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5异步风力发电机的特点及制造运行情况C


某某某项目研讨会
演讲人:*************

异步风力发电机的特点及制造运行情况
专用的风力发电机与普通的异步电机的性能要求大不相同: 第一,一般异步发电机多处于宽敞的空间运行,散热条 件较好;而风力发电机位于室外高空较小且封闭的机舱内工 作,通风条件较差,机舱内积聚的热量不易较快而通畅地散 发出来。太阳直晒机舱,使机舱空气温度

升高,使电机工作 环境变得恶劣,虽然电机采用强制风冷却,但只能靠发电机 的外壳散热。 因此风力发电机的散热条件比通常情况下使用的异步发 电机条件要差得多,这就要求风力发电机具有耐较高温度的 绝缘等级,一般风力发电机选用F级的绝缘材料。

第二,由于风速具有不可控性,定桨叶失速调节的风 力发电机组多数时间运行于额定功率以下,发电机经常在 半载或轻载下运行,为保证发电机在额定功率以下运行时 具有较高的效率,改善发电机的性能: 一方面尽量使风力发电机的效率曲线比较平缓,使发 电机在部分负荷下运行时同样具有较高的效率,但是发电 机的效率曲线一般在20%左右的额定负荷下下降较大。 另一方面异步风力发电机较多采用变极电机结构,发 电机出力在大发电机额定功率的20%左右切换到小发电 机运行,改善20%额定负荷下发电机的运行效率。这样 不仅增大了风机年发电量,而且效率的提高意味着降低了 发电机的损耗,有效地减少了发电机过热问题。(公司的 电机现在变极运行)

第三,由于风速是时刻变化的,有时瞬时变化在 5m/s以上,发电机的输出功率也随之变化波动,而且幅 值较大。

普通电机经常处于额定或相对稳定的状态下运行,所 以专用的风力发电机在设计时对发电机的过热,过载能力 以及机械结构等方面大不同于普通的异步电机,其过载能 力及时间远大于普通的异步发电机,同时其导线要有足够 的载流量,过流能力,以免出现引出线熔断事故。

第四,风力发电机组有较强的振动,一方面风机正常 运行时始终要找主风向,经常偏航,机舱本身就是活动的 部件,另一方面,在风压的作用下,机舱有可能会朝各个 方向摆动,叶轮也会产生振动,这都会导致发电机的振动。 因此要求风力发电机的定子绕组及其引线一定要比普 通的异步发电机绑扎的更加结实,牢固。这同时也是考虑 到受风况的影响,风力发电机投入和切出比较频繁,对发 电机的冲击次数较多,只有电机线圈及引线绑扎牢固,才 能保证其足够的动稳定度。

第五,异步发电机本身不能提供激磁电流,必须从电 网吸取无功励磁功率以建立磁场,使电网的功率因数变坏。 所以风力发电机都自备电容补偿器供给发电机的无功 功率。为了减少电容补偿器的容量,降低风力发电机组电 控设备的造价,体积,应努力提高风力发电机的功率因数 cosφ。(公司的发电机补偿)

第六,异步发电机正常运行时的转速高于电网同步 转速(n0=60f/p),其输出功率的大小与转子滑差大小 有关。适当增大发电机的额定滑差可减小输出功率的波动 幅度,但是增大滑差会增加发电机的损耗,降低电机效率。 同时发电机的转速(滑差)还受电机温度的影响。考虑以 上多方面因素制定合适的滑差。

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另外,风力发电机转子的飞逸转速应为额定转速的 1.8~2倍,而一般异步电机的飞逸转速仅为额定转速的 1.2倍,这主要是考虑到风力发电机甩负荷的机率很高, 甩负荷后电机的转速上升很快,依靠转速保护使风机停机, 如果超速保护故障,可能会损坏转子导体,而转子被封闭 的外壳罩住,不易观察,风力发电机重新投入运行可能使 电机损坏恶化,难以修复。因此,风力发电机转子的飞逸 转速为1.8~2倍的额定转速。

综合考虑以上多方面的因素,风力发电机在结构及性 能优化上与普通异步发电机区别如下:

1、采用双速电机结构,改善轻载时风力发电机的性能,提 高效率; 2、定、转子硅钢片的性能比普通的异步电机的硅钢片性能 提高1~2个等级; 3、定子线圈具有较高的槽满率,一般为70%以上; 4、电机绕组端部要特殊捆绑固定,使其非常牢靠; 5、考虑风力发电机的短时过载及频率起动,适当放大绕组 到电机接线端子的引线容量; 6、适当选择绕组导体的数目,尽量有较高的效率η及较高 的功率因数cosφ;

7、转子绕组采用铜材浇铸以减小转子损耗,提高发电机的 效率; 8、外壳的外形有利于散热,采用铸造型式的带有散热翅的 外壳或采用焊接型式的带有散热管的外壳; 9、与机舱底板连接时使用柔性连接,减轻发电机的振动; 10、在发电机轴伸端加设安全离合器,防止发电机飞车; 11、在机舱设通风道或通风罩,有利于电机的散热。


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