鲁南风力发电场运行规程.doc
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鲁南风力发电场运行规程.doc
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四川省能投会东风电开发有限公司鲁南风电场运行规程
四川省能投会东风电开发有限公司
运管部
批准:
审定:
审核:
编 写:
目录
第一部分:
风机运行规程.....................................................3
第二部分:
变压器运行规程................................................50
第三部分:
配电装置运行规程............................................85
第四部分:
厂用电运行规程...............................................132
第五部分:
直流系统运行规程...........................................148
第六部分:
继电保护与自动装置运行规程.......................214
第七部分:
微机监控运行规程...........................................277
第八部分:
风机监控运行规程...........................................285
第九部分:
SVG装置运行规程..........................................298
第十部分:
集电线路运行规程............................................308
第十一部分:
UPS系统运行规程.......................................312
第十二部分:
事故处理运行规程........................................327
第一部分风力发电机组运行规程
(东汽FD93H-1500)
1 主题内容与适用范围
1.1主题内容
本规程规定了四川省能投会东风电开发有限公司风力发电机组的基本技术要求、运行方式、运行监控、运行操作、事故处理等相关事项。
1.2适用范围
本规程适用于四川省能投会东风电开发有限公司拉马风力发电场所有东汽FD93H型风力发电机组运行工作。
2 基本要求与引用标准
2.1基本要求
(1)风电场的运行、维护工作,必须贯彻“安全第一,预防为主”的方针,认真学好风力发电机组的投运、巡视、防护、测试和管理工作,熟知设备基本情况,及时发现和消除设备缺陷,预防事故的发生,保证设备的安全、可靠运行。
(2)运行、管理人员应掌握设备状况和维修技术,熟知有关规程制度,经常分析设备运行情况,提出并制定预防事故措施、提高安全运行水平。
(3)从事风力发电场运行维护工作的一切生产人员、生产管理人员必须熟悉本规程,严格执行本规程。
2.2引用标准
•本规程若与上级规定有抵触的按上级规定执行
•引用标准:
DL/T666—1999《风力发电场运行规程》
•东方汽轮机有限公司《FD93H型风力发电机作业指导书》
•东方汽轮机有限公司《FD93H型风力发电机用户使用手册》
•国家电网公司电业安全工作规程(风电厂和变电所电气部分)
•国家电网公司电业安全工作规程(电力线路部分)
3运行规程说明
3.1由于风机的运行工作主要集中在远程监控和故障复位,运行人员主要监视各项运行参数,观察是否出现异常数值,出现故障后,可以通过风机监控面板和虚拟面板远程复位启机,如果不能正常启机,通知现场维护检修人员处理。
3.2通过本规程提供的内容可以进行以下工作:
(1)对风机进行运行参数的监控。
(2)安全的对风机进行启停机操作。
(3)对风机进行故障复位。
(4)安全地进行与风机有关的工作。
4 设备规范
4.1风力发电机组特性及技术规范
4.1.1风力发电机组特性
东方汽轮机厂的FD93H型风机是一种采用水平轴、三叶片、上风向、升力型
可变速、变桨距调节、双馈异步发电机机组的风机,额定功率P=1500Kw。
4.1.2风力发电机组技术规范
4.2技术参数
4.2.1运行参数
切入风速(m/s)
3.0
额定风速(m/s)
11.5
切出风速(m/s)
20.0
等级类型
S级
设计寿命(年)
20
适用海拔(m)
3000-4000
生存环境温度(℃)
-30~50
运行环境温度(℃)
-20~40
4.2.2风轮参数
直径(m)
93.136
扫风面积(m2)
6793
叶片数量
3
叶片长度(m)
45.5
叶片材料
玻璃纤维加强塑料
额定转速(rpm/min)
16.36
转速范围(rpm)
9.09~16.36±10%
风轮锥角
-3.5°
风轮轴倾角(仰角)
5°
风轮位置
机头上风向
旋转方向
面对机头顺时针
4.2.3变浆距系统参数
原理
电力驱动单独的叶片变浆距
功率控制
风轮转速控制和变桨控制
最大叶片安装角
91°
紧急停机时的变浆距角速度
15°/s
正常停机变桨速度
5°/s
变浆距传动位置
带有蓄电池的同步直流电动机
4.2.4齿轮箱参数
型号
3级,一级行星齿轮/两级平行轴齿轮(螺旋)
额定功率(kw)
1660
额定扭矩(knm)
969
速比
约110
输入轴转速(rpm)
9.09~16.36+10%
输出轴转速(rpm)
1000~1800+10%
4.2.5电气系统参数
额定功率(kw)
1560
发电机类型
双馈、带有滑环的四级双馈异步发电机
变频器类型
脉冲宽带调节IGBT变频器
发电机防护等级
IP54
速度范围(rpm)
1000~1800+11%
电压V/电流A
690/1321
频率(Hz)
50
额定电压(V)
690
4.2.6塔架参数
类型
圆锥型整体钢筒结构
轮毂中心高度(m)
69.372
顶部直径(mm)
Φ2955
底部直径(mm)
Φ4000
防护类型
油漆保护(满足高原防辐射的要求)
4.2.7偏航系统参数
类型
4套电动齿轮驱动装置,12套偏航制动器
偏航角速度
0.5°/s
轴承
带有外齿轮的单列四点接触球轴承
4.2.8控制器参数
类型
嵌入式PLC
信号传输
光纤
远程控制
PC机—图形界面
4.2.9发电机参数
型号
SKYFKK1560-4-G4
额定功率(kW)
1560
额定转速(rpm)
1800
定子电流(A)
1182
定子电压(V)
690
定/转子接线方式
△/Y
转子电流(A)
460
转子电压(V)
462
运行温度(℃)
-35—40
防护等级
IP54
绝缘等级
H
转动惯量
73kg.m2
功率因数
0.95
速度范围
1000—2050rmp
重量
6800kg
4.2.10主要部件重量
叶片(每片)(吨)
约7.2
轮毂全封闭系统(吨)
约16.4
机舱(不包括风轮)(吨)
约69
塔筒总重量(吨)
约114
主轴(吨)
9.691
齿轮箱(吨)
17
发电机(吨)
6.8
风轮(包括叶片)(吨)
38.3
基础环(吨)
8.65
4.3标准功率曲线
推力系数
风速
空气密度kg/m³
v[m/s]
1.225
0.0961
0.931
0.901
0.871
0.863
0.833
0.803
0.773
3.0
1.0900
1.0900
1.0900
1.0900
1.0900
1.0900
1.0900
1.0900
1.0900
4.0
0.8913
0.8913
0.8913
0.8913
0.8913
0.8913
0.8913
0.8913
0.8913
5.0
0.8701
0.8245
0.8181
0.8113
0.8041
0.8021
0.7945
0.7864
0.7777
6.0
0.8713
0.8251
0.8187
0.8122
0.8050
0.8030
0.7955
0.7878
0.7792
7.0
0.8719
0.8262
0.8198
0.8131
0.8060
0.8040
0.7965
0.7885
0.7803
8.0
0.8275
0.8268
0.8204
0.8137
0.8067
0.8049
0.7974
0.7894
0.7808
9.0
0.7535
0.7535
0.7535
0.7535
0.7535
0.7535
0.7535
0.7535
0.7535
10.0
0.5182
0.6836
0.6836
0.6836
0.6836
0.6836
0.6836
0.6836
0.6836
11.0
0.3649
0.4875
0.5085
0.5332
0.5620
0.5708
0.6138
0.6138
0.6138
12.0
0.2733
0.3552
0.3684
0.3826
0.3983
0.4027
0.4202
0.4401
0.4630
13.0
0.2121
0.2720
0.2814
0.2915
0.3024
0.3055
0.3176
0.3310
0.3458
14.0
0.1692
0.2151
0.2223
0.2299
0.2381
0.2404
0.2494
0.2593
0.2702
15.0
0.1377
0.1741
0.1796
0.1856
0.1920
0.1938
0.2009
0.2086
0.2170
16.0
0.1141
0.1435
0.1479
0.1527
0.1579
0.1593
0.1650
0.1712
0.1778
17.0
0.0960
0.1201
0.1237
0.1277
0.1319
0.1331
0.1377
0.1427
0.1482
18.0
0.0817
0.1018
0.1049
0.1081
0.1116
0.1126
0.1165
0.1206
0.1251
19.0
0.0704
0.0874
0.0899
0.0927
0.0956
0.0964
0.0997
0.1031
0.1069
20.0
0.0613
0.0757
0.0779
0.0802
0.0827
0.0834
0.0862
0.0891
0.0923
21.0
0.0538
0.0662
0.0681
0.0701
0.0722
0.0728
0.0752
0.0777
0.0805
22.0
0.0475
0.0584
0.0600
0.0617
0.0636
0.0641
0.0661
0.0683
0.0707
23.0
0.0423
0.0518
0.0532
0.0547
0.0564
0.0568
0.0586
0.0605
0.0626
24.0
0.0380
0.0463
0.0475
0.0489
0.0503
0.0507
0.0522
0.0539
0.0558
25.0
0.0342
0.0416
0.0427
0.0439
0.0451
0.0455
0.0469
0.0484
0.0500
FD93H型风机标准功率曲线
5风机结构
FD93H—1.5MW高原型风力发电机组主要包括:
风轮(叶片、轮毂、变桨系统)、传动系统(主轴、主轴轴承及轴承座、齿轮箱、转子制动器、联轴器)、偏航系统、电气系统、控制系统、机架、塔架以及测风系统等。
5.1风轮
5.1.1风轮用于将空气的动能转化为风轮转动的机械能。
风轮构成:
叶片、轮毂、导流罩、变桨控制系统、变桨驱动装置、变桨润滑系统等部件组成。
1.5MW高原型风力发电机组采用三叶片,上风向的布置形式;采用电气变桨装置,每一只叶片装有一个独立的变桨轴承,变桨轴承连接叶片和铸铁结构的轮毂。
叶片桨距角可根据风速和功率输出情况自动调节。
在风机维护时,风轮可通过锁紧销锁定。
整个风轮通过高强度螺栓与主轴连接,主轴通过轴承座固定在机架上。
5.1.2设计特征
5.1.2.1机组功率调节采用变桨距控制。
在额定功率点后,风机输出功率保持恒定,同时变桨距控制在风机运行过程中能有效降低机组所受载荷。
5.1.2.2变桨范围从0°到92°。
变桨速度在0.1°/s~7.5°/s内,根据不同的工况,可自动控制变桨速度,順桨速度可达7.5°/s。
风轮转速在9.09~16.36+10%rpm的范围内进行变速运行。
5.1.3轮毂
轮毂采用球墨铸铁铸造而成,经过严格的磁粉探伤和超声波探伤,具备完整的涂覆层。
整个轮毂受力部分全部采用高强度的紧固件连接,可有效保证轮毂在极端恶劣的工况下的安全性。
轮毂内有充足的空间,方便进行检修维护工作。
5.1.4叶片
叶片的外形采用了最新的空气动力学翼型优化成果,并且按高度精密的要求制造,实现最大风能的捕捉利用。
三叶片通过变桨轴承采用高强度螺栓连接在轮毂法兰上。
特点如下:
5.1.4.1叶片的材料为玻璃纤维增强环氧树脂复合材料,该材质具有密度小、强度高的特点。
具有良好的耐腐蚀性,在酸、碱、有机溶剂及海水等介质中性能稳定;具有良好的电绝缘性;不受电磁作用的影响,不反射无线电波;具有保温、隔热、隔音、减震等特点。
叶片外表面采用工业级聚氨酯涂层。
5.1.4.2叶片根部连接螺栓等金属结构,全部采用有效的涂覆层。
每一个叶片与轮毂之间的接口尺寸完全一样,可确保叶片相互替换而不会影响风轮的运行。
叶片还配有防雨罩,可防止雨水进入轮毂。
靠近叶尖处设有配重室,以保证整个风轮的质量平衡。
5.1.4.3叶尖和叶片中部均装有雷电接闪器,在叶跟法兰位置设置了雷电记录装置,可以自动记录记载叶片的最大雷击电流。
5.1.5变桨系统
变桨系统由变桨轴承、轴控柜、蓄电池、驱动电机、变桨齿轮箱和自动润滑系统组成。
风机停电时也能进行变桨驱动。
叶片变桨控制用来限制风机的功率和旋转速度,而且是主要的刹车系统。
通过计算机控制系统来指定叶片角度的设定值。
每片叶片有单独的变桨距电力驱动装置。
在主电源故障和在特定的风机停机程序阶段,驱动器可以直接由后备电容供电,驱动器以最大的调节速度旋转叶片到安全位置。
变桨系统的特点:
1.5MW高原型风力发电机组采用电气驱动单叶片独立变桨形式。
该系统具有以下特点:
5.1.5.1叶片通过螺栓连接到变桨轴承内圈上,变桨轴承为单列、四点接触球轴承,其外圈连接到风轮轮毂上,内齿圈与叶片相连。
每只叶片都配有独立的变桨装置,变桨装置由变桨电机、变桨齿轮箱、轴控柜、蓄电池柜、变桨轴承等组成,能够进行独立调节。
5.1.5.2在风速低于额定风速时,风轮在恒定的叶片桨距角和变转速下运行,使其在最佳的空气动力学范围内连续工作并达到最大的风机效率。
5.1.5.3在风速高于额定风速时,变桨距控制系统工作以保持风轮在恒定的功率输出下工作。
这种先进的控制理念使得风机上的载荷大大降低。
5.1.5.4为了保证整个风机的安全性,在电网出现故障时,变桨装置以蓄电池作为后备电源为变桨系统供电,完成紧急顺桨。
5.1.5.5除了控制功率输出以外,变桨装置也是机组安全系统最主要的执行机构。
在风机出现故障并触发快速停机程序时,变桨系统控制叶片以7°/s的速度顺桨到92°限位开关位置,保证机组安全停机。
5.2传动系统
5.2.1结构描述
传动系统实现将风轮捕获的能量传递给发电机。
主要部件包括:
主轴、轴承座、齿轮箱、齿轮箱弹性支撑、联轴器、转子制动器及发电机。
5.2.2系统特点
5.2.2.1传动系统采用三点支撑结构,安装于机架上,两个主轴轴承均为双列调心滚子轴承,其中靠近风轮侧的轴承为浮动轴承,靠近齿轮箱侧的轴承为固定轴承,两点支撑结构能很好地平衡系统的振动冲击,改善齿轮箱受载情况,保证结构的稳定性。
5.2.2.2两个主轴轴承分别通过两个独产轴承座支撑。
靠近风轮侧的主轴轴承座内有一套风轮锁紧装置,机组在进行调试、维护、检修时,可通过该锁紧装置把整个传动系统固定锁死,工作人员可以安全地在机舱和轮毂内工作。
轴承座采用墨铸铁材料,具有良好的抗振性。
轴承座通过迷宫式油封和“V”型圈对轴承的润滑油脂进行双重密封,有效地阻止了油脂的泄漏,使机舱保持清洁。
5.2.2.3风机主轴采用锻件。
主轴的前端带有法兰,与轮毂相连。
主轴的后端直接插入齿轮箱的行星齿轮架,并通过胀紧套安全可靠地与齿轮箱连接在一起。
5.2.2.4齿轮箱的结构形式为一级行星齿轮和两级平行轴齿轮传动。
齿轮箱中齿的啮合具有高效率和低噪音的特点。
液压弹性支撑与齿轮箱设备中的扭矩支承元件整合在一起,直接与机架连接。
齿轮箱上的液压弹性支撑不仅运用了弹性支撑,同时也非常有效地隔离了声音和振动从齿轮箱到机架的传递。
5.2.2.5齿轮箱与发电机之间采用柔性联轴器进行连接。
该联轴器能够补偿齿轮箱输出端与发电机输入端之间的轴向、径向及角度偏移。
此外,在联轴器上集成有一个力矩限制器,在可能发生的发电机突然短路情况下,能有效阻止产生的瞬时力矩转移到齿轮箱,以保护齿轮箱不受损坏。
5.2.2.6在齿轮箱调整轴端安装了一套转子制动装置,机械制动器盘作为附加的安全保障。
它只在主要的安全系统(叶片变桨距机构)发生故障的情况下启动,具有除了独立变桨距系统的三重冗余保护外的第四重安全措施。
该制动装置在风机维护时手动操作,辅助锁紧风轮。
5.3机架、机舱罩、塔架及导电轨
5.3.1机架:
采用钢制的焊接组装件,具有极高的刚度及很高的阻尼,能有效地隔离齿轮箱中的噪声的传播。
风轮和发电机的静态及动态载荷通过机架传递到塔筒(塔架)。
5.3.2机舱罩;机舱罩具有紧凑的外部尺寸,精巧的流线开外观设。
尽管机舱的冷却和通风设备尺寸较大,但都隐蔽的整合在机舱内。
设计时在机舱内考虑了足够大的活动空间,轮毂中的变浆距装置能直接从机舱进入以方便维修。
整个机舱罩都采用隔音设计以达到吸声的目的。
另外机舱罩内有传动系统、控制柜、偏航系统、发电机、主控柜、小型吊车等,外部还有测风系统。
根据性质不同机舱可分为三个部分:
1传递载荷的主机部分;2供维护人员使用的工作平台;3由玻璃纤维原料制造的机舱罩。
5.3.3塔架:
塔架采用锥形圆通式结构形式。
塔架与基础、塔架的段与段之间以及塔架与机舱的连接均采用最可靠的L型法兰连接,采用最佳的门截面及高强度螺栓连接。
塔架部件采用塔架的底配有一扇门,能使外部空气进入塔架内,同时具有防砂、防雨、防盗等功能,每段塔架内部均设有平台,各平台均设有照明灯和硬件安全链系统。
塔架底部的独立平台上安装有控制系统的终端盒变频器,在门的入口位置。
这样可以在不需要任何攀爬的情况下就能对重要设备功能进行控制。
发电机的电能通过最佳屏蔽的导电轨传送到塔筒底部。
塔架内装有网线以便所有控制信号能从主计算机与塔架底部相互传送。
塔架通过多层喷涂来达到最佳的防腐蚀和防辐射效果。
所有金属板和焊缝都采用超声波或X射线进行探伤检验。
5.3.4导电轨:
外璧不导电、不导磁;确保设备和人身安全,不会短路
5.4偏航系统
5.4.1偏航系统主要由偏航轴承、偏航刹车器、偏航电机和偏航齿轮箱等部件组成。
5.4.2FD93H风力发电机组偏航系统为主动式偏航系统,能自动对风,使风轮的扫风面与风向垂直,以最大限度的捕获风能。
5.4.3FD93H风机配有一个风向标。
机舱底架通过带有外齿轮的四点接触轴承连接到塔架上。
机舱的偏航系统通过四个电机带动减速齿轮完成。
在偏航电机间采用十二个偏航制动器,以便偏航轴承环不随外部偏航力制动。
在偏航运动过程中,制动器仍保持较小的制动力,以防止啮合齿的往复变化从而引起到保护偏航机构的作用。
5.4.5偏航系统的特点:
1.5MW高原型风力发电机组采用主动偏航对风形式。
该系统具有以下特点:
5.4.5.11.5MW高原型风力发电机组配有风向传感器,能非常准确地判定瞬时风向。
机组对风的方向校准非常重要,因为它能保证最大的能量产出并同时避免由于斜向入流引起的附加负载。
5.4.5.2机舱主机架通过带有外齿轮的四点接触器轴承连接到塔架上。
机舱的偏航系统通过四个电动机带动减速齿轮完成,制动装置采用12个偏航制动器。
5.4.5.3偏航制动装置通过液压装置(也作为传动系统安全刹车的动力源)提供必要的制动力。
为了在各种情况下保证机组的安全运行,液压系统配有蓄能器,这些蓄能器能保证在出现电力供应故障的情况下仍能提供必要的制动力。
5.4.5.4偏航轴承采用“负游隙”设计的四点接触球轴承,以增加整机的运转平稳性,增强抗冲击载荷能力。
5.4.5.5偏航制动器为液压驱动刹车,静止时,偏航制动器的刹车闸将机舱牢固锁定:
偏航时,偏航制动器仍然保持一定的残压,使得整个偏航过程中始终有阻尼存在,以保证偏航运动更加平稳,避免可能发生的振动现象。
5.4.5.6位于偏航电机驱动轴上的电磁刹车具有失效保护功能,在出现外部故障(如断电)时,电磁制动系统仍能使机组的偏航系统处于可靠的锁定状态。
5.4.5.7偏航齿采用硬齿面技术,其中外齿圈齿面采用了特殊工艺,以提高齿面硬度值,避免了长期运行产生磨损。
5.4.5.81.5MW高原型风力发电机组偏航系统设计有手动和自动两种操作模式。
在偏航过程中,风机还设置有自动解缆程序,从而保证电缆不会因为过多的缠绕而被破坏。
具体解缆设置为:
(1)风速小于启动风速时,扭缆角度大于430°,自动解缆。
(2)扭缆角度大于760°,自动解缆。
(3)当扭缆角度大于800°(可自定)触发安全链停机。
5.4.5.9优化设计偏航控制系统,对偏航的路径选择进行智能判断,机组在风速较小的状态下,自行解缆,避免了高风速段偏航解缆造成的发电量损失。
5.5电气系统
电气系统是用于获得最佳能量产出和一流电能质量的关键结构。
双馈绕线式异步发电机使得风机能在变化的转速下工作,而不需要大功率变频器将全部的功率转送出来。
双馈异步发电机--变频器系统是目前世界上MW级风机使用最多的模式。
其主要的特点为双馈发电机可靠性高,结构紧凑,体积小,重量亲(较永磁式同步发电机),变频器转换的有功功率小,只需要风机功率的1/5左右。
风机具有低的风力特性(低启动风速、高效率),低噪音传播,特别是再低风速时向电网供电的特性都有明显改善。
速发电机在部分功率条件下提供了相当平滑的电能,在额的功率条件下提供了几乎完全平滑的电能。
这使得风机运转时的噪音明显减小,并大大降低了该结构上的动力载荷。
阵风通过风轮的加速得到缓
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