[行业技术文章]风力发电机组中的安全系统

      1.平安系统在风力发机电组运行中的地位

      平安生产是我国风电场经管的一项基来源根基则。而风电场则主要是由风力发机电组组成，所以风力发机电组的运行平安是风电场重要的。控制系统是风力发机电的焦点部件，是风力发机电组平安运行的基本保证，所觉得了提高风力发机电组的运行平安性，必需从控制系统的平安性和靠得住性设计起头，凭据风力发机电组控制系统的发电、输电、运行控制等分歧环节的特点，在装备从安装到运行的全数进程中，切实把好平安关，不竭寻觅提高风力发机电组平安靠得住性的途径和方式。

      风力发机电组的平安生产是一项平安系统工程，而控制系统是风力发机电组的重要组成部门，它的平安系统组成整个平安系统的一部门，需要以系统论，信息论，控制论为根蒂根基，研究人、装备的生产经管，研究事故、预防事故的一门科学。从系统的概念，纵向从设计、制造、安装、实验、运行、检修进行周全分析，横向从元器件采办，工艺、规程、尺度、组织和经管等周全分析落后行周全综合评价。目的使风力发电系统各不平安身分减到小，到达好平安状态生产。

      2. 机组控制装配的平安系统组成

      (一)系统组成如图 

     控制装配的平安系统组成 

     3. 机组控制运行平安庇护系统

     (1). 年夜风庇护平安系统  机组设计有切进风速Vg，停机风速Vt，一般取10分钟25m/s的风速为停机风速；由于此时风的能很年夜，系统必需接纳庇护措施，在停机前对失速型风机，风轮叶片自动下降风能的捕捉，风力发机电组组的功率输出依然连结在额定功率左右，而对于变浆距风机必需调理叶变距角，实现功率输出的调理，限制年夜功率的输出，保证发机电运行平安。当年夜风停机时，机组必需依照平安法式停机。停机后，风力发机电组组必需90°对风控制。

     (2). 参数越限庇护  风力发机电组组运行中，有许多参数需要监控，分歧机组运行的现场，划定越限参数值分歧，温度参数由计较机采样值和现实工况计较肯定上下限控制，压力参数的极限，采用压力继电器，凭据工况要求，肯定和调整越限设定值，继电器输进触点开关旌旗灯号给计较机系统，控制系统自动分辨处置。电压和电流参数由电传感器转换送进计较机控制系统，凭据工况要求和平安技术要求肯定越限电流电压控制的参数。 

    (3). 电压庇护指对电气装配元件遭到的瞬间高压冲击所进行的庇护，凡是对控制系统交流电源进行隔离稳压庇护，同时装配加高压瞬态吸收元件，提高控制系统的耐高压能力。

    (4). 电流庇护控制系统所有的电器电路(除平安链外)都必需加过流庇护器，如保险丝、空气开关。
 
    (5). 振动庇护 机组设有三级振动频率庇护，振动球开关、振动频率上限1、振动频率极限2，当开关动作时，系统将分级进行处置。

    (6). 开机庇护  设计机组开机正常顺序控制，对于定桨距失速异步风力发机电组接纳软切控制限制并网时对电网的电冲击；对于同步风力发机电，接纳同步、同相、同压并网控制，限制并网时的电流冲击。

    (7). 关机庇护  风力发机电组组在小风、年夜风及故障时需要平安停机，停机的顺序应先空气气动制动，然后，软切除脱网停机。软脱网的顺序控制与软并网的控制基本一致。

    (8). 紧急停机平安链庇护  紧急停机是机组平安庇护的有用屏障，当振动开关动作、转速超转速、电网中断、机组部件突然损坏或火灾时，风力发机电组组紧急停机，系统的平安链动作，将有用的庇护系统各环节工况平安，控制系统在3秒钟左右，将机组平稳遏制。

     4. 电气接地庇护系统

    (1). 接地的基本概念

     A.接地装配

    电器装备的任何部门与土壤间作秀的电器毗连成为接地，与土壤直接接触的金属体称为接地体。毗连接地体与电器装备之间的金属导线称为接地线.接地祥和接地体和称为接地装配。接地在正常情况或事故情况下，为了保证电器装备的平安运行，必需将电控制系统一点进行接地，如把变压器的中心点接地，称为工作接地。

     B. 庇护接地  

     为了避免由于尽缘损坏而造成触电危险，把电器装备不带电的金属外壳用导线和接地装配相毗连，控制板、电念头外壳接地，称为庇护接地。

    C. 接地的作用

　 庇护接地的作用  电器装备的尽缘一旦击穿，可见其外壳对地电压限制        在平安电压之内，避免人身触电事故。

　　庇护接零的作用   电器装备的尽缘一旦击穿，会形成阻抗很小的短路电路，发生很年夜的短路电流，促使熔体在允许时间内切断故障电路，以免发生触电伤亡事故。

　　工作接地的作用  下降人体的接触电压，迅速切断故障装备，下降电器装备和电力线路设计的尽缘水平。

     D. 重复接地

    在风场中性点接地系统中，中性点直接接地的低压线路，塔筒处(中性点)零线应重复接地；无用零线或用金属外皮作零线的低压电缆应重复接地，电缆和排挤线在引进建筑物处，如离接地址跨越50M，应将零线接地，采用金属管配线时，应将金属管与零线毗连后再重复接地，采用塑料管配线时，在管外应敷设界面不小于10mm2的钢线与零线毗连后再重复接地。　　　

     每重复接地电阻不跨越10Ω，而电源(变压器)容在100kVA以下者，每重复接地电阻不跨越30Ω，但至少要有3处进行重复接地。
 
    (2)、机组接地庇护装配

    A、接地体分为人工接地体和自然界接地体。接地装配应充实哄骗与年夜地有靠得住毗连的自然接地即体塔筒和地基，但为了靠得住接地，可自行设计人工接地体与塔筒和地基相连组成接地网，这样具有较好的防雷电和年夜电流、年夜电压的冲击，同时必需安装绕线环和接地棒的接地设计装配，即接地庇护装配。

    B、人工接地体不应埋设在垃圾、炉渣和强烈侵蚀性土壤处，埋设时接地体深度不小于0.6m，垂直接地体长度应不小于2.5m，埋进后周围要用新土敦实。

    C、接地体毗连应采用搭接焊，搭接长度为扁钢长度的2倍，并由三个邻边施焊，为园钢直径的六倍， 并由两面施焊。接地体与接地线毗连，应采用可拆卸的螺栓联络，以便测试电阻。

     D、当地下较深处的土壤电阻率较低时，可采用深井或深管式接地体，或在接地坑内填进化学降阻剂。

     5. 微控制器抗干扰庇护系统

     (1)抗干扰庇护系统组成

    抗干扰的基来源根基则，为了使微机控制系统或控制装配既不因外界电磁干扰的影响而误动作或损失功能，也不向外界发送过年夜的噪声干扰，以免影响其他系统或装配正常工作，所以设计师主要遵循下列三个原则:
 
    A、抑制噪声源，直接消除干扰发生的缘由；

    B、切断电磁干扰的传递途径，或提高传递途径对电磁干扰的衰减作用，以消除噪声源和受扰装备之间的噪声耦合；

    C、增强受扰装备抵当电磁干扰的能力，下降其噪声灵感度；

   (2)、系统的抗干扰设计

    在风力发电控制系统中，为了系统稳定靠得住地工作，研究干扰对微机控制器系统的影响及接纳抗干扰措施是十分需要的。

    在风力发电控制系统或其他电子装备中，一个电路要削减干扰的影响，可以尽减小干扰源发生的干扰强度；亦可以切断或下降干扰耦合身分，使干扰强度尽衰减。再就是接纳各类措施，提高电子线路的抗干扰能力。

    干扰源有的来自系统的外部。例如，工电器装备的电火花，高压输电线上的放电；通讯装备的电磁波。太阳辐射。雷电和各年夜功率装备开关时发出的干扰均属于这类干扰。另外一类干扰来自微机运用系统内部。例如，电源自身发生的干扰；电路中脉冲尖峰或自激振荡；电路之间经由过程散布电容的耦合发生的干扰，装备的机械振动发生的干扰；年夜的脉冲电畅通流畅过地线电阻、电源内阻酿成的干扰等等均属这一类。 

     知道干扰来历，我们可在干扰源处接纳措施，抑制其发生。这类措施有时是十分有用的。在没法控制干扰源的地方，就必需接纳另外措施来下功夫。

    6. 多重庇护平安系统

    (1)平安系统硬件的实现

    A、主电路庇护

    B、过压、过流庇护

    C、瞬态庇护

    D、防雷庇护系统

   (2)微机控制器软件的平安设计实现

   (3)软件平安设计