并网型风电机组发电机技术综述20061124

风电—

用之不竭的洁净能源

提纲

1、并网型风电机组发电机概述2、交流电机的基本原理与结构3、发电机的安装与维护1、并网型风电机组发电机概述①笼型感应异步发电机如：YFF-750kW,690V,1512r/min用于定桨距失速型风电机组②双绕组双速异步发电机如：YFF-600/150kW、YFF-1300/250kW690V,1512r/min/1010r/min用于定桨距失速型风电机组

定桨距失速型风机—三级齿轮增速箱＋双绕组双速异步电机如：金风S43-600/125kW

NordexN62-1300/250kW1、并网型风电机组发电机概述③双馈(绕线式)异步发电机如：YRF-1500kW、YRF-2000kWGamesa750kW、Dewind1250kW、GeWind1500kW，发电机转速n：1500r/min-35%≤nc%；或1000r/min-35%≤n≤1000r/min+35%也有1500r/min-20%≤n≤1500r/min+40%

用于:变桨距变速型风机双馈(绕线式)异步发电机④超低速(永磁)同步发电机如：德国Enercon公司E40-600kW、E70-2MW、E112-4.5MW；荷兰Lagerwey公司900kW；Zephyros公司2MW，发电机转速通常在8-25r/min特点:超大直径、低转速用于直接驱式风机—无齿轮增速器1、并网型风电机组发电机概述如:Zephyros公司(Lagerweyconcept)湖南湘电风能有限公司(湘潭电机股份有限公司)发电机转8-22.5r/min,外径φ3.9m,重49tZephyrosZ72-2MW1、并网型风电机组发电机概述风机旋转动画(Flash)发电机旋转(Flash)风机装配(Flash)德国VENSYS公司

(萨尔兰应用技术大学克林教授方案)金风科技1.2(1.5)MW风力发电机组转速10-20r/min,外径φ5.3m,重43t(1.2MW)哈电集团1.2MW风力发电机组Enercon直接驱动型4500kW1、并网型风电机组发电机概述发电机转6--13r/min,外径φ12m,重300t⑤中速(永磁)同步发电机如：芬兰Winwind公司1MW、3MW；

哈飞威达1MW德国Multibrid公司5MW；发电机转速通常在60-150r/min特点:发电机直径适中用于半直接驱式风机--一级行星轮增速器1、并网型风电机组发电机概述Multibrid半直接驱动型5MW哈飞威达/芬兰Winwind公司1.2MW风力发电机组1、并网型风电机组发电机概述湘潭电机600kW风力发电机定子湘潭电机1300kW风力发电机试验1、并网型风电机组发电机概述2、交流电机的基本原理与结构

交流绕组的基本概念交流绕组的电动势交流绕组的磁动势交流电机异步电机同步电机异步/同步两类电机转子、定子绕组的结构形式是相同的，定子绕组的感应电动势、磁动势的性质，分析方法也是相同.交流电机的共同问题交流电机定子铁心定子冲片定子线圈2.1交流绕组的基本要求（1）绕组产生的电动势（磁动势）接近正弦（2）三相绕组的基波电动势（磁动势）必须对称（3）在导体数一定的情况下，能获得较大的基波电动势（磁动势）正弦磁场的分布在一个主极下，气隙磁密呈正弦分布导体中的感应电动势正弦导体中的感应电动势正弦导体在定子上，固定不动，磁场随转子而旋转每根导体感应的电动势是正弦所有导体的感应电动势幅值相等，但在时间上相差一个相位角交流电机的主磁通、漏磁通主磁通（2极、4极）漏磁通2极电机工作原理(Flash)4极电机工作原理(Flash)2.2异步（发）电机优点：结构简单、运行可靠、制造容易、价格低廉、坚固耐用，有较高的效率和相当好的运行性能。缺点（1）调速问题（2）对电网的污染（无功功率）异步电机的主要用途异步电机（感应电机）主要用作电动机，应用最广泛的一种电动机，厂矿企业，交通工具，娱乐，科研，农业生产，日常生活都离不开异步电动机；异步电机用作发电机，主要用于原动机转速不稳定的场所，如风力发电、小型水利发电。异步电机分类按定子绕组供电电源相数按转子绕组的结构单相感应电动机三相感应电动机两相感应电动机异步电机鼠笼式异步发电(动)机绕线式异步发电(动)机结构简单，坚固，成本低，运行性能不如绕线式通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能三相异步电机的结构三相异步电机的结构2.2.1定子—定子铁心、定子绕组、机座2.2.2转子—转子铁心、转子绕组、转轴转子铁心是电机磁路的一部分，通常也是由硅钢片叠压而成转轴起支撑转子铁心和输出机械转矩的作用异步电机按转子绕组形式可分为笼型和绕线式鼠笼转子照片转子鼠笼绕线式转子绕线转子接线示意图2.2.3气隙2.2.4转差率

异步电机转速的一个参数，在异步电机分析中极其重要！2.2.5异步电机的三种运行状态1、电动机运行状态(0<n<n1,0<s<1)（1）转子导条切割磁场的方向与电机旋转方向相反（2）转子导条中感应的电流的方向（3）转子导条电磁转矩的方向（4）电动机状态运行时转速不可能达到同步转速2、发电机状态(n>n1,s<0)（1）外力拖动转子转速高于同步速（2）转子导条切割磁场的方向与电动机时相反（3）转子导条电磁转矩的方向（4）电机从原动机吸收机械功率，输出电动率3、电磁制动状态(n<0,s>1)额定电压UN：

(V)，额定运行时，规定加在定子绕组上的线电压；额定电流IN：

(A),额定运行时，规定加在定子绕组上的线电流；

额定功率PN：

(kW),额定运行时，电(动)机的输出功率；

额定转速n：

(r/min),额定运行时，电动机的转子转速；额定频率fN：

(Hz)，规定的电源频率(50Hz)；额定效率、额定功率因数等2.2.6异步电机的额定值1.同步发电机基本构造同步电机的定子和异步机一样，都装有对称的三相绕组，切割旋转磁势就会产生电势；流过三相对称交流电就会产生旋转磁势。同步电机的转子分为两类：凸极转子和隐极转子,转子上装有励磁绕组。因此，同步电机又分为凸极式同步电机和隐极式同步电机。2.永磁同步(发)电机

将转子上的励磁绕组改为永磁体,即为永磁电机.

2.3励磁同步(发)机/永磁同步(发)电机同步机转子（凸极式）3、发电机的安装与维护１.发电机的适用环境：海拨高度应不超过1000m。环境空气温度：-30℃～+50℃。环境空气相对湿度为95±3%。当运行地点的海拔高度和环境温度与上述规定不同时,按GB/T755《旋转电机基本技术要求》之规定,对容量进行修正。２.安装（１）安装前的检查检查电气连接是否符合接线图，连接是否可靠；用1000V兆欧表测量发电机定子绕组对机壳的冷态绝缘电阻不应低于50MΩ；检查发电机转子转动不应有卡死现象和异常响声；检查发电机紧固件是否松动；3、发电机的安装与维护（２）调试前的检查a)在起动发电机前，应该检查发电机输出端各相对地和各相间是否可靠绝缘，起动发电机后严禁触及发电机各相输出端的接线螺栓或引出线接头，以免人身和设备事故发生；b)检查各紧固件是否牢靠;c)检查电机转动是否灵活,原动机与发电机的转向是否一致,电机空转时应平稳、轻快、无异常噪声;d)如电机经长期停置,则应检查电机轴承润滑脂是否发硬变质,数量是否符合要求。3、发电机的安装与维护3、发电机的安装与维护3、发电机的安装与维护（２）维护与保养ａ）经常检查发电机与原动机安装固定是否良好，运行是否有异常响声,振动是否超标；ｂ）经常检查各可见紧固件和接线螺栓的螺母是否紧固，引出线绝缘是否良好，外部电气连接是否可靠；ｃ）建议每半年至一年检查一次定子绕组绝缘电阻，如不符合标准规定,可按如下方法处理:方法一：用循环热空气吹;方法二：分别将定子绕组通以25%额定电流的单相或直流电源加热,或用加热带进行加热。用以上方法对定子绕组加热时,应使各定子绕组各部位不要超过90℃,干燥过程应连续,直到绝缘电阻保持稳定至少4h。3、发电机的安装与维护（3）轴承的维护、保养及更换ａ）电机已由制造厂加注了正确牌号和正确数量的润滑脂,因此建议累计运行2000～3000h后加注一次润滑脂。ｂ）加润滑脂时,如原有润滑脂未变质、弄脏,就不必清除,以避免轴承盖等不必要的拆动;当必须拆开轴承盖时,须十分小心,不要弄脏润滑脂,不要让灰尘、潮气进入轴承室和润滑脂内。ｃ）当必须更换润滑时，应当加少量清洁润滑脂的干净煤油进行清洗，再重新给轴承加润滑脂时，应当先加几滴清洁的润滑油于轴承室的滚道滚珠上，然后将润滑脂从轴承一侧压入直至从另一侧挤出为止，轴承室内应加满2/3～的润滑脂。3、发电机的安装与维护ｄ）当轴承发生故障需拆下分析故障原因时,必须特别小心,不得因拆卸而造成损伤,以免与轴承原有的故障现象产生混淆而引起误判,有故障的轴承拆下后不得进行清洗和其它处理,以利于分析,判断故障原因。ｅ）当电机长期搁置不用时,应特别注意防止轴承腐蚀、失油和静振,搁置期间最好定期将转子转动一下(防止静振应每周将转子转动1/4周)。长期搁置起动前,应拆开轴承盖检查润滑脂是否变硬变质,否则应重新更换新的润滑脂。ｆ）轴承故障常见的现象是:过热、噪声过大或从轴承室可感到轴承不平稳,拆下轴承盖后可见润滑脂中混杂有从轴承上掉下的金属颗粒。此时,轴承必须更换。3、发电机的安装与维护ｇ）集电环与电刷检查：集电环表面应光滑，不允许砂眼存在，电刷和集电环应接触良好，运行时应无显著火花。刷提升装置应轻便灵活，短路时应接触良好。（４）保管发电机应该存放在环境空气温度-10℃～40℃、相对湿度不应超过85%、清洁、通风良好的库房内，空气中不得含有腐蚀性气体。包装箱与地面、墙壁应该保持一定距离。3、发电机的安装与维护湘潭电机集团公司的发展一直得到党中央、国务院以及有关部委、上级党委、政府的关心与支持。2005年8月12日，中共中央政治局常委、国务院总理温家宝同志视察公司，对公司取得的成绩和所作的贡献给予充分肯定，给公司带来极大的鼓舞和鞭策领导关怀水厂电机电厂电机大型交流电机电力推进设备电气成套装备制造车辆成套装备制造城市轻轨车电动轮自卸车某国防特种车电力机车通用装备制造轴流泵中开泵斜流泵风电设备公司研制开发新品1100多项，其中100多项填补国内空白，诞生了30多个“中国第一”，多项产品荣获国家级、省部级质量、科技的最高奖项。主导产品湘潭电机股份有限公司

主要产品简介:

100多个系列,2900多个品种

交流电机公司研制生产的108吨/154吨电动轮自卸车湘潭电机股份有限公司城市轻轨车（在长春市运行）舰船电力推进系统湘潭电机股份有限公司中国机电业引擎■第一套舰用动力推进设备■第一套地铁车辆电传动系统■第一辆城市轻轨车整车■第一台108吨电动轮自卸车公司先后研制开发了我国第一台（套）