风力发电机组运行规程同步直驱金风部分.docx

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风力发电机组运行规程同步直驱金风部分

风力发电机组运行规程（同步直驱-金风部分）

1适用范围

本规程适用于*公司金风（同步直驱类）风力发电机组运行管理及相关方面工作。

2引用标准

DL/T6661999——1999风力发电厂运行规程

国家电网公司电力安全工作规程（电气部分）

国家电网公司电力安全工作规程（线路部分）

金风厂家随机技术资料

3风机参数

3.1基本参数

机型：

金风82/1500

轮毂中心高度：

70m

额定功率：

1500kW

额定电压：

620V

频率：

50Hz

功率因数：

感性0.95-容性0.99可调

切入风速：

3.0m/s

切出风速：

22m/s（10min平均值）

额定风速：

10.3m/s

生存风速：

52.5m/s

叶轮转速范围：

9～17.3rpm

叶轮额定转速：

17.3rpm

运行温度：

-30℃～+40℃

生存温度：

-40℃～+50℃

3.2叶轮

直径：

82.84m

扫风面积：

5375㎡

叶片材料：

玻璃纤维增强树脂材料

长度：

40.3m

3.3发电机

制造厂家：

金风科技

额定功率：

1500kW

额定电压：

620V

发电机类型：

交流永磁同步发电机

额定电流（相）：

660A

防护等级：

IP23

润滑方式：

润滑脂/自动润滑

润滑脂型号：

SKFLGEP2

额定转速：

17.3

极数：

88极

绝缘等级：

F

3.4变流器（全功率变换）

功率变换元件：

IGBT

视在功率：

1579kVA

额定输出电压：

620V

额定输出电流：

1397A

输出频率范围：

50±0.4Hz

防护等级：

IP54

功率元件调制方式：

SPWM

变流器控制类型：

数字矢量控制

3.5制动系统

刹车系统：

3只叶片变桨空气制动

锁定系统：

发电机液压制动器

3.6偏航系统

类型：

电机驱动/四级行星齿减速

控制：

PLC控制主动偏航对风

偏航速度：

0.43°/s（13分钟/圈）

偏航轴承：

外齿圈四点接触球轴承

润滑方式：

自动加注润滑脂

3.7重量

机舱：

11800kg

风轮（含叶片）：

33200kg

叶片（每片）：

6307kg

发电机：

43800kg

塔架：

114830kg

4风机运行说明

4.1风机的基本状态

4.1.1根据外部条件、风机运行工况和系统自身的当前状态，风机主要有如下几种状态：

a．初始化

b．待机

c．启动

d．增速

e．并网

f．停机、紧急停机

4.1.2运行状态说明

4.1.2.1初始化状态只在PLC掉电后出现，PLC重新启动时，运行系统从初始化开始进行系统检查，如有故障，进入停机状态，如无故障，进入待机状态。

4.1.2.2待机是无故障时风力发电机组慢速运转无功率输出的状态，叶片在顺桨位置，叶轮自由空转。

4.1.2.3启动是从待机到风机运行的状态。

满足启动的条件是达到启动风速，风机无故障，叶轮处于可运转状态。

操作启动按钮后，叶片被调整到预设的55度角，如此时风轮的转速达到1转/分并持续45s，变桨系统将使叶片继续变桨到一设定的角度，使叶轮到底转速增加，进入增速状态。

4.1.2.4增速状态是风机从启动进入到并网发电的过渡过程，叶轮的转速不断增加，达到并网转速（10.2转/秒）时，风机进入并网状态，开始发电运行。

4.1.2.5并网是指风机在发电状态运行，通过调整发电机输出、叶片桨距角和变桨系统，控制系统使风机保持在较优的运行状态，以下情况发生时，发电运行状态发生改变，进入其它状态：

a.风速过高或过低，进入待机或停机；b.发生故障，进入停机或紧急停机；c.运行人员手动停机，进入停机状态。

4.1.2.6停机分为正常停机、快速停机和紧急停机，风机根据不同的情况选择不同的停机方式，停机时叶片被调整到顺桨的位置，叶轮降速，叶轮转速降到4.5r/min时，变流器脱网，风机进入“停机”状态。

4.1.2.7一旦发现故障，停机使风机进入安全运行状态，通过安全系统，叶轮的转速能很快地降低。

当停机过程结束后，风机进入“停机”状态，只有将故障消除后，才能退出该状态。

4.2风机整机基本说明

4.2.1我风场采用的金风风机为水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电机。

4.2.2风机的功率控制方式为变桨距控制，当风速超过额定值时，通过调整叶片的桨距角，使风机的输出功率限制在1500kw，从而防止发电机和变流系统过载。

4.2.3发电机为外转子结构的多极永磁同步电机，叶轮直接与发电机转子连接。

4.2.4变流恒频系统采用AC-DC-AC变流方式，将发电机发出的低频交流电经整流转变为脉动直流电（AC-DC），输出稳定的直流电压，再经DC-AC逆变为与电网同频率同相位的交流电，最后经变压器输入电网。

4.2.5机组自动偏航系统能够根据风向标所提供的信号自动确定风向并对风，当风向变化时，偏航电机驱动机舱，使风机准确对风，偏航系统在工作时带有阻尼控制，使机组偏航旋转更加平稳。

4.2.6液压系统由液压泵站、电气电磁元件、蓄能器、刹车装置、连结管路等组成，为偏航刹车系统和转子刹车提供动力源。

4.2.7整机制动系统采用叶片顺桨实现气动刹车，降低叶轮转速。

4.2.8机组由PLC控制，数据自动采集处理，自动运行并远程监控。

4.3风机保护

4.3.1风机主要保护措施

4.3.1.1风力发电机组的监控是由运行控制系统实现。

该系统检查所有的传感器信号和风力发电机组的安全运行参数，主要有：

a）风机状态；

b）转速；

c）功率；

d）温度；

e）塔架振动；

f）风速风向；

g）桨距角；

h）机舱位置。

4.3.1.2除检测上述运行参数外，另外设有独立运行控制系统的安全保护系统（安全链），其主要检查参数：

a）过速；

b）振动开关；

c）扭缆开关；

d）急停开关；

e）控制系统故障；

f）变桨驱动。

上述中的任何一个开关报告故障，安全链断开，风机立即紧急停机。

4.3.2风机电气系统故障保护参数

参数

数值

单位

延迟时间（s）

低电压保护

0.9

p.u.

1

高电压保护

1.1

p.u.

1

低频率保护

48.5

Hz

0.1

高频率保护

51.5

Hz

0.1

过电流保护

1500

A

1.5

电流不平衡保护

P*0.05+400（P为风机实时有功）

A

1

功率不平衡

90

kW

10

过功率保护

1600

kW

3

注：

以上参数可根据电网公司要求做适当修改。

4.3.3风机短路电流承受能力（低电压穿越能力）

在风机并网运行过程中发生并网点短路，根据并网点电压跌落情况可以将风机的短路电流分为以下情况：

①当系统电压跌落至额定电压的20%以下时，即相电压低于72V时，风机在20ms内从电网切除；②当系统电压跌落范围在20%~90%之间时，风机向系统提供最大恒定1600A短路电流，持续时间不超过625ms；如果电网电压在3s内恢复正常水平，风机恢复正常发电，否则将退出运行。

4.4风机运行及控制

4.4.1风机的具体运行过程为：

a）当风速持续10min（可设置）超过3m/s，风机将自动启动。

叶轮转速大于8.5r/min（77/1500、82/1500）时并入电网；

b）随着风速的增加，发电机的出力随之增加，当风速大于11m/s时，达到额定出力，超出额定风速机组进行恒功率控制；

c）当风速高于22m/s（82/1500）持续10min，将实现顺桨正常停机（变桨系统控制叶片进行顺桨，转速低于切入转速时，风力发电机组脱网）；

d）当风速高于25m/s并持续10s，实现顺桨正常停机；

e）当风速高于29m/s并持续1s，实现顺桨正常停机；

f）当遇到一般故障时，实现顺桨正常停机。

当遇到特定故障时，实现紧急停机（叶片以7°/s的速度顺桨）。

4.4.2风机的起停控制

风机可远程控制，运行维护人员进入风机工作前必须掌握风机的控制方式，以保证人身和设备安全。

工作人员进入风机维护操作时，应先使风机处于维护状态。

具体步骤如下：

先按下红色按钮“stop”停机键，如果蓝色灯“ready”灯亮，则停机程序完成；然后将主控柜正面的“操作钥匙”开关旋至“repair”位置，进入维护状态；当维护完成后，先按下黑色“reset”复位键，然后按下“start”启动键，启动风机，最后将“操作钥匙”开关旋至“operation”运行位置，风机进入自动运行状态。

风机自动运行时，也同时根据运行情况自动控制起停机，例如：

a）风速过高，伴随强阵风：

风机正常停机，10min后系统判断是否重启；

b）零部件过热：

风机正常停机，待温度降低后自动重启；

c）环境温度低于-30℃：

风机正常停机，温度上升后自动重启；

d）液压系统故障：

正常停机，不自动重启；

e）理论和实际的功率曲线偏差过大：

正常停机，不自动重启；

f）逆变系统故障：

正常停机，不自动重启；

g）扭缆：

正常停机，自动解缆后重启；

h）速度检测故障：

正常停机后，自动重启；等

远方监控机控制时，只需双击该台风机的图标，进入主显菜单后，点击风机控制按钮，输入用户和密码后，即可进入相应权限的控制界面，对风机进行起停控制。

4.4.3风机的功率控制

4.4.3.1有功功率控制

风机可以通过控制叶片的桨距角来控制风机吸收的风能，从而达到控制风机出力的目的，控制范围从0~1500kW，使风电场的整体出力可控。

4.4.3.2无功功率控制

风机采用全功率变流器，具备一定的无功功率调节能力，调节的响应时间小于40ms，控制方式为：

a）机组出厂的默认的功率因数为1，即机组正常发电时，发电机出口无功功率为0，控制误差小于30kVar；b）机组具备机端电压控制模式，即机组自身有-500~200kVar的无功功率调节能力，该无功功率主要用于系统出现电压波动时，进行无功调节，以达到控制和稳定机端电压的目的。

一般情况下，机组正常运行时，无功功率的控制调节范围最好在±150kVar之间，以防止无功电流过大，增加变流器负荷，导致变流器维护成本增大。

4.4.4中央监控系统

金风风机中央监控系统软件是风电厂人员监测、控制风机，获取风机数据的平台。

包括以下主要功能：

4.4.4.1监测功能

实时监测风机的运行状态，包括：

风速、功率、叶轮转速、电机转速、发电量、发电时间、外部功率、小风停机时间、小风故障时间、标准运行时间、总维护时间、偏航角、环境变量、风向角、发电机温度、总发电时间、总维护时间、无功电度+、总发电量、通电时间、总故障时间、无功电度-、消耗电量、风可利用时间、待机时间、小风停机时间、小风故障时间、标准运行小时、机舱温度、风向角、偏航角度、A相电压、A相电流、B相电压、B相电流、C相电压、C相电流等状态量。

同时可以对全场进行监控，主页面里可以直接显示每台风机的当前状态（正常、风机故障、通讯故障），每台风机的当前数据（出力、风速）。

4.4.4.2控制功能

a）集中控制风电厂所有风机的开机、停机、复位、偏航。

b）单独控制某台风机的开机、停机、复位、偏航、功率等风机相关操作。

4.4.4.3记录存储功能

a）运行数据的存储，包括：

主要信息时间、风机状态、风速、有功功率、电机发电量、电机发电量时间、叶轮转速、发电机转速、偏航角度、系统压力、叶间压力、风向角、机舱温度、A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流。

b）故障存储，每次风机出现故障时，都会进行记录。

记录的内容包括：

故障发生时间，事件名称，存储方式以数据库文件进行存储。

以上数据可自动生成报表，具备打印功能，可以直接连接打印机打印出来。

4.4.4.4报警功能

a）声音报警：

当风机出现故障时，触发声音报警或语音报警，值班人员可根据报警声得知现场风机发生故障，进行及时处理。

b）手机短信报警：

通过配置短信模块，当风机出现故障时，可以通过相应的短信发送，将故障信息发送到定制的手机上，此功能可在有移动信号的任何地域使用。

4.4.4.5权限设置（保护）功能

系统采用了先进、简便的用户组、用户权限自定义功能完成系统功能的自定义与保护。

用户可根据不同的操作需要定义含有不同权限的用户组后添加属于此用户组的用户，系统会根据登陆用户所含有的不同权限检索相应的功能。

此功能类似与Windows操作系统中的用户组与用户的关系。

操作简便、拥有较强的系统保护功能。

4.4.4.6图形绘制功能

可以绘制每台风机的功率曲线、风速趋势图、关系对比图、风玫瑰图、风速—时间曲线。

数据可以导出。

同时在同一个坐标系中，可以显示该风机的具体采集数据，便于对比。

4.4.4.7报表功能

可以对单台或分组风机进行分时段报表、日报表、月报表、年报表的统计。

报表内容包括：

发电量、发电时间、维护时间、故障时间、可利用率、平均风速、最大风速、平均功率、最大功率、标准运行小时。

4.4.4.8打印功能

可以将以下数据进行打印：

a）历史运行数据

b）故障记录

c）风机时段数据统计

d）风机日数据统计

e）风机月数据统计

4.4.4.9系统日志、风机控制命令日志功能

系统日志记录功能可以记录用户登录以及具体的操作日志，便于管理人员查询值班人员操作记录。

风机控制命令日志功能可以查询现场操作人员对风机的控制、发送命令的具体操作记录。

可以用于更加规范化的管理现场值班人员针对风机的各项操作。

4.4.4.10风机参数设置功能

在需要调整风机内部参数设置值时，可直接通过中央监控系统软件使用此功能进行取值与设置操作，而无需在现场风机内部调整。

5风电场运行控制

5.1风电机组投入运行前应具备的条件

5.1.1电源相序正确、三相电压平衡。

5.1.2调向系统处于正常状态，风速仪和风向标处于正常运行状态。

5.1.3制动系统的液压装置油压和油位在规定范围。

5.1.4各项保护装置均在正确投入位置，且保护整定值均与批准设定值相符。

5.1.5控制电源处于接通位置。

5.1.6控制计算机显示处于正常运行状态。

5.1.7在寒冷和潮湿地区长期停用和新投运的风电机组在投入运行前应检查绝缘合格后才允许启动。

5.1.8经维修的风电机组在启动前，所有为检修而设立的安全措施应已拆除,维修现场应已清理。

5.2风电机组的启动和停机

5.2.1风电机组的启/停机有自动和手动两种方式。

5.2.2风电机组自动启/停机

5.2.2.1风电机组在无故障，且处于自动状态，当风速达到启动风速范围时，风电机组按计算机程序自动启机并入电网。

5.2.2.2风电机组在无故障，且处于自动状态，当风速超出正常运行范围时风电机组按计算机程序自动与电网解列、停机。

5.2.3风电机组手动启/停机

手动启动和停机的四种操作方式：

（1）主控室操作：

（在条件允许时）在有调度命令或其他操作需要时，可在主控室操作计算机启/停机。

（2）就地操作：

在检修或维护时，断开遥控操作开关，在风电机组的控制盘上操作启动或停机按钮，就地操作完成后再合上遥控开关。

（3）机舱上操作：

在调试或维护风机时可在机舱内控制盘上操作启动或停机。

（4）远程操作：

在有必要对风机进行远程操作且通信正常时可在远程终端操作启/停机。

5.3风电场运行监视

5.3.1风电场运行人员每天应按时收听和记录当地天气预报，做好风电场负荷预测和安全运行事故预想工作。

5.3.2运行人员每天应定时通过主控室监控计算机监视风电机组各项参数变化情况，主要包括：

状态、温度、风速、功率、电压、电流、频率、功率因数和转速等参数。

5.3.3运行人员应根据监控计算机显示的风电机组运行参数，分析各项参数变化情况，发现异常情况应通过监控计算机对该机组进行连续监视，并根据情况作出相应处理，同时在运行日志上进行故障记录与统计。

5.3.4发生下列情况时，应通过监控计算机加强对风电机组的运行情况的监视。

5.3.4.1系统电压偏低，接近运行下限值却无法调整。

5.3.4.2风速在风机最大运行风速以上等恶劣天气，如暴风、暴雨、大雪、冰雹等。

5.3.4.3发电机组负荷超过90％以上，且风况和运行不稳定时。

5.3.4.4有重要告警信号或系统有其它异常情况。

5.4风电机组的运行调整

5.4.1正常情况下风电机组无需调整。

5.4.2风力较大，风电机组输出功率也随之增加，满负荷运行或接近满负荷运行时，要加强监视无功功率补偿装置，为了防止可能发生电压崩溃，电压急剧下降导致风电机组大面积停机，此时应采取紧急措施调整电压，其调整手段如下：

5.4.2.1根据天气情况和系统电压情况调整主变压器有载调压开关。

5.4.2.2一般情况下保证35Kv电压在规定范围内运行，负荷较大或接近满负荷情况下，35kV电压应接近上限运行。

5.4.2.3紧急情况下人为停止1台或多台发电机组运行。

5.5风电机组应具备的主要技术文件

5.5.1风电场每台风电机组的技术档案。

5.5.2制造厂提供的设备技术规范、运行操作说明书和出厂试验记录以及有关图纸和系统图。

5.5.3风电机组安装记录、现场调试记录和验收记录以及竣工图纸和资料。

5.5.4风电机组输出功率与风速关系曲线（实际运行测试记录）。

5.5.5风电机组事故和异常运行记录。

5.5.6风电机组检修和重大改进记录。

5.5.7风电机组缺陷记录。

5.5.8风电机组运行记录的主要内容有：

发电运行时间、故障停机时间、正常停机时间、维护停机时间等。

5.6风电场的定期巡视

5.6.1每月对整个场区巡视两次。

5.6.2巡视内容包括：

5.6.2.1风机外观：

叶片外观是否有裂痕和胶衣脱落、是否有结冰现象、变桨顺桨是否到位。

5.6.2.2塔筒：

内外壁是否掉漆、是否有污渍，底部控制柜检查，电缆有无绞缠。

5.6.2.3风机基础附近卫生状况。

5.6.2.4塔筒联接螺栓是否生锈、松动等状况。

5.6.2.5机舱：

是否有掉漆、底部是否有油渍。

5.6.2.6设备运行声音检查。

5.6.2.7风机正常时是否对风。

5.6.3当气候异常、机组非正常运行，或新设备投入运行时，需要增加巡回检查内容及次数。

5.7风电机组的定期检查

5.7.1风电机组的定期登塔检查应在手动停机且远程禁止状态下进行。

5.7.2运行维护人员登塔检查应不少于两人，但同一节塔筒内不能有两人同时登塔；运行维护人员登塔要系安全带、戴安全帽、穿安全鞋，零配件及工具必须单独放在工具袋内，工具袋必须与安全带联结牢固以防坠落。

5.7.3风电机组定期检查内容

5.7.3.1检查风电机组液压系统以及其它润滑系统有无泄漏、油位是否正常。

5.7.3.2检查水冷系统的水位及是否漏水。

5.7.3.3检查设备螺栓紧固情况。

5.7.3.4对轴承润滑点定时注油。

5.7.3.5检查爬梯、安全绳、照明设备等安全设施应并清理油污。

5.7.3.6检查各控制箱清洁情况。

5.7.3.7其他维护手册规定的内容。

5.7.4对主控室监控计算机系统和通信设备应定期进行检查和维护。

6风电机组事故处理

6.1发生下列事故之一者，风电机组应立即停机处理：

A:

风电机组叶片角度与正常运行状态不符或叶片有损坏时。

B:

风电机组主要保护装置拒动或失灵时。

C:

风电机组因雷击损坏时。

D:

风电机组齿轮箱和发电机运行异常等严重机械故障时。

E:

制动系统故障时。

F:

风电机组起火时。

6.2风电机组电气设备事故处理参照公司有关事故处理应急预案。