風(fēng)力發(fā)電機組中的安全系統(1)

1.安全系統在風(fēng)力發(fā)電機組運行中的地位

安全生產(chǎn)是我國風(fēng)電場(chǎng)管理的一項基本原則。而風(fēng)電場(chǎng)則主要是由風(fēng)力發(fā)電機組組成，所以風(fēng)力發(fā)電機組的運行安全是風(fēng)電場(chǎng)最重要的?？刂葡到y是風(fēng)力發(fā)電機的核心部件，是風(fēng)力發(fā)電機組安全運行的根本保證，所以為了提高風(fēng)力發(fā)電機組的運行安全性，必須從控制系統的安全性和可靠性設計開(kāi)始，根據風(fēng)力發(fā)電機組控制系統的發(fā)電、輸電、運行控制等不同環(huán)節的特點(diǎn)，在設備從安裝到運行的全部過(guò)程中，切實(shí)把好安全質(zhì)量關(guān)，不斷尋找提高風(fēng)力發(fā)電機組安全可靠性的途徑和方法。

風(fēng)力發(fā)電機組的安全生產(chǎn)是一項安全系統工程，而控制系統是風(fēng)力發(fā)電機組的重要組成部分，它的安全系統構成整個(gè)安全系統的一部分，需要以系統論，信息論，控制論為基礎，研究人、設備的生產(chǎn)管理，研究事故、預防事故的一門(mén)科學(xué)。從系統的觀(guān)點(diǎn)，縱向從設計、制造、安裝、試驗、運行、檢修進(jìn)行全面分析，橫向從元器件購買(mǎi)，工藝、規程、標準、組織和管理等全面分析最后進(jìn)行全面綜合評價(jià)。目的使風(fēng)力發(fā)電系統各不安全因素減到最小，達到最佳安全狀態(tài)生產(chǎn)。

2.機組控制運行安全保護系統

(1).大風(fēng)保護安全系統機組設計有切入風(fēng)速Vg，停機風(fēng)速Vt，一般取10分鐘25m/s的風(fēng)速為停機風(fēng)速；由于此時(shí)風(fēng)的能量很大，系統必須采取保護措施，在停機前對失速型風(fēng)機，風(fēng)輪葉片自動(dòng)降低風(fēng)能的捕獲，風(fēng)力發(fā)電機組組的功率輸出仍然保持在額定功率左右，而對于變漿距風(fēng)機必須調節葉變距角，實(shí)現功率輸出的調節，限制最大功率的輸出，保證發(fā)電機運行安全。當大風(fēng)停機時(shí)，機組必須按照安全程序停機。停機后，風(fēng)力發(fā)電機組組必須90°對風(fēng)控制。

(2).參數越限保護風(fēng)力發(fā)電機組組運行中，有許多參數需要監控，不同機組運行的現場(chǎng)，規定越限參數值不同，溫度參數由計算機采樣值和實(shí)際工況計算確定上下限控制，壓力參數的極限，采用壓力繼電器，根據工況要求，確定和調整越限設定值，繼電器輸入觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)信號給計算機系統，控制系統自動(dòng)辨別處理。電壓和電流參數由電量傳感器轉換送入計算機控制系統，根據工況要求和安全技術(shù)要求確定越限電流電壓控制的參數。

(3).電壓保護指對電氣裝置元件遭到的瞬間高壓沖擊所進(jìn)行的保護，通常對控制系統交流電源進(jìn)行隔離穩壓保護，同時(shí)裝置加高壓瞬態(tài)吸收元件，提高控制系統的耐高壓能力。

(4).電流保護控制系統所有的電器電路(除安全鏈外)都必須加過(guò)流保護器，如保險絲、空氣開(kāi)關(guān)。

(5).振動(dòng)保護機組設有三級振動(dòng)頻率保護，振動(dòng)球開(kāi)關(guān)、振動(dòng)頻率上限1、振動(dòng)頻率極限2，當開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，系統將分級進(jìn)行處理。

(6).開(kāi)機保護設計機組開(kāi)機正常順序控制，對于定槳距失速異步風(fēng)力發(fā)電機組采取軟切控制限制并網(wǎng)時(shí)對電網(wǎng)的電沖擊；對于同步風(fēng)力發(fā)電機，采取同步、同相、同壓并網(wǎng)控制，限制并網(wǎng)時(shí)的電流沖擊。

(7).關(guān)機保護風(fēng)力發(fā)電機組組在小風(fēng)、大風(fēng)及故障時(shí)需要安全停機，停機的順序應先空氣氣動(dòng)制動(dòng)，然后，軟切除脫網(wǎng)停機。軟脫網(wǎng)的順序控制與軟并網(wǎng)的控制基本一致。

(8).緊急停機安全鏈保護緊急停機是機組安全保護的有效屏障，當振動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作、轉速超轉速、電網(wǎng)中斷、機組部件突然損壞或火災時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機組組緊急停機，系統的安全鏈動(dòng)作，將有效的保護系統各環(huán)節工況安全，控制系統在3秒鐘左右，將機組平穩停止。

3.電氣接地保護系統

(1).接地的基本概念

A.接地裝置

電器設備的任何部分與土壤間作良好的電器連接成為接地，與土壤直接接觸的金屬體稱(chēng)為接地體。連接接地體與電器設備之間的金屬導線(xiàn)稱(chēng)為接地線(xiàn).接地祥和接地體和稱(chēng)為接地裝置。接地在正常情況或事故情況下，為了保證電器設備的安全運行，必須將電控制系統一點(diǎn)進(jìn)行接地，如把變壓器的中心點(diǎn)接地，稱(chēng)為工作接地。

B.保護接地

為了防止由于絕緣損壞而造成觸電危險，把電器設備不帶電的金屬外殼用導線(xiàn)和接地裝置相連接，控制板、電動(dòng)機外殼接地，稱(chēng)為保護接地。

C.接地的作用

保護接地的作用電器設備的絕緣一旦擊穿，可見(jiàn)其外殼對地電壓限制在安全電壓以?xún)?，防止人身觸電事故。

保護接零的作用電器設備的絕緣一旦擊穿，會(huì )形成阻抗很小的短路電路，產(chǎn)生很大的短路電流，促使熔體在允許時(shí)間內切斷故障電路，以免發(fā)生觸電傷亡事故。

工作接地的作用降低人體的接觸電壓，迅速切斷故障設備，降低電器設備和電力線(xiàn)路設計的絕緣水平。

D.重復接地

在風(fēng)場(chǎng)中性點(diǎn)接地系統中，中性點(diǎn)直接接地的低壓線(xiàn)路，塔筒處(中性點(diǎn))零線(xiàn)應重復接地；無(wú)專(zhuān)用零線(xiàn)或用金屬外皮作零線(xiàn)的低壓電纜應重復接地，電纜和架空線(xiàn)在引入建筑物處，如離接地點(diǎn)超過(guò)50M，應將零線(xiàn)接地，采用金屬管配線(xiàn)時(shí)，應將金屬管與零線(xiàn)連接后再重復接地，采用塑料管配線(xiàn)時(shí)，在管外應敷設界面不小于10mm2的鋼線(xiàn)與零線(xiàn)連接后再重復接地。

每一重復接地電阻不超過(guò)10Ω，而電源(變壓器)容量在100kVA以下者，每一重復接地電阻不超過(guò)30Ω，但至少要有3處進(jìn)行重復接地。

(2)、機組接地保護裝置

A、接地體分為人工接地體和自然界接地體。接地裝置應充分利用與大地有可靠連接的自然接地即體塔筒和地基，但為了可靠接地，可自行設計人工接地體與塔筒和地基相連組成接地網(wǎng)，這樣具有較好的防雷電和大電流、大電壓的沖擊，同時(shí)必須安裝繞線(xiàn)環(huán)和接地棒的接地設計裝置，即接地保護裝置。

B、人工接地體不應埋設在垃圾、爐渣和強烈腐蝕性土壤處，埋設時(shí)接地體深度不小于0.6m，垂直接地體長(cháng)度應不小于2.5m，埋入后周?chē)眯峦炼貙?shí)。

C、接地體連接應采用搭接焊，搭接長(cháng)度為扁鋼長(cháng)度的2倍，并由三個(gè)鄰邊施焊，為園鋼直徑的六倍，并由兩面施焊。接地體與接地線(xiàn)連接，應采用可拆卸的螺栓聯(lián)結，以便測試電阻。