风力发电讲义_20131208_第5章[精选].ppt

第5章 风力发电机组运行5.1风力发电机组的并网运行 一、同步发电机并网的并网运行 同步发电机的主要优点： 可以向电网或负载提供无功功率，它不仅可以并网运行，也可以单独运行，满足各种不同负载的需要。 同步发电机的缺点： 它的结构以及控制系统比较复杂，成本相对于感应发电机也比较高。 同步发电机并网方法 1 ．自动准同步并网 准同步并网必须满足以下四个条件： （l）发电机的电压等于电网的电压，且电压波形相同。 （2）发电机的电压相序与电网的电压相序相同 （3）发电机频率fs与电网的频率f1相同 （4）并联合闸瞬间发电机电压相位与电网电压相位一致。 准同步并网时，不会产生冲击电流，及电网电压的下降，也不会对发电机定子绕组及其他机械部件造成损坏。 第5章 风力发电机组运行5.1风力发电机组的并网运行 起动和并网过程如下： 第5章 风力发电机组运行5.1风力发电机组的并网运行 2 ．自同步并网 自同步并网就是同步发电机在转子未加励磁．励磁绕组经限流电阻短路的情况下，由原动机拖动，待同步发电机转子转速升高到接近同步转速（约为80％～90％同步转速）时，将发电机投入电网，再立即投入励磁，靠定子与转子之间电磁力的作用，发电机自动牵入同步运行。 自同步并网方法的优点： 不需要复杂的并网装置．并网操作简单，并网过程迅速 自同步并网方法的缺点： （1）合闸后有电流冲击（通常冲击电流不会超过同步发电机输出端三相突然短路时的电流）； （2）电网电压会出现短时间的下降。 应用：当电网出现故障并恢复正常后，需要把发电机迅速投入并联运行时，经常采用这种并网方法。 第5章 风力发电机组运行5.1风力发电机组的并网运行 自同步过程注意点： 如果发电机是在非常接近同步转速时投入电网，则应迅速加上励磁，以保证发电机能迅速被拉入同步，而且励磁增长的速率愈大，自同步过程也就结束的愈快； 在同步发电机转速距同步转速较大时投入电网，应避免立即迅速投入励磁，否则会产生较大的同步力矩，并导致自同步过程中出现较大的振荡电流及力矩。 调速系统是用来控制风力机转速（即同步发电机转速）及有功功率的。 励磁系统是调控 同步发电机的电 压及无功功率的． 第5章 风力发电机组运行5.1风力发电机组的并网运行 二、异步发电机的并网运行 当前在风力发电系统中采用的异步发电机并网方法有以下几种： 1.直接并网：只适用于异步发电机容量在百千瓦级以下。 并网过程：当风速达到起动条件时风力发电机组起动，感应发电机被风力机驱动带到同步转速附近时（一般为同步转速的98％～100％）即可自动并入电网。并网时发电机的相序与电网的相序相同，自动并网的信号由测速装置给出，而后通过自动空气开关合闸完成并网过程、显见这种并网方式比同步发电机的准同步并网简单，因为发电机并网时本身无电压，所以并网时必将伴随一个过渡过程，流过额定电流5～6倍的冲击电流，一般零点几秒后即可转入稳态。 虽然感应发电机并网时的转速对过渡过程的时间有一定影响，但一般来说问题不大，所以对风力发电机并网合闸时的转速要求不是非常严格，并网比较简单。 第5章 风力发电机组运行5.1风力发电机组的并网运行 风力发电机组与大电网并联时，合闸瞬间的冲击电流对发电机及大电网的安全运行不会有太大的影响。对于小容量的电网系统，并联瞬间会引起电网电压大幅度下跌，从而影响电网上其他电器设备的正常运行，甚至会影响到小电网系统的稳定与安全。为了抑制并网时的冲击电流，可以在感应发电机与三相电网之间串接电抗器，使系统电压不致下跌过大，待并网过渡过程结束后， 再将其短接。 2.降压并网：适用于百千瓦级以下、容量较大的机组 这种并网方法是在异步电机与电网之间串接电阻或电抗器或者接入自耦变压器，以达到降低并网合闸瞬间冲击电流幅值及电网电压下降的幅度、因为电阻、电抗器等元件要消耗功率，在发电机并入电网以后，进入稳定运行状态时．必须将其迅速切除。 第5章 风力发电机组运行5.1风力发电机组的并网运行 3 ．通过晶闸管软并网 对于较大型的风力发电机组，目前比较先进的并网方法是采用双向晶闸管控制的软并网法，如图所示。 这种并网方法是在感应发电机定子与电网之间通过每相串入一只双向晶闸管连接起来，三相均有晶闸管控制，双向晶闸管的两端与并网自动开关的动合触头并联。 接入双向晶闸管的目的是通过控制晶闸管的导通角，将发电机并网瞬间的冲击电流值限制在规定的范围内（一般为 1.5 倍额定电流以下），从而得到一个平滑的并网暂态过程。 第5章 风力发电机组运行5.1风力发电机组的并网运行 并网过程如下 当风力发电机组接收到由控制系统内微处理机发出的启动命今后，先检查发电机的相序与电