風力發(fā)電機組中的安全系統(tǒng)(1)

1.安全系統(tǒng)在風力發(fā)電機組運行中的地位

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

風力發(fā)電機組的安全生產(chǎn)是一項安全系統(tǒng)工程，而控制系統(tǒng)是風力發(fā)電機組的重要組成部分，它的安全系統(tǒng)構(gòu)成整個安全系統(tǒng)的一部分，需要以系統(tǒng)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、預防事故的一門科學。從系統(tǒng)的觀點，縱向從設計、制造、安裝、試驗、運行、檢修進行全面分析，橫向從元器件購買，工藝、規(guī)程、標準、組織和管理等全面分析最后進行全面綜合評價。目的使風力發(fā)電系統(tǒng)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(tǒng)

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

(2).參數(shù)越限保護風力發(fā)電機組組運行中，有許多參數(shù)需要監(jiān)控，不同機組運行的現(xiàn)場，規(guī)定越限參數(shù)值不同，溫度參數(shù)由計算機采樣值和實際工況計算確定上下限控制，壓力參數(shù)的極限，采用壓力繼電器，根據(jù)工況要求，確定和調(diào)整越限設定值，繼電器輸入觸點開關信號給計算機系統(tǒng)，控制系統(tǒng)自動辨別處理。電壓和電流參數(shù)由電量傳感器轉(zhuǎn)換送入計算機控制系統(tǒng)，根據(jù)工況要求和安全技術要求確定越限電流電壓控制的參數(shù)。

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

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

(5).振動保護機組設有三級振動頻率保護，振動球開關、振動頻率上限1、振動頻率極限2，當開關動作時，系統(tǒng)將分級進行處理。

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

(7).關機保護風力發(fā)電機組組在小風、大風及故障時需要安全停機，停機的順序應先空氣氣動制動，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，當振動開關動作、轉(zhuǎn)速超轉(zhuǎn)速、電網(wǎng)中斷、機組部件突然損壞或火災時，風力發(fā)電機組組緊急停機，系統(tǒng)的安全鏈動作，將有效的保護系統(tǒng)各環(huán)節(jié)工況安全，控制系統(tǒng)在3秒鐘左右，將機組平穩(wěn)停止。

3.電氣接地保護系統(tǒng)

(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為接地體。連接接地體與電器設備之間的金屬導線稱為接地線.接地祥和接地體和稱為接地裝置。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(tǒng)一點進行接地，如把變壓器的中心點接地，稱為工作接地。

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和接地裝置相連接，控制板、電動機外殼接地，稱為保護接地。

C.接地的作用

保護接地的作用電器設備的絕緣一旦擊穿，可見其外殼對地電壓限制在安全電壓以內(nèi)，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，促使熔體在允許時間內(nèi)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路設計的絕緣水平。

D.重復接地

在風場中性點接地系統(tǒng)中，中性點直接接地的低壓線路，塔筒處(中性點)零線應重復接地；無專用零線或用金屬外皮作零線的低壓電纜應重復接地，電纜和架空線在引入建筑物處，如離接地點超過50M，應將零線接地，采用金屬管配線時，應將金屬管與零線連接后再重復接地，采用塑料管配線時，在管外應敷設界面不小于10mm2的鋼線與零線連接后再重復接地。

每一重復接地電阻不超過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30Ω，但至少要有3處進行重復接地。

(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，同時必須安裝繞線環(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，埋設時接地體深度不小于0.6m，垂直接地體長度應不小于2.5m，埋入后周圍要用新土敦實。

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