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1、论文题目：SL500机组690V回路简析论文作者： 张建 指导导师： 孙冬 部门： -金风慧能 目录引言 11.华锐SL1500机组690V电气回路组成及原理 41.1电气回路组成 41 . 2各部件简要分析 41.2.1 箱变系统 41.2.2 变频器系统 41.2.3 发电机 62.SL1500 风机并网过程分析 82.1风机并网过程 82.1.1 启动预充电 82.1.2 网侧变频器启动 92.1.3 机侧变频器启动 92.1.4 发电机同步 102.1.5 并网 102.1.6 低电压穿越 113.SL1500 风机日常维护注意事项 123.1安全 123.2 维护注意事项 124.本
2、文结论 13引言摘要： 华能辽宁阜北项目位于辽宁省阜新市阜蒙县福兴地镇，总装机容量为 35 万 KW， 由 234 台华锐 SL1500/77 机组构成。 结合本人近两个月的风场实习工作， 本文主要分析华 锐 SL1500/77 机组 690V 回路（即主发电回路）电气组成器件构成及原理，并网过程分析，维 修保养注意事项等内容。 由于受本人知识结构及能力限制， 本人仅为个人对机组系统的认识， 难免会有纰漏之处，望各位领导及同仁批评指正。关键词： 华锐机组 690V 主回路 变频器 发电机 系统分析1.华锐SL1500机组690V电气回路组成及原理1.1电气回路组成华能辽宁阜北风电场690V回路
3、电气配置为塔基箱变（690V/35KV），塔 筒电缆（包括定 子电缆，转子电缆，接地线），变频器（包括超导PM3000,大连国通，禾望 等） ，双馈异步 发电机（永济，天元，佳木斯等） ，并网系统等组成。其中发电机和变频器 均采用水冷散热 系统散热。1.2 各部件简要分析1.2.1 箱变系统图 1 箱式变压器塔基箱式变压器的作用主要包括电压转换，能量传递，线路保护等。包括高压室， 变压器室，低压室；高压室即电源侧， 一般是 35 千伏进线，包括高压母排、 断路器或者熔断器、 电压互感器、 避雷器等， 变压室里都是变压器， 是箱变的主要设备， 低压室里面有低压母排、低压断路器、计量装置、避雷器等
4、，从低压母排上引出线路（690V）通过塔筒电缆为风 机运行提供电源1.2.2 变频器系统变频器系统分为机侧变频器和网侧变频器， 主要作用为调节转速、 机组并网控制、 调节 无功、滤波和过压保护。图 2 机侧变频器和网侧变频器 调节转速风力发电的叶片及轮毂重达数吨或数十吨。 操纵如此巨大的转动惯性体， 并且响应速度 要求能跟上风速变化是相当困难的。目前为了调节转速一方面对桨叶角度进行变桨距控制， 变桨距控制是一个比较慢的过程， 它的动作时间以秒计算，对湍流度较大的工况，转速调节并不理想，如提高变桨响应速度， 也 可能引发机组的振动超限等问题。另一方面根据公式：p 二 n * oo,P：发电机功率
5、n：发电机转速o：发电机转矩 通过变频器控制发电机转子转矩来控制转速。 变频器控制发电机转子电流频率的动作时 间在毫秒级以下， 可以保证发电机组在湍流度较大的工况下， 使机组功率稳定输出， 降低对 电网冲击的不良影响。 机组并网控制风力发电机组并网条件： 风机有功与电网频率、 幅值、相位均相同， 方可满足并网条 件。 在机组并网过程中首先启动直流预充电回路， 如果直接吸合网侧接触器， 较大的电势差 会对 机侧变频器造成较大的冲击，形成瞬间过电流。当风机达到 1200rpm 时，网侧接触器吸合变频器开始给发电机转子提供励磁， 同时变频 器开始检测发电机与电网的电压、 频率和相位是否相同， 如果满
6、足条件， 变频器控制发电机 定子接触器闭合，实现机组与电网的零冲击连接。 调节无功、滤波和过压保护改变励磁电流的幅值和相位， 可以改变发电机定子电动势和电网电压之间的相位角， 从 而实现无功功率的调节。在机组超同步运行时， 发电机转子发出的交流电有很大的谐波， 发电机经过变频器的整 流、滤波、逆变、再滤波，然后并入电网，能减小对电网的谐波干扰。电网电压低电压穿越时， 风力发电机组的各量都会产生较大的振荡并伴有尖峰出现。 变 频器中的 Crowbar 电路在电网电压跌落时可以增加转子回路的电阻， 有效抑制定子电流的交 流暂态分量，同时可以对直流母线电容器进行保护。1.2.3 发电机发电机是把机械
7、能转化为电能的设备， 机组采用双馈异步发电机， 基本原理为发电机定 子绕组直接与电网相连，转子绕组从变频器 IGBT 获得励磁电流，在转子绕组上产生一个相 对转子的励磁旋转磁场ni,其与转子转速 n2相叠加，叠加后的旋转磁场转速与发电机同步 转速 ns 保持一致，从而产生恒频恒压的电能。p n1 + n2-0f : 发电机电能频率P：发电机极对数双馈异步通常工作在亚同步、同步、超同步三种状态。 亚同步工作状态：转子转速n2低于发电机同步转速ns，此时机侧变频器为三相绕组提供励磁电流，在转子 绕组中产生一个与转子方向相同的励磁旋转磁场转速为 n1,使得和n2叠加等同于发电 机同步转速，此时发电机
8、只有定子发出有功功率。ns n 2ns = n 1+n2 同步工作状态转子转速n2与发电机同步转速一致，此时励磁旋转磁场转速耳为零，此时发电机只 有定子发有功功率。ns= n 2n1= 0 超同步工作状态转子转速n2高于同步转速ns,此时转子绕组产生一个转速为ni的与转子方向相反的旋 转磁场，使得 n2-n 1恒等于发电机同步转速 ns 。该状态下不仅发电机定子发有功功率，发电 机转子绕组也向电网通过变频器反馈功率，这也是双馈异步发电机名称的由来。ns supply DC-Bus StntorGenerator Jchote-Prochar goStAlOr ContactorPrecharg
9、e contactor690V AC PM3000WRotorconlactof950V DCLino FilterLineChokt?tKLSC DC-BUS GSC MOV DC图 4 启动预充电 过程G2.1.2网侧变频器启 动为人类奉献白云蓝天，给未来创造 更多资源690V ACStator ContactorLSCLino contactorPrecharge contactor950V DC/PM3000W Stator小”邕虫RotorClose contactorOpen prHchargo coritactoi圈，网侧接触器K340.4吸合，同时预充电回路断开，母线电压 升至
10、所需的无功能量，包括变压器和高频滤波装置等所需的电 能。A1提供230VAC电压，但定子接触系不吸合，等待机侧变 频器24VDC信号，当两个信号同时满足时定子接触器吸合。1050V，网侧变频器提供系 统与此同时也为定子接触器线 圈V308.4 的 P17-K1A 端子发出图5网侧变频器预充电工作完成后，由变频器V3启.2的P18-K2A端子发出230VAC到K340.4线机侧变频器启2.1.3动色皿-690V ACStator Contador3-Linecontactor RPiuchurgo contactorLSCine cont.GSC950V DCPM3000WStatorLine
11、ChokALSC DC BUS GSC1150V DCGenerator /ChokeRotorLine Filter Start generator side converter Push 20A test current to the rotor图6机侧变频器 启动网侧变频器电流值达到80A左右，机侧变频器达到20A左右，此时机侧变频器为发 电机转子提供励磁电流，根据转速来不断调节机侧变频器的电压和频率以达到并网条件。2.1.4 发电机同步图 7 发电机同步机侧变频器 V308.4-P16 时刻检测发电机转速，当发电机转速达到同步转速时，机侧变 频器注入140A电流，发电机定子感应电压达到
12、690VAC，发电机已发电，但不能并网，变频 器时刻检测电网电压和定子电压参数并进行比较， 调节机侧变频器电压参数， 使发电机定子 电压和电网电压相等，为并网做准备条件，此过程最多可持续 1 分钟左右。2.1.5 并网图 8 并网当发电机定子电压频率、 幅值、相位与电网一致或者在误差范围内时， 机侧变频器V308.4的 P17-K1A 端子发出 24VDC 信号，此时并网条件满足，发电机实现零冲击并网2.1.6 低电压穿越低电压穿越（LVRT）,指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚 至向电网提供一定的无功功率， 支持电网恢复， 直到电网恢复正常， 从而“穿越”这个低电 压时
13、间（区域）。）。LVRT是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的 运行 功能要求。对风电场的低电压穿越要求。a）风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至 20%额定电压时能够保证不脱网连续运 行 625ms 的能力；b）风电场并网点电压在发生跌落后 2s 内能够恢复到额定电压的 90%时，风电场内的风 电机组能够保证不脱网连续运行。I卜双馈发电机定子绕组在电网电压骤降的工况下会产生较大的冲击电流， 由于定、 转子之 间的电磁耦合关系， 转子绕组感应出过电流和过电压， 同时抬高直流母线电压， 对机组设备 造成损坏。针对这种工况， SL1500 机组目前采用的解决方法为转子侧并联 Crwobar 保护电 路的方式，当检测到变频器直流母线电压高于软件限值 1175VDC 或者硬件限值 1200VDC 时， Crowbar 电路切入将转子绕组通过泄放电阻 R312.3、 R312.4 和 R312.5 与地短路，释放过 剩 的能量保护机侧变频器和转子绕组，
