風力發(fā)電機知識

1、2013年12月一、風力發(fā)電機主要類型一、風力發(fā)電機主要類型二、風力發(fā)電機結構特點及工作原理二、風力發(fā)電機結構特點及工作原理三、風力發(fā)電機維護要點三、風力發(fā)電機維護要點四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法1.籠型異步風力發(fā)電機u 600/125kW雙速風力發(fā)電機u 750kW風力發(fā)電機u 800kW風力發(fā)機u 1MW水冷風力發(fā)電機u 1.5MW全功率變頻風力發(fā)電機2、繞線式雙饋風力發(fā)電機u 1.5MW水冷雙饋u 1.5MW空空冷雙饋u 2MW空空冷雙饋u 3MW水冷雙饋u 2.5空水冷雙饋u 3MW水冷雙饋u 5MW空水冷雙饋3.永磁風力發(fā)電機u 1.5MW直驅；u

2、 2.5MW直驅；u 3 MW直驅；u 3 MW半直驅整機；u 3 MW高速永磁整機；u 1.5 MW高速永磁整機；u 2.5 MW高速永磁整機。1、籠型風力發(fā)電機結構特點及工作原理 發(fā)電機通過變壓器直接接入電網(wǎng)。因為籠型異步發(fā)電機只能工作在額定轉速之上很窄的范圍內(nèi)，所以通常稱之為恒速風力發(fā)電機。 異步發(fā)電機定子由定子鐵心定子、轉子、端蓋、軸承、風扇等組成。結構特點及結構特點及1、籠型風力發(fā)電機工作原理 定子由定子繞組、定子鐵心和機座組成。定子繞組是導電部分，有三相繞組，在空間上彼此相差120電角度，繞組一般是疊繞組，毎相繞組匝數(shù)相同，定子可結成三角形或星形。1、籠型風力發(fā)電機工作原理 定子鐵

3、心是電機的磁路部分，由經(jīng)過沖制的硅鋼片疊成 。 定子繞組嵌在定子鐵心槽內(nèi)，嵌線完成進行浸漆（主要是真空壓力浸漆），最后熱套在機座內(nèi)進行聯(lián)線。結構特點及結構特點及1、籠型風力發(fā)電機結構特點及工作原理 轉子是轉子鐵心、轉子繞組和轉軸等組成。轉子鐵心是電機中的磁路部分，由硅鋼片疊成，安裝在轉軸上。轉子繞組采用銅條端環(huán)焊接成籠型結構。結構特點及結構特點及1、籠型風力發(fā)電機結構特點及工作原理 電機定子繞組接通三相電源后，繞組中有電流通過，在定子中產(chǎn)生旋轉磁場，由于磁場與轉子繞組存在相對運動，在轉子繞組內(nèi)將產(chǎn)生感應電勢，此感應電勢在閉合的轉子繞組中將產(chǎn)生電流。電流在磁場中受磁場力作用，便產(chǎn)生電磁轉矩，轉子

4、開始旋轉。 當轉速低于同步轉速時，為電動機狀態(tài)；當轉速高于同步轉速時，為發(fā)電機狀態(tài)。1、籠型風力發(fā)電機結構特點及工作原理 恒速并網(wǎng)運行時，異步發(fā)電機需要從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率以產(chǎn)生旋轉磁場，這惡化了電網(wǎng)的功率因數(shù)，易使電網(wǎng)無功容量不足，影響電壓的穩(wěn)定性.為此，一般在發(fā)電機組和電網(wǎng)之間配備適當容量的并聯(lián)補償電容器組以補償無功。1、籠型風力發(fā)電機結構特點及工作原理優(yōu)點：由于籠型異步發(fā)電機系統(tǒng)結構簡單、成本低且可靠性高，比較適合風力發(fā)電這種特殊場合，在風力發(fā)電發(fā)展的初期，籠型異步發(fā)電機得到了廣泛的應用。缺點：因電機轉速恒定，不能充分利用風能（風能利用系數(shù)不能保持在最大值），風速躍升時，導致主軸、齒

5、輪箱、電機等部件承受極大的機械應力。1、籠型風力發(fā)電機結構特點及工作原理 750KW電機參數(shù)額定功率額定功率750kW750kW額定轉速額定轉速15181518額定電壓690V額定頻率50HZ額定電流682A額定效率96.1%極數(shù)4定子接線方式中心高450mm絕緣等級H額定功率因數(shù)0.93結構形式IMB3防護等級IP54重量4300kg軸承6324C3、NU2234結構特點及結構特點及2、雙饋風力發(fā)電機結構特點及工作原理 雙饋風力發(fā)電機實質上是一種繞線式轉子電機，由于其定子和轉子都能向電網(wǎng)饋電，故而稱為雙饋電機。 雙饋電機的定子結構與籠型電機定子相同，轉子繞組是線圈結構因而與籠型電機略有不同。

6、結構特點及2、雙饋風力發(fā)電機結構特點及工作原理 雙饋風力發(fā)電機的工作原理與一般異步發(fā)電機相同，不同的是雙饋電機的轉子繞組由變頻器控制，變頻器采用矢量控制，通過調節(jié)轉子電流頻率、幅值、相位、相序以及電壓，有功分量、無功分量完全解耦，使定子側感應出恒壓恒頻的三相交流電。還可以靈活的控制雙饋發(fā)電機超前或滯后的無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓。結構特點及結構特點及2、雙饋風力發(fā)電機結構特點及工作原理 雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng)組成如下圖所示，圖中省略了變壓器、濾波器等構件。其中轉子通過變頻器接入電網(wǎng)，當系統(tǒng)檢查到定子電壓、頻率及相位與電網(wǎng)一致時，定子通過并網(wǎng)開關直接接入電網(wǎng)，轉子上裝配有編碼器。

7、 結構特點及結構特點及2、雙饋風力發(fā)電機結構特點及工作原理 轉速小于同步轉速時，發(fā)電機處于亞同步狀態(tài)，轉子通過變頻器從電網(wǎng)中吸收功率，定子直接饋送電能給電網(wǎng)。 轉速大于同步轉速時，發(fā)電機處于超同步運行狀態(tài)，轉子通過變頻器饋送電能給電網(wǎng)，定子直接饋送電能給電網(wǎng)； 轉速等于同步轉速時，發(fā)電機作為同步電機運行，轉子既不從電網(wǎng)吸收有功率也不向電網(wǎng)饋送有功。變頻器向轉子提供接近于直流的無功勵磁電流。結構特點及2、2、雙饋風力發(fā)電機結構特點及工作原理 優(yōu)點：與籠型電機比，能控制無功功率，并通過獨立控制轉子勵磁電流解耦有功功率和無功功率控制；轉速可調，使風力機處于最佳狀態(tài)，機組效率高。與直驅電機比，變流器容

8、量小，電機成本低。 缺點：與籠型電機比，轉子結構復雜，并增加了滑環(huán)、編碼器等結構，電機的滑環(huán)碳刷等也需要經(jīng)常維護。結構特點及結構特點及3、永磁風力發(fā)電機結構特點及工作原理 永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)組成如下圖所示，發(fā)電機定子輸出先經(jīng)整流器變?yōu)橹绷?，再?jīng)IGBT逆變器逆變成交流電送到電網(wǎng)。與籠型電機和雙饋電機相比，永磁風力發(fā)電機采用永磁體勵磁，消除了勵磁損耗，提高了效率，實現(xiàn)了無刷化。結構特點及結構特點及3、永磁風力發(fā)電機結構特點及工作原理 永磁風力發(fā)電機也是由定子和轉子兩部分組成，定子與普通交流電機相同，由定子鐵心和定子繞組組成。轉子采用永磁材料，磁極結構多種多樣，主要分為以下三種形式：（永濟公司為金

9、風設計的3MW半直驅YJ147電機采用嵌入式，改進后為凸裝式。）結構特點及結構特點及3、永磁風力發(fā)電機結構特點及工作原理 外轉子永磁風力發(fā)電機特點：u 外轉子直接暴露在空氣 中，有利于散熱。u 磁鐵受離心力作用，良好固定，提高高速能力。u 轉動慣量大，可以有效克服風速波動影響u 轉子直徑大，多極結構易實現(xiàn)，降低成本u 轉子與風輪更容易集成一體結構特點及結構特點及3、永磁風力發(fā)電機結構特點及工作原理 優(yōu)點：采用永磁體勵磁，可以提高發(fā)電機的效率； 省去了電刷和集電環(huán)等易耗機械部件，提高了系 統(tǒng)的可靠性； 采用全功率的交-直-交變頻技術，與電網(wǎng)隔離， 具有低電壓穿越能力； 缺點：稀土永磁材料成本高，

10、導致整機成本相對較高， 永磁材料在高溫、震動和過電流情況下，有可 能永久退磁，變頻器容量大，成本高。 1、籠型風力發(fā)電機維護要點：u 按銘牌要求定期加注潤滑脂，清理廢油；u 按維護手冊要求定期檢查對中；u 檢查電動機各部分溫升是否正常，尤其是軸承溫度；u 檢查電機振動是否異常。u 檢查定子接線是否有打火痕跡；u 檢查緊固件是否松動。 2、雙饋風力發(fā)電機維護要點：u 按銘牌要求定期加注潤滑脂或注油器注油，清理廢油；u 按維護手冊要求定期檢查對中；u 檢查電動機各部分溫升是否正常，尤其是軸承溫度；u 檢查電機振動是否異常。u 檢查定子、轉子接線是否有打火痕跡；u 檢查緊固件是否松動。 2、雙饋風力

11、發(fā)電機維護要點：u 檢查滑環(huán)、接地環(huán)、主電刷和接地電刷的磨損狀況（更換碳刷時必須磨刷）；u 檢查注油器是否工作正常；u 清理滑環(huán)室及碳粉收集器的多余碳粉；u 清理冷卻器中的塵土。u 檢查冷卻風機是否工作正?；蛩湎到y(tǒng)是否漏水；u 檢查轉子對地絕緣電阻（絕緣軸承或絕緣端蓋）。 3、永磁風力發(fā)電機維護要點：u 按銘牌要求定期加注潤滑脂或注油器注油，清理廢油；u 按維護手冊要求定期檢查對中；u 檢查電動機各部分溫升是否正常，尤其是軸承溫度；u 檢查電機振動是否異常。u 檢查子接線是否有打火痕跡；u 檢查緊固件是否松動。 u 檢查水冷系統(tǒng)是否漏水。1、籠型風力發(fā)電機常見故障：u外風扇斷裂u內(nèi)風扇松動u

12、軸承燒損u電機振動大u定子繞組及引出線燒損外風扇斷裂1、籠型風力發(fā)電機常見故障：1、籠型風力發(fā)電機常見故障：外風扇斷裂處理方法：u檢查軸承是否有異音，因風扇斷裂造成電機振動大，動平衡差。u檢查大接線盒螺栓是否松動，振動會造成大接線盒松動；u可在現(xiàn)場更換外風扇。內(nèi)風扇松動1、籠型風力發(fā)電機常見故障：1、籠型風力發(fā)電機常見故障：內(nèi)風扇松動處理方法：u注意傾聽電機內(nèi)部聲音，確認是否是內(nèi)風扇松動。u更換內(nèi)風扇。 此方法可能造成電機振動大，因沒有進行動平衡處理。1、籠型風力發(fā)電機常見故障：軸承燒損1、籠型風力發(fā)電機常見故障：軸承燒損處理方法： 更換軸承 軸承加熱溫度不超過120度，且均勻加熱，嚴禁用明火加熱（油浴加熱或去磁感應加熱）；要用拆軸承專用工裝進行拆卸（使軸承內(nèi)圈受力，避免滾珠受力）。1、籠型風力發(fā)電機常見故障：電機振動大處理方法：u 定期校驗齒輪箱和電機對中情況u 檢查軸伸端跳動，應小于0.05mm；u 檢查外風扇；u 檢查軸承聲音。1、籠型風力發(fā)電機常見故障：定子繞組及引出線燒處理方法：u 檢查三相電阻是否平衡要求小于2%，繞組對地絕緣，要求大于50M。-返回工廠處理u 檢查外風扇、大接線盒內(nèi)螺栓的緊固情況