风电公司风力发电场运行规程含各种表格

风力发电场运行规程

（暂行）

批准:

审核:

编制:

XXXX风电有限公司

XXXX年XX月

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本标准是根据原电力工业部综科教199828号文关于下达1997年制定修订电力行业

标准项目的通知安排制定的。本标准是有关风力发电场运行方面的行业标准。目前已投运

的风力发电场中的设备多为进口产品，为了对风力发电场的实际运行具有指导性便于运行

人员熟悉掌握进口设备的使用和运行维护，本标准除风力发电场运行管理以外还加进了有

关主要设备要求及与风力发电场运行有关的设计方面的一些内容，力求使标准更全面更具

有可操作性。

本标准由XXXX风电有限公司归口。

本标准起草部门：运行维护部

本标准主要起草人：

本标准审核人：

本标准批准人：

本标准于XXXX年XX月XX日发布。

本标准由XXXX风电有限公司负责解释。

目录

1范围.........................................................1

2引用标准.....................................................1

3总则.........................................................1

第一章运行人员的岗位职责......................................2

第二章东方汽轮机FD77D型风机技术概况..........................8

第三章东方汽轮机FD77D型风机的参数...........................22

第四章对设备的基本要求.......................................23

第五章应具备的主要技术文件...................................25

第六章对运行人员的基本要求...................................25

第七章风机的运行与维护.......................................26

第八章FD77D型风力发电机电气系统描述..........................41

第九章风机异常运行和事故处理..................................49

220KV变电站部分................................................51

第十章变电站的一般规定........................................51

第十一章对电气设备巡视的一般规定..............................70

第十二章事故处理的一般规定....................................71

第十三章变压器的运行维护......................................75

第十四章事故及异常情况处理....................................85

第十五章SF6断路器.............................................86

第十六章35kV开关柜............................................91

第十七章隔离开关..............................................93

第十八章主要电气设备参数......................................96

二次设备部分...................................................99

第十九章继电保护及自动装置运行维护的一般规定..................99

第二十章继电保护及二次回路运行中的检查........................99

第二十一章继电器保护装置及二次回路运行操作的一般规定.......101

第二十二章主变保护装置.......................................102

2

第二十三章220KV线路保护装置.................................116

第二十四章直流系统运行、操作规定............................123

第二十五章直流系统运行方式及操作............................124

第二十六章五防系统运行、操作注意事项........................124

第二十七章交流不间断电源系统.................................126

第二十八章继电保护、自动装置的有关运行规定...................126

附录记录簿格式......................................130

调度命令接转纪录.......................................130

220kV升压站运行日志....................................131

设备缺陷记录簿..........................................132

两票管理记录........................................133

交接班运行表.............................................134

避雷器放电记录..........................................135

巡视检查记录.............................................136

设备实验记录.............................................137

开关事故跳闸记录.......................................138

220KV站工具借用单.......................................139

设备检修试验记录簿....................................140

反事故演习记录簿.......................................141

班组会议记录.............................................142

测温登记表................................................143

安全工具检查.............................................144

防小动物措施记录.......................................145

变电站定期维护周期表.................................146

3

1范围

本规程给出了对风力发电场设备和运行人员的要求，规定了正常运行、维护的内

容和方法及事故处理的原则和方法等。

本规程适用于并网风力发电机组（以下简称风电机组），单机容量为1500KW及以

上变桨距、三叶片、上风向、水平轴风电机组组成的风力发电场（以下简称风电

场）。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出

版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用标准的各方应探讨使用下

列标准最新版本的可能性。

电力工业部（80）电技字第26号电力工业技术管理法规（试行）

GB14285-93继电保护和安全自动装置技术规程

DL408-91电业安全工作规程（发电厂和变电所电气部分）

DL/T572-95电力变压器运行规程

DL/T596-1996电力设备预防性试验规程

DL/T620-97交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

DL5027-93电力设备典型消防规程

3总则

3.1下列人员应熟悉并执行本标准

——总经理、总工程师

——运行维护部经理、风电专责工程师

——风电场有关运行、维护人员

3.2运行人员应熟悉并执行下列规程中的有关规定：

GB14285-93继电保护和安全自动装置技术规程

DL408-91电业安全工作规程（发电厂和变电所电气部分）

DL/T572-95电力变压器运行规程

DL/T596-1996电力设备预防性试验规程

DL/T620-97交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

DL5027-93电力设备典型消防规程。

第一章运行人员的岗位职责

1.1值班人员的职责范围

1.1.1值长

1.1.1.1值长是当值生产和安全责任人，应以身作则，带头认真贯彻电力生产

安全第一的方针。牢固树立“保人身、保电网、保设备”的安全意识，督促值班

人员严格执行风力发电场运行规程和各种规章制度，合理的组织本值人员完成各

项生产任务。

1.1.1.2填写运行日志，审查各种记录簿，办理工作票的签发手续，做好数据

资料上报工作。

1.1.1.3接受和发布操作命令。

1.1.1.4审核两票，对安全生产和两票合格率负主要责任。做好监护和第二监

护、倒闸操作工作。

1.1.1.5发生事故时，积极组织本值人员按有关规定处理，并及时报告有关部

门，必要时与有关领导联系，并负责做好事故发生经过及处理的详细记录。

1.1.1.6参加设备巡回检查工作，做好设备异常分析、消缺和缺陷闭环管理工

作。

1.1.1.7关心本值人员生产，了解人员思想状态，正确引导，耐心教育。

1.1.1.8组织安排本职的培训工作，做到有计划、有方法、有考核、有成效。

1.1.1.9负责对外来工作人员安全教育工作。

1.1.1.10做好交接班准备工作。

1.1.2主值

1.1.2.1在值长的领导下，自觉执行风力发电场运行规程和各种规章制度，密

切配合值长完成各项运行生产任务和管理工作。

1.1.2.2认真监盘，接受值长的操作命令，进行拟票或审票，操作监护或倒闸

操作工作。

1.1.2.3办理工作许可，做好施工现场安全措施、验收、终结工作。

1.1.2.4做好设备巡回检查工作、定期切换试验和缺陷分析工作，发现缺陷及

时向值长汇报，并做好记录。

1.1.2.5交班前负责做好安全用具、工器具、仪表、备品备件、消防器具、钥

匙、各种记录簿册的清点整理工作。

2

1.1.2.6做好清洁卫生工作

1.1.2.7值长不在时，代行值长职责。

1.1.3副值

1.1.3.1在值长的领导下，认真学习和执行现场运行规程和各种规章制度，主

动完成安排各项任务。

1.1.3.2负责监视设备正常运行，掌握运行方式和风力发电机组运行情况。

1.1.3.3填写操作票并核对其正确性，进行模拟操作和倒闸操作。

1.1.3.4参加工作许可和安全措施布置。

1.1.3.5定期巡视设备，积极参见设备缺陷分析，发现缺陷向值长汇报，并做

详细记录。

1.1.3.6认真学习技术，做好事故预想，技术问答，反事故演习，努力提高业

务水平。

1.1.3.7负责保管运行现场各种技术资料，正确填写各种记录。保持图表整齐、

清洁，工器具完备。做好卫生清洁工作。

1.2值班人员的值班制度

1.2.1交接班制度

1.2.1.1交接班制度是承上启下、保证连续安全运行的一项重要措施，值班人

员必须严格执行。

1.2.1.2值班人员必须按照值班轮流表统一时间进行交接班，不得擅自变更，

交班人员应提前30分钟做好准备工作，接班人员应提前15分钟进入控制室。未经

履行交接班手续，接班人员不得接班，交班人员不得离开工作岗位。

1.2.1.3有下列情况之一者不得进行交接班或暂停接班

1）倒闸操作或事故处理未告一段落

2）接班人员酗酒或精神状态明显不好

3）在交接班过程中发生事故或紧急操作任务，应暂停交接班，此时接班人员应听

从交班值长指挥，并积极主动协助工作。

4）公司领导或风电场场长认为需暂缓交接班的其他事项。

1.2.1.4交接班时，交班人员应积极主动为接班人员创造条件，并由交班值长

交清下列主要内容：

3

1）当时系统和本场的运行状况（包括风力发电机一、二次、直流、场用电和发

电出力情况）；当班期间，风力发电机和变电、线路及设备运行情况。

2）发现的设备缺陷、事故处理情况和需要引起注意的事项。

3）调度发布的操作命令，当值内的操作和工作票使用情况。

4）当值内设备验收和试验情况，尚留接地线情况。

5）主变、场用变分接开关位置。

6）继电保护整定值变动和图纸更改情况，以及工器具、材料、备品的使用情况

和库存情况。

7）受到文件、资料、上级指示和命令及其他必须按值移交的事项。

8）各项定期切换试验，维护测试工作和微机运行、使用情况。

1.2.1.5接班人员在接班时，应重点检查下列主要内容：

1）查阅运行日志，了解本值在上次值班后的各方面变动情况，检查所有资料、

记录簿册及文件是否完整，记录是否齐全。

2）了解曾发生的事故异常情况及设备缺陷情况，并到现场核查。

3）向交班人员了解在场内设备、线路上进行作业情况，并查阅工作票，核对接

地线的使用情况。

4）检查各种表计的指示、信号指示是否正常，试验保护指示灯、闪光电源指示

灯是否正常。

5）核对一、二次模拟图板和设备运行方式是否相符。

6）检查通讯和录音设备是否良好，微机运行情况是否良好。

7）检查工作场地是否清洁，安全用具、工器具、测量仪表、备品备件、钥匙箱、

消防用具及其它物品是否齐全并按规定位置。

8）检查是否按制度规定做好清洁卫生工作。

1.2.1.6在交接班时，交接班全体人员应按规定到位，所有接班人员均应了解

上一班的运行维护情况。

1.2.1.7交接班检查过程中，应由交班值长陪同检查室内二次设备及运行日志,

主值陪同检查一次设备，副值陪同检查卫生环境等，仓库管理员陪同检查备品配

件，并向值长汇报检查情况和发现的问题，在双方均无疑问并符合要求时，双方

在运行日志上签字，履行交接班手续。

4

1.2.1.8接班后，由当班值长向各级调度汇报本值人员姓名、接班时系统情况,

询问各级调度员姓名，核对时钟。

1.2.1.9学习人员未经批准独立值班前，不充许负责岗位的交接班。离职时间

较长（一个月以上）的运行人员，应了解本岗位设备系统的变更情况，经值长考

核合格后，方可接班独立工作。

1.2.1.10在正常情况下，交接班按规定时间进行。先接后交，办理正式签字交

接手续。

1.2.1.11交班值长应向接班值长详细交清本值运行情况，接班值长如不认真检

查就完成交接，所遗留的问题及产生的后果由接班值长负责处理并承担责任。

1.2.1.12值班人员交班后，由交班值长主持召开班后总结会。

1）总结班组的安全工作任务完成情况，规章制度执行及劳动纪律遵守情况。

2）不安全事件发生的现象、原因、处理及今后的对策。

3）表扬好人好事，批评不良现象。

4）学习或传达上级的指示及有关规定。

5）只有在开完总结讲评会后，交班人员方可正式下班。

1.2.2巡回检查制度

1.2.2.1巡回检查制度是及时发现设备缺陷，掌握设备运行状况，消除隐患，

确保安全运行的一项重要制度，必须严格执行，一丝不苟的做好设备巡回检查工

作。

1.2.2.2巡回检查制度必须严格遵守《电业安全工作规程》有关规定，有独立

担任工作的值班人员进行。

1.2.2.3巡回检查人员应按规定时间及路线进行检查，必须保证检查到位，检

查间隔时间不得超过规定

1.2.2.4巡回检查时间：

1）值班人员在交接班时，按规定巡视设备一次。

2）每天应对升压站设备进行一次巡视检查；对风力发电机每周运行人员至少全

场巡视一次。

3）每周对升压站进行夜间熄灯检查一次。主要对电气连接点发热和电气设备外

绝缘放电情况进行检查。

5

1.2.2.5巡视检查内容按现场运行规程和有关制度规定的项目进行，并严格按

巡回检查路线图逐项检查，不得漏查设备。

1.2.2.6巡回检查应认真仔细，采用看、听、摸、闻、比较和分析的方法，判

断设备的健康状态。

1.2.2.7单人巡视时，不准攀登电气设备，不准移开或进入遮栏内，不准触动

操作机构和易造成误动的运行设备。

1.2.2.8每次巡视检查后，应在运行日志上做好记录。发现的设备缺陷应记入

设备缺陷记录簿内，对发现的各类缺陷，按《风电场发供电设备缺陷管理制度》

中的处理程序进行处理。

1.2.2.9如遇下列情况，应对设备进行特殊巡视，并在运行日志上做详细记录:

1）设备在异常运行时或有重大缺陷时。

2）新安装或大修后新投入运行的设备以及长期停运初投的设备。

3）采用特殊运行方式和新技术时。

4）高温、高峰负荷时，特别是严重超载运行的设备。

5）雷雨后、台风、大雾、高温、冰、雪等恶劣天气时。

6）事故跳闸后。

1.2.2.10巡视配电装置，进出高压室，必须随手锁门。

1.2.2.11雷雨天气巡视室外高压设备时，应穿绝缘靴，并不得靠近避雷器、避

雷针和风力发电机。

1.2.2.12巡回检查中要注意小动物的危害，发现有通向开关室电缆沟的小洞

时，应立即采取措施，予以堵塞。如发现小动物在电气设备上活动，不得草率行

事，应向值长汇报妥善处理，必要时汇报有关调度停电处理。

1.2.3运行分析管理制度

1.2.3.1运行分析是提高风电效益的重要工作。风电场运行维护人员应根据《风

力发电场运行规程》要求，加强日常运行维护工作，深入进行运行分析工作，不

断提高运行维护水平。

1.2.3.2运行分析工作主要是对风力发电机组、变电设备及场内35KV线路的运

行状态进行分析，摸索规律，找出薄弱环节，有针对性的制定防止事故措施。

1.2.3.3运行分析可分为下列两种：

6

1）综合分析：分析本场安全运行、经济运行、运行管理的情况，找出影响安全、

经济运行的因素和管理中存在的问题，针对其薄弱环节，提出提高安全、经济运

行和改进管理的措施。

2）专题分析：针对某些问题，进行专门深入的分析。

1.2.3.4运行分析时间

1）除日常分析外，各值应每星期组织班内分析会，并做好记录。

2）风电场应每月组织一次风电场运行分析会，交流本风电场一个月来故障分析

处理情况及经验体会。

3）风电公司应每季度组织一次全公司的运行分析会，编写专题运行分析论文、

报告，交流各自的运行经验。

1.2.3.5运行分析的主要内容

1）分析设备运行异常现象，如放电、发热、异音、熔丝熔断、开关和继电保护

及自动装置异动、温度、仪表指示异常。特别要注意现象不明显的隐形异常。

2）分析缺陷发生的原因、发展趋势及对安全运行的影响，总结发现、判断缺陷

的经验及采取的对策。

3）分析“两票三制”的执行情况。

4）分析安全思想状况，分析执行规章制度情况和存在的问题。

5）分析升压站的电能平衡。

6）分析主变及各线路负荷变化情况的母线电压情况。

7）分析检修试验各种记录的有关情况。

8）分析安措、反措执行情况，季节性事故预防情况。

9）分析当月风况与发电量、线损及场用电的情况。

1.2.3.6风电场每月运行分析的主要内容应记入“运行分析”记录簿内。每个

季度要编写本风电场的季度运行分析报告。

1.2.3.7运行中的重要问题要及时向公司领导和有关部门汇报，并在公司组织

的季度运行分析会中交流。

1.2.4设备定期切换制度

1.2.4.1定期试验切换项目及试验切换周期按下表进行：

序号试验项目测试时间有关事项

7

1备用场用变每月一次带全场交流负荷进行切换自投。

2三相重合闸装置每年试验一次仅限于风电场年度检修期间试验。

观察并测量浮充、全组电压和室温，并

3蓄电池每月一次

做好记录。免维护不要求检查。

4事故照明每月一次断开场用变低压侧电源进行自投试验。

注：以上测试均应在交接班时进行。

1.2.4.2试验切换时应注意的事项：

1）试验切换前应取得值长的同意。

2）在有关记录簿上做好详细记录。

3）试验切换前值班员和调度员应做好各种事故预想。

4）试验切换中出现异常情况应立即停止试验，恢复正常运行并及时与有关部门

联系，寻找、分析原因并进行处理。

第二章东方汽轮机FD77D型风机技术概况

2.1设计理念

FD77D型风力发电机组是我公司在引进世界著名风力发电机制造商德国

REpower公司MD70型风力发电机组的基础上改进设计、生产的风力发电机组。设

计理念是基于已投运风机的成功经验并采用兆瓦级要求设计研制的。在设计过程

中强调了创新性。设计者更多地把重点放在优化设计结构，增加适用性方面。这

些设计的灵感直接来源于生产实践经验和长期对不同型号风机的大量测试数据

的收集和分析。

MD70D型风机建立了第二代兆瓦发电机的新标准，从经济和可靠性方面它都

是这种级别的典型。这是一种集长期工程和零部件高级技术于一体的发电装置。

模块结构允许产品系列继续改进。在现场和不同工作环境下，可以选择不同风轮

直径、轮毂高度、电气系统以及控制理念和操作方式来满足具体的工作要求。

FD77D型风机秉承了MD70型风机的一切技术优点。叶轮直径更大，同等条件

下发电量大量增加。

2.2风轮

风轮在转速范围为10.6rpm到19rpm的条件下进行变速运行。它与变桨距控

制系统相连，能够提供最佳的能量产出，同时优化匹配的电网要求和达到最低的

噪声干扰。

8

叶片的型线采用最新的空气动力学研究结果来设计，并且制造时采用先进的

工艺，精密的模具来保证叶片的质量。轮毂直接与风机的传动系统连接。叶片用

高强度螺栓连接在轮毂上。变桨距传动设备及其控制装置也与轮毂一体化，同时

安装一套世界顶级水平的自动润滑装置专门服务于变桨轴承的润滑。选取的变桨

轴承是风机领域内的著名品牌，保证叶片变桨时振动小，运行平稳。轮毂是按照

带有星型和球型相结合的铸造结构来设计、生产的。这种轮毂的结构实现了负荷

的最佳分配，并且同时保证零部件重量轻以及外部尺寸紧凑。高等级球墨铸铁材

料具有优良的机械性能和延展性等优点。

2.3控制和安全理念

在安全性方面，不能冒险。风机工作时，叶片变桨和风轮速度控制装置共同

工作以实现风机在最大产出和承受最小负载间的理想平衡状态。在风速低于额定

风速时，风机承受部分负载，这时风轮在恒定的叶片桨距和转速下运行，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。风机在低风速下的运

行让人的视觉比较舒服并保持最低限度的噪声传播。在额定功率下工作，风速较

高，速度控制系统和变桨距控制系统一起工作以保持风轮在恒定的功率输出下工

作。阵风导致风轮加速，但随后对叶片变桨距的缓慢调节会重新使其减速。这种

先进的控制理念使得风机上的负载大大降低，与此同时，功率被提供给电网，

并实现高度的兼容性。

叶片通过双列四点接触球轴承连接到轮毂上并能够独立进行调节。每一变桨

驱动装置上的直流电机经行星齿轮减速后带动装置上的小齿轮，小齿轮再与各自

的变桨轴承的内齿啮合，驱动叶片旋转。为保证叶片机组在变桨时同步，在变桨

轴承上分别安装了高精确度同步控制器。

同时为了保证变桨距电源发生故障的情况下仍能保持叶片变桨，每只叶片有

备用电池。变桨传动装置、电池充电器和控制系统固定在轮毂内，完全遮蔽保护

起来。这种方式的最大的优点避免了受天气的影响或遭受雷电袭击。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。在机组进行正常刹

车操作程序时，每只叶片以5°/秒的旋转速度在几秒内进入顺风位置，保证机组

安全停车。因为每只叶片的变桨装置是独立工作机构，在机组运行时，如果两只

叶片的变桨传动装置失灵，那么第三只叶片仍然能在数秒内将风轮从各种可能的

不正常情况下恢复到安全转速以下，因此风力发电机带有三重余度的安全系统。

9

2.4传动链

传动装置中载荷转移结构的几何构型采用了“倾斜圆锥”原理，并具有专利

保护。它将风轮的载荷用最佳方式转移进入塔架并使得零部件的设计能保证高效

的荷载转移。整个传动系统为三支点支撑。转轴的倾斜度和锥度共同缩短了风轮

中心和塔架之间的外伸量也因此削减了由于大的前倾量而需要的大量材料。转子

的载荷通过三支点支撑装置转移到机架。主轴轴承采用双列调心滚柱轴承作为固

定支点直接安装在机架上。浮动轴承安装在齿轮箱内，齿轮箱通过一个锥套与风

轮轴相连接。齿轮箱上工作的轴承载荷通过齿轮箱的弹性支撑转移到机架上。主

轴轴承由一个与风轮锁定装置整合为一体的专用轴承座来支撑，机组在进行调

试、维护、检修时用锁紧螺栓将整个传动系统固定锁死，工作人员可以很安全地

在舱内和轮毂内工作。轴承座采用球墨铸铁材料，它具有很好的抗震性。润滑轴

承的油脂通过迷宫式和V型环二重密封，保证油脂不会向外泄露，使机舱清洁而

不受污染。

带有法兰的风机的低速轴采用合金钢锻件。轴的端部直接插入齿轮箱的行星

齿轮架上并通过收缩套安全可靠地与齿轮箱连接在一起。齿轮箱带有一级行星齿

轮和两级正齿轮。齿轮箱中的齿的啮合具有高效率和低噪音的特点。弹性支撑与

齿轮箱悬置设备中的扭矩支承元件整合在一起，直接与机架连接。齿轮箱上的弹

性支撑装置不仅运用了活动支承，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。弹性支撑的轴衬使用高质量的材料以便延长其使用寿命。

在齿轮箱和发电机之间的联轴器上安装了一个刹车装置。如果遇到紧急停机

情况，该制动装置拥有较大的补偿能力。此联轴器补偿了齿轮箱和发电机之间的

位移，而该位移是由于齿轮箱的弹性悬置而产生的结果。此外，在联轴器上还装

有一个安全离合器用于防止在可能发生的发电机短路的突发情况下阻止出现瞬

时力矩转移到齿轮箱，以保护齿轮箱不受损坏。

机械盘片式制动器可以起到附加安全系统的作用。它只在其中一个主要的安

全系统（叶片变桨机构）发生故障的情况下启动并产生除了三个独立变桨系统外

的第四安全措施。此盘片制动器也设定成为自动防故障装置。所有的传动系统零

部件都是来自国内外知名的、长期从事该行业的供应商，他们的产品以高质量和

高可靠性著称。正如对于其他设备零部件同样适用一样，它们具备完全符合图纸

设计要求的腐蚀保护。所有主要零部件在发货前都要在厂内经过全面的性能测

10

试。

2.5电力系统

电力系统是用于获得最佳能量产出和一流的电能质量的关键结构。双馈绕线

式异步发电机使得风机在可变的转速下工作，却不需要通过大功率变频器将全部

功率转送出来。采用双馈异步发电机一变频器系统是目前世界上MW级风机最流

行的模式。其主要的特点为双馈异步发电机可靠性高，结构紧凑，体积小，重量

轻（较永磁式同步发电机），变频器功率小，只需要风机功率的1/5左右。低的

风力特性（低起动风速、高效率），低噪音传播，特别是低风速以及电网供电特

性都得到了明显改善。

变速发电机在部分载荷条件下提供了平滑的电能，在额定功率条件下提供了

几乎平滑的电能。这可使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冲而能够平稳地进入电网。传送入电网的电

压和频率保持绝对的恒定。止匕外，变频器控制系统能被调节到电网的整个范围并

且甚至能够支持较弱的电网。这是能证明在选择电力供应受限时需要的系统的决

定因素并能在电网连接成本方面得到大幅度改善的优点。

2.5.1发电机一变频器系统

风机配备有变速发电机一变频器系统。在变桨调节系统的共同作用下，通过

变速操作能够保证能量产出、效率、机械压力和电网电压质量等方面达到最佳可

能结果。系统最大程度地避免了出现过压和峰值负荷。由发电机提供的操作控制

装置允许在部分负载范围内只通过最小的波动就能实现均衡的能量输出。在额定

负载范围内，风机能够在几乎恒定的功率下工作。产生无功功率的能力也考虑了

按照用户和网络服务供应商的要求进行无功功率的目标管理。

变速发电机的工作原理是根据所谓的双馈绕线式并带有可利用IGBT技术的

变频器的发电机理念。无论风轮转速如何，系统保证按照与电网匹配的电压和频

率持续发电。根据风速大小，风轮转速和功率能够自动进行调节。

在次同步工作模式下（部分负荷范围），发电机向电网输送100%的电能。

此外，通过发电机的滑环从变频器向风轮提供转差功率。

在超同步工作模式下（额定负荷范围），发电机通过定子直接将大约83%的

功率输送给电网，剩余的功率（大约17%）由发电机转子通过变频器输送到电网。

与其他系统相比，该系统具备低损耗的优点，因而能保证较高的总效率。此外，

11

由于使用的零件数最少，设计紧凑，该系统还具有非常出色的适用性。该发

电机采用完全封闭式包装，保护等级为IP54,冷却方式为空气冷却。发电机产

生的热量通过消声通道传到空气-空气热交换器中。

变频器配备有最新的IGBT技术并由脉冲宽度调制电子微处理器来控制。接近

无闪动的电源，可调节的反功率管理，低失真和最低谐波含量提供一个新的高质

量“风力”定义。较低的短路功率使可用的栅极电容得到更好的利用，并又避免

在某些情况下的昂贵电网放大措施。

变频器还配有并行、串行接口，供厂内和现场调试用。

发电机一变频器系统见下图

双馈绕线式风力发电机组

Variable-SpeedWindTurbineWithDouble-FedInductionGenerator（DFIG）

•MW级机型，目前世界最流行的机型

・发电机为双馈异步发电机,转速范闱大,可在同步转速的±30%内运行

・风能利用率高

・发电机的定子口接与电网连接，转子经过变频器与电网连接

・变频器的功率为总功率的20~30%,变频器的功率损失小，价格便宜

•控制系统复杂

・整机价格比直驱式发电机组便宜30%

・该机型已由被Repoxrer、DewindsGE、Nodex、Vestas等公司广泛采用

2.5.2在低压条件下的技术数据

额定功率：p=1500kW（额定有效功率）

额定速度：n=1800RPM（发电机速度）

额定视在功率：A=1579kVA

功率因数：0.95电感（欠激励）到0.95电容（过激励）

cosphi给定值=缺省值为1

额定频率：50Hz±1%

额定电压：690V±10%

12

额定电流：I=1321A（在额定电压下）

2.5.3变频器的技术数据

理念：用于异步、双馈发电机的变频器带有直流环节（DCTink）

功能：通过发电机和电网侧的变频器控制/调节有功功率和无功功率

功率半导体器件：IGBTs

保护：IP54,功率模块：IP21

冷却：强制空气冷却

2.5.4发电机的技术数据

理念：异步、双馈发电机，通过变频器将风轮产生的电能连接到电网当中。定子

绕组与低电压侧同步，这样可以直接对电网进行软开关

额定功率/速度：Pel=〜1530kW在n=1800RPM时

速度范围：n=1000到1800RPM（动态到2000RPM）这是与各转速相关的特

殊情况下的最大功率值，通常因为设计原因不能超过此功率值

类型：四极、三相异步、双馈发电机

样式：1001（B3）

大小：500

保护：IP54（滑环室IP23）

冷却：表面安装的空气一空气热交换器

传感器：用于监控轴承的温度PT100

用于监控线圈的温度PT100

电刷磨损警告

2.5.5低电压穿越

风电机组低电压穿越LVRT（LowVoltageRideThrough）,指电网故障或扰

动引起风电场并网点的电压跌落时，在一定电压跌落的范围内，风电机组能够不

间断并网运行。

图1为对风电场的低电压穿越要求。风电场并网点电压在图中电压轮廓线及

以上的区域内时，场内风电机组必须保证不间断并网运行；并网点电压在图中电

压轮廓线以下时，场内风电机组允许从电网切出。

13

L2

L1

1

9

(x

8

(x

7

(x

x6

(

(5

(4

(3

2

(

1

(

0

图1风电场低电压穿越要求的规定

电网电压跌落情况下，会导致风电机组中的双馈感应发电机转子侧过流，同

时转子侧电流的迅速增加会导致变流器直流侧电压升高，变流器的电流以及有功

和无功都会产生振荡。过流会损坏变流器，而过压会使发电机的转子绕组绝缘击

穿。东汽采用了转子短路保护技术(Crowbarprotection),其原理是在发电机

转子侧装有Crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现

电压跌落时，闭锁变流器，同时投入转子回路的Crowbar电路，达到限制通过变

流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行。可以满足

风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保持并网运行

625ms的低电压穿越能力；风电场并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定

电压的90%时，风电场内的风电机组保持并网运行。

2.6FD77D的雷电保护区域概念

2.6.1保护等级,IEC61024-1

对于轮毂高度大于60米的风力发电机组，“GermanischerLloyd”要求的保

护等级为H级。根据标准IEC61024-1“防雷电保护结构”的要求，出现的雷

电流值要符合下列性质：

雷电的性质符号单位数值

峰值IkA150

总电荷QtotalC225

14

脉冲电荷Qimpulsec75

比能SEkJ/Q5600

平均跨导di/dtKA/us150

在保护等级为H级的情况下，FD77D根据上述雷电特性值来设计。

2.6.2外部雷电保护

在每块叶片上安装一台接收器并通过叶片支承的内环连接到轮毂上。雷电产

生的电流通过特别的连接装置从轮毂引入风轮维护盘中，经过风轮轴承传入主载

体。从这里，雷电电流经由两个额外的特殊触点传入塔架，它可用于消散雷电电

流。塔架的基座法兰通过三点与基座接地电极相连，这样能保证将雷电电流安全

地传输到地下。所有的塔架法兰都是通过接地片进行通电连接的。按照H级雷电

保护等级的要求，主要的雷电电流通路上的设计雷电电流峰值为150kAo

2.6.3内部雷电保护

系统中使用的金属片封闭式开关柜与所有的本地等电位连接导线相连，反过

来也与雷电保护装置中的等电位连接导线相连。特别是将有危险的电缆防护起来

并与本地的等电位连接导线连接在一起。所有在雷电保护区0A和1A之间的过渡点

上来自外部的电缆也与雷电保护等电位连接导线相连。预计出现在该区域内的雷

电电流通过避雷器带走。本地的等电位连接导线必须安装在各个额外的区域界面

上。所有的金属物体比如开关配电箱、驱动电动机和发电机都要与本地等电位连

接导线相连。雷电保护元件是根据各区域内的潜在危险性大小来进行选择的。

过电压保护装置包含在低电压系统中。过电压保护包括与中间保护相匹配并

包含在变频器中的变电站基本保护。由于变压器与变频器之间的电缆连接非常

短，在塔式系统中要使用专门设计的基本保护装置。这样中电压系统中的电气设

备和风力系统就得到了可靠的保护，有效地避免了过电压造成的损坏。

2.6.4潜在影响位置的确定

闪电一火球一程序是经证实很好的一种用于确定潜在雷击点的程序。根据确

定的保护等级，闪电形成的火球在建筑物/厂房上方进行滚动。火球的半径与雷

电的等级有关，它是雷电的端部穿孔路线的长度。所有的接触点都是潜在的雷击

点。

要求等级端部一穿孔一路线雷电电流放大

15

最高要求20米3.7KA

高要求30米6.1KA

普通要求45米10.6KA

FD77D风机选用30米的闪电火球半径。

2.6.5EMC一导向的雷电保护区域概念

风机的雷电保护措施应该根据EMC—导向的雷电保护区域概念来执行。在确

定了保护等级以后，整个风机被划分为不同的雷电保护区域。这一划分详细说明

了不同区域的要求。保护区域的任务就是将功率干扰和能量场降到一个固定的限

度内。对于两个保护等级之间的边界区，应该满足保护等级较高区域的防护要求。

雷电保护区LPZ定义如下：

LPZ0A区域：该区域内零部件直接暴露在可能遭受雷击的地方，零部件不

得不传导全部雷电电流。

LPZ0B区域：该区域内零部件不直接暴露在可能遭受雷击的地方，但会出

现整个电磁场。

LPZ1区域：该区域内零部件不直接暴露在可能遭受雷击的地方并且传导零

件中通过的电流比之区域0A和0B有所减小。依靠屏蔽作用，电磁场会被削弱。

LPZ2区域：零部件处于雷电保护区LPZ1中的条件下，并且通过额外的屏

蔽作用降低干扰程度。

LPZ3区域：零部件处于雷电保护区LPZ2中的条件下，并且通过额外的屏

蔽作用降低干扰程度。

雷电保护设置：

接收器（位于各叶片的上风侧和下风侧）

雷电电流通过带有碳刷和并联放电间隙的备用滑动环从顶部经由塔架传入

机座地下。

气象杆（带有避雷装置的仪器）

分离的连轴器用于防止雷电电流流过发电机轴承

屏蔽式传感电缆。

FD77D的主要零部件清单和雷电保护区域（LPZn）的分类

零部件（组件）雷电保护区

16

异步发电机，双向馈送LPZ0B（s.机舱）

通过备用碳刷/火花间隙结合装置的雷电电流传导LPZOB（s.机舱）

塔架内的电力电缆LPZ1

齿轮箱LPZ0B（s.机舱）

液压机构LPZ0B

电缆，安装在轴内LPZ1

机舱LPZ0B

底板LPZ0B

轮毂LPZ0B

轮毂箱LPZ1

接受器LPZ0A（s.风轮叶片）

风轮叶片LPZ0A

风轮轴LPZ0B（s.机舱）

传感电缆，屏蔽LPZ1

顶箱LPZ1

塔架，外部LPZ0A

塔架，内部LPZ1

变频器LPZ2

气象杆LPZ0A

2.7接地

对于MW等级的风力发电机，塔架采用钢结构，附在地基上面。地基含有地基

接地装置，其设计要求符合IEC61024的规定。接地装置是在地基施工过程中安

装的。接地装置至少有三个接头与塔架基础法兰相连。这些接头均匀分布在圆周

上并与基础法兰导电连通。外部变压器/转接站中的接地装置与风机的接地装置

相连。如果整个接地系统的接地电阻高于10欧姆，则接地安装的位置应该更深。

它们与环状接地装置相连接。这种设计具备下列优点：

个人防护

这种环状接地装置减少了雷电袭击时对靠近塔架基座的人体造成的跨步电

压和接触电压。

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操作安全接地装置埋设较深保证了整个接地系统的稳定性和具有较低的电

阻。

FD77D机型的接地电阻不大于4Q。

2.8机架和机舱罩

受专利保护的“倾斜圆锥”结构的传动系统三支点支承需要机架具有一个

十分紧凑和轻巧的结构。整个机架由钢制的焊接组装件组成，具有极高的刚度。

由于刚性具有很高的阻抗，齿轮箱中的结构声发散隔离就非常有效。

机舱罩集合了紧凑的外部尺寸，精致和有吸引力的设计等优点。设备中的制冷和

风道已经被不显眼地整合在机舱外形内，尽管他们具有理想的外形尺寸。机舱内

活动空间尺寸在设计时有充分考虑，可直接从机舱进入轮毂内以方便安装、调试、

维护轮毂内设备。整个机舱罩都采用隔音设计以便保证达到吸声的目的。

2.9偏航系统

FD77D型风机配有两个风速仪、一个风向标，它们通过交互核对保证信号的

真实性并能非常准确地判定瞬时风速。风轮对风的确切校准非常重要，因为它能

保证最大的能量产出并同时避免由于倾斜入流引起的附加负载。

整个机舱通过偏航轴承与塔架连接。FD77D型风机配备的偏航轴承带有外齿

轮的四点接触球轴承，具有高性能、长寿命的特点。偏航系统通过三个偏航电机

驱动来完成。在机舱的偏航运动采用七个偏转制动器，以便偏航轴承环不承受外

部偏航力。在偏航运动过程中，制动压力只是减小，以便防止在移动过程中出现

啮合变化从而起到保护机组的作用。

偏航制动装置通过液压装置提供必要的制动压力，就如同传动系统中的安全

制动装置一样。为了在各种情况下保证安全操作，FD77D的液压系统配有蓄能器,

从而保证出现电力故障时仍具有必要的制动压力。

偏航系统是十分安全和可靠的。

FD77D偏航系统设计有人工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。

1当偏航达到第一级角度时，发电优先；

2当偏航达到第二级角度时，解绕优先；

3当触发防缠绕安全链开关时，风机停机并锁定，需手动解绕后消除安全链

故障。

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2.10塔架

塔架采用锥形钢圆筒结构形式，由三段组成。塔架与基础、塔架段与段之间

及塔架与机舱的连接采用高强度螺栓连接。塔架的底部配有一扇门，能使外部空

气进入塔架内，同时具有防沙、防雨、防蚊虫、防盗的功能。塔架内部设置4个

平台，各平台都有照明装置和应急照明装置。

变频器、风机的控制系统的操作面板和主电源的装置安装在塔架底部的独立

平台上，平台与入口门位置齐平。这样重要设备的功能控制可以在地面上轻松完

成操作，不必攀爬到机舱内进行操作。塔架内还安装有导电轨，将发电机的电能

输送到变压器。安装光纤以便所有控制信号能从操作计算机传送到塔架顶部。

塔架通过多层喷涂来达到最佳的防腐蚀效果。所有的金属板和焊缝都采用超声波

和X光进行过探伤测试。

2.11控制系统

控制系统在低风速时，控制发电机转速，改变发电机扭矩以保证风力机在最

佳CP下运行，提高风力机低风速下的发电量；在中等风速下，当风力机达到额定

转速时，动态调整发电机扭矩以控制风轮转速保持在额定值；在很低的风速下控

制风轮转速在最小运行值；在高风速下需要的扭矩达到额定值，使用变桨的方式

控制风轮转速。

根据风力机结构特点和叶片特性，生成坎贝尔图，控制算法设计过程中充分

考虑振动问题，避免共振，尽可能的降低载荷。

在额定风速之上，发电机扭矩几乎保持恒定，这意味着驱动链的任何扭震都

有非常低的阻尼。这时小的震动或激励，都有可能对齿轮箱带来大的振动扭矩。

对于风力机来说，塔筒的二阶左右振动对传动链的影响非常大，通过增加一个小

的纹波在扭矩和功率的共振频率上，改变需要的发电机额定扭矩来阻止扭振。这

样可以大大降低齿轮箱的负荷。在传动链上安装一个合适的滤波器，作用是测量

发电机转速并且滤波，这个滤波器用离散时间设计，用一个离散的传递函数来实

现。

当风速大于额定风速时，不是保持扭矩为额定值（附加阻尼时），而是控制

扭矩与风轮转速成反比例变化，以保持功率恒定。尽管这种方法在速度控制的时

有点不稳定，并对齿轮箱扭矩稍微有影响，但它对风力机功率质量改进很有好处,

所以采用这种策略。

19

控制系统的主控制器采用PLC框架结构，系统坚实耐用，高可靠性、低故障

率；控制系统完全兼容东汽L5MW机组控制柜接口，可与东汽采用该控制系统的

其它1.5MW机组组网在同一风场。监控系统采用以太网方式，组网灵活，实现带

自愈的双环网通讯，达到监控的实时性要求。现场操作采用触摸屏方式，带菜单

功能简洁、方便。

风机的所有功能都是通过微处理器控制系统来进行控制的，该控制系统使用

多处理器以实时方式进行工作。它通过光纤连接到多个传感器上。这保证了在最

高安全性下达到最大的信号传输速度，同时还能保护它不受杂散电压或雷击破

坏。操作计算机确定风轮转速和叶片变桨距的设定值，并作为轮毂的变桨电气系

统和机械系统的控制作用。控制算法的运算是根据“MPP（最大功率点）跟踪”原

理，并优化设备上不会强加不必要的动荷载的能量产出。

就像气象资料一样，电网电压/频率/相位、风轮/发电机转速，不同温度、

振动水平、油压、刹车片磨损以及电力电缆缠绕等这些都被持续监控。对于关键

的故障监测功能的检测是通过内置冗余来实现的。遇到紧急情况时，可以通过硬

接线的安全链触发设备迅速停机，即使在没有操作控制器和外部电源的情况下也

能保证迅速停机。

所有的运行数据可以通过电话线用个人电脑进行查询，可以在任何时候向操

作者和维修小组提供关于设备状况的详尽信息。此操作也提供了不同等级的密码

保护。通过适当的访问权限，他们允许对设备进行远程控制（按我国的有关规定,

不允许对发电设备进行远程操作）。

控制系统设计成可以在机舱和塔基处就地操作，以及风场中央监控中心的集中监

控操作。

控制系统可以实现运行参数设置、风机状态监测、故障记录查询、事件日志

查询。风机监控系统可以检测气象参数，如风速、风向；风机桨叶参数，如桨叶

位置、状态；增速齿轮箱状态参数；偏航系统状态参数；发电机状态参数；变频

器状态参数；以及电网（风机接入处）的参数。该系统提供有中央监控的通讯接

口以及远程监测通讯的能力。

风机在风场按照树状结构进行组网，风机之间采用开放的TCP/IP协议进行传

输数据，物理连接采用光纤通路。在风场中央监控中心可以就如同就地一样实时

监测风机状态，按照电网调度的要求对风机进行启动、停机操作。除此之外，在

20

中央监控中心还可以进行报表输出，如风场月发电量、风场年发电量、单台风机

发电量等，报警记录输出，运行日志查询，跳机记录查询，可利用率统计，功率

曲线输出，故障时间查询、运行时间查询等。风场中央监控中心可以将上述信息

存放在数据库中供浏览和查询，其容量依赖于数据库所在的磁盘空间划分，但至

少可以保证2个检修周期。

除了风场中央监控外，该风力发电机组的控制系统还提供有远程监测的通讯

接口，如果需要可以借助于互联网络、ISDN、MODEM等构建远程监测网络，以实

现对风机的远程状态监测。

控制系统具有多重安全保护功能。正常运行时，超速保护考虑了硬件和软件

两大系统。硬件系统超速分别设置了二个超速保护、以及机械过力矩保护；软件

保护分别设定了二级保护。偏航系统中设置了三级电缆防缠绕保护；变桨系统分

别设置了三级保护；塔筒设置了两级保护；电力设置了过流、过压、超温等保护。

风机系统严格按照相关的EMC规范进行设计，与发电机定/转子连接的动力传

输采用导电轨方式，既减少谐波反射电压，又降低电磁干扰，安装维护方便可靠,

且不易发生火灾；通讯控制采用光纤进行传输，提高控制系统信号传输的抗干扰

能力。变桨驱动控制、偏航控制、变频器功率控制、电网监测、中央监控以及转

速和气象信息等的控制采用了分布式控制方式，提高了系统的独立性、又达到控

制的高效性。

2.12低温型风机耐低温的保护措施

2.12.1对所有承受冲击载荷的零部件采用抗低温的材料，即材料的低温冲击值

要求较高。例如对塔筒，选用低温冲击值高的Q345-D及Q345-E。对轮毂、主轴、

高强度联结螺栓等均考虑低温冲击值等性能要求。

2.12.2对承受疲劳载荷的零部件考虑低温时的缺口疲劳性等。

2.12.3对润滑油及润滑脂的选择均考虑低温状态下的性能值。

2.12.4对液压系统的部件考虑低温状态性能，及考虑油的低的凝固点。

2.12.5对电子部件采用加热的方法，在低温停机时启用加热，保持温度在要求

值以上。

2.12.6对齿轮箱的润滑油采用加热，在温度低于要求值时，加热装置启用，使

油温上升到要求值，并一直循环以加热齿轮箱的其余部件。

2.12.7发电机采用加热，保持电气、电子元件的温度高于要求值。

21

2.12.8对油管路适当采取保温的措施。

2.12.9在机舱内的几个重要部件附近安装有加热装置，在低温停机时启用加热,

保持温度在要求值以上。

2.12.10设计的机舱罩壳不仅有减小噪音的措施，还有保温的作用。机舱罩壳的

GRP材料和外形的设计可以减少风进入舱体内部，内部的材质则可以使舱体内保

温，减少温度过低对设备的损伤。

总之，对所有受力的零部件均按照低温设计。在超过-30℃停机时，油及电

子元件采用加热，保持温度在要求值以上，以便使机组处于待用状态。在超过

-30℃停机下，偏航系统一直工作，使叶片一直处于顺桨位置，保证机组的受力

最小。

第三章东方汽轮机FD77D型风机的参数

3.1技术参数

基本设计参数切入风速3.5m/s

（空气密度：额定风速11.5m/s

1.225kg/m3）切出风速25m/s

直径77m

扫风面积4657m2

叶片数量3

材料玻璃纤维增强材料（GRP）

风轮转速范围10.6~19(+%)r/min

风轮轴倾度5°

风轮锥角-3.5°

旋转方向顺时针方向（从风轮往发电机看）

风轮位置上风向

原理电力驱动，单叶片变桨距

功率控制变桨距和风轮速度控制

变桨距系统最大叶片安装角91°

安全停机时的变桨距角速度5°/s

变桨距驱动装置带有蓄电池的直流电机

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