉片控制。輪轂控制箱的作用：電池監(jiān)視SBP變槳控制緊急控制模塊ECM獨立的電子過速保護PLC遠程I/O：輪轂速度檢測PLC遠程I/O：變槳控制PLC遠程I/O：變槳軸承注脂PLC遠程I/O：變槳齒輪注脂PLC遠程I/O：輪轂溫度監(jiān)視通訊：通過滑環(huán)與機艙采用CANOpen連接輪轂控制箱的主要組成：24VDC-20A電源3×168VDC/4Ah電池緊急變槳電源MaxiDCD200-25/50變槳驅(qū)動伺服裝置ECM1-ECM3緊急控制模塊變槳控制FTF123超速繼電器獨立的超速繼電器保護4防雷和接地保護4.1標準接地和防雷保護的設計按照以下標準IEC61400-1 風機設計需求委員會草案Ed.3IEC61024-1 建筑物的防雷保護，第1部分：總則可選擇性的符合下面標準，附加的測量也在此文件中進行了描述NEN1014 防雷保護(荷蘭標準)GL-IV-1-7-7 GermanischerLloyd,bookIV,Non-marineTechnology,第1部分-風能,第7章–電氣安裝,第7部分：電保護測量。4.2防雷保護等級及區(qū)域 根據(jù)標準GL-IV-1-7-7，Z系列機組的防雷保護等級為II級，因為塔筒高度超過了60米。根據(jù)標準GL-IV-1-7-7，Z系列機組可劃分幾個防雷保護區(qū)：LPZ0AandLPZ0B葉輪突出部分風機周圍的土壤LPZ1葉輪內(nèi)部防雷導體。氣象站避雷針，鋼結(jié)構(gòu)與機艙相連，導體與機艙接地排連接。輪轂內(nèi)部全金屬結(jié)構(gòu)，與機艙接地排連接。機艙內(nèi)部全金屬結(jié)構(gòu)。塔筒內(nèi)部全金屬結(jié)構(gòu)，連接到基礎接地電極，內(nèi)部分段使用電纜連接。變壓器房 屏蔽，連接到變壓器接地電極。從風機塔筒到變壓器房的電纜屏蔽電纜，屏蔽兩段分別與塔基和變壓器的接地排連接。LPZ2在下面設備內(nèi)的所有電氣輪轂控制箱，包括變槳電機、電纜和傳感器。機艙控制柜，包括偏航電機、電纜和傳感器主風電控制系統(tǒng)B-B變頻器屏蔽測量，金屬套，鎧裝電纜以及過壓保護。所有大的金屬部件直接焊接到接地排上或者直接與塔筒、機艙、輪轂連接。塔筒內(nèi)部各節(jié)法蘭盤使用50mm2的銅導線連接。Z82在不同金屬裸露部分設計了等電位排，以保證各部件的電位差最小。5安全體系標準的防護系統(tǒng)：通過變槳驅(qū)動使槳片與風向一致來停止系統(tǒng)(包括三個隨槳片轉(zhuǎn)動PLC，用以驅(qū)動變槳直流電機)；緊急(備用)防護系統(tǒng)：在標準的防護系統(tǒng)的可靠性不能保證的情況下，由緊急系統(tǒng)帶動三個槳片與風向一致。為每個槳片提供一個DC168V/4Ah蓄電池，用以驅(qū)動直流變槳電機；控制電源及緊急按鈕；UPS電源，DC24V。保證主風電控制系統(tǒng)PLC在電網(wǎng)故障時，非易失存儲器能保存信息。6中央及遠程監(jiān)控系統(tǒng)6.1系統(tǒng)簡介中央及遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用GarradHassan公司的GHSCADA系統(tǒng)。此監(jiān)控系統(tǒng)的設計面向風電機組制造商、風場開發(fā)運行管理人員及投資者。它能最大限度的滿足風場運行的需要，同時具有卓越的分析和報告功能。圖14中央監(jiān)控系統(tǒng)示意圖圖14中央監(jiān)控系統(tǒng)示意圖