永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理和前景 　　我國(guó)風(fēng)能資源非常豐富，可開(kāi)發(fā)的風(fēng)能潛力巨大。根據(jù)相關(guān)資料顯示，我國(guó)陸地風(fēng)能資源可開(kāi)發(fā)量大約有23.8億千瓦，海上風(fēng)能資源可開(kāi)發(fā)量約2億千瓦。我國(guó)風(fēng)能資源比較集中，“三北”地區(qū)（華北、東北和西北）以及東南沿海地區(qū)、沿海島嶼潛在風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)量約占全國(guó)的80%.風(fēng)能資源與煤炭資源的地理分布具有較高的重合度，與電力負(fù)荷則呈逆向分布。 “十三五”時(shí)期，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量占發(fā)電機(jī)總?cè)萘勘壤龑⑦M(jìn)一步加大，出于電網(wǎng)考慮，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須在“低電壓穿越”保障下“御風(fēng)而行”。根據(jù) 發(fā)改委能源研究所有關(guān)人士透露，2020年陸地風(fēng)電的成本將與煤電持平，之后風(fēng)電將逐步脫離 補(bǔ)貼，“降低成本”也成為風(fēng)電行業(yè)未來(lái)發(fā)展面臨的新的“瓶頸”。揚(yáng)州市引江發(fā)電設(shè)備有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)低成本制造，使機(jī)組極易實(shí)現(xiàn)低電壓穿越，在國(guó)內(nèi)處于技術(shù)領(lǐng)先水平。 永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于機(jī)械損耗小、運(yùn)行效率高、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)成為繼雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組之后的又一重要風(fēng)力發(fā)電機(jī)型受到社會(huì)廣泛關(guān)注，并逐漸開(kāi)始投入使用。永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要由風(fēng)力機(jī)、永磁同步發(fā)動(dòng)機(jī)、變頻器和變壓器組成。 （1）基本原理 永磁同步風(fēng)力發(fā)電的基本原理，就是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)力機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電。永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和籠型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)類似，只是所采用的發(fā)電機(jī)為永磁式發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子為永磁式結(jié)構(gòu)，不需外部提供勵(lì)磁電源，提高了效率。它的變頻恒速控制是在定子回路中實(shí)現(xiàn)的，把永磁同步發(fā)電機(jī)的變頻的交流電通過(guò)變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)同頻的交流電，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)，因此變頻器的容量與系統(tǒng)的額定容量相同。 （2）技術(shù)特點(diǎn) 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和更新，由于永磁材料性能和電力電子裝置的改善，永磁同步發(fā)電機(jī)已變得越來(lái)越具吸引力了。 采用永磁同步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1）永磁同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)不需要?jiǎng)?lì)磁裝置，具有重量輕、效率高、功率因數(shù)高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)；2）變速運(yùn)行范圍寬，即可超同步運(yùn)行也可以亞同步運(yùn)行；3）轉(zhuǎn)子無(wú)勵(lì)磁繞組，磁極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、變頻器容量小，可以做成多極電機(jī)；4）同步轉(zhuǎn)速降低，使風(fēng)輪機(jī)和永磁發(fā)電機(jī)可直接耦合，省去了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的齒輪增速箱，減小了發(fā)電機(jī)的維護(hù)工作并降低噪聲，使直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。 （3）適用場(chǎng)合 1）在電力供應(yīng)匱乏、交通不便、燃料短缺，但是風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，可以解決部分用電問(wèn)題，如為高速公路照明設(shè)備提供電源等；2）在單機(jī)容量比較小的風(fēng)場(chǎng)，永磁同步發(fā)電系統(tǒng)能夠并網(wǎng)發(fā)電；3）為農(nóng)村、牧區(qū)、邊防哨所、氣象臺(tái)站等偏遠(yuǎn)、負(fù)載較輕的用戶，提供電力。

電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行技術(shù)措施 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，向系統(tǒng)提供有功的同時(shí)還提供無(wú)功，定子電流滯后于端電壓一個(gè)角度，此種狀態(tài)即遲相運(yùn)行。當(dāng)逐漸減少勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)從向系統(tǒng)提供無(wú)功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無(wú)功，定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機(jī)端電壓一個(gè)角度，此種狀態(tài)即進(jìn)相運(yùn)行。同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)較遲相運(yùn)行狀態(tài)勵(lì)磁電流大幅度減少，發(fā)電機(jī)電勢(shì)Eq亦相應(yīng)降低。從P-功角關(guān)系看，在有功不變的情況下，功角必將相應(yīng)增大，比值整步功亦相應(yīng)降低，發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定性下降。其穩(wěn)定極限與發(fā)電機(jī)短路比，外接電抗，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器性能及其是否投運(yùn)等有關(guān)。 　　進(jìn)相運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)定子端部漏磁較遲相運(yùn)行時(shí)增大。特別是大型發(fā)電機(jī)線負(fù)荷高，正常運(yùn)行時(shí)端部漏磁比較大，端部鐵芯壓指連接片溫升高，進(jìn)相運(yùn)行時(shí)因?yàn)槁┐旁龃?，溫升加劇。進(jìn)相運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)端部電壓降低，廠用電電壓也相應(yīng)降低，如果超出10%，將影響廠用電運(yùn)行。 　　因此，同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行要通過(guò)試驗(yàn)確定進(jìn)相運(yùn)行深度。即在供給一定有功狀態(tài)下，吸收多少無(wú)功才能保持系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定，各部件溫升不超限，并能滿足電壓的要求。 　　進(jìn)相運(yùn)行進(jìn)相運(yùn)行現(xiàn)象： 　　1、勵(lì)磁電流大幅度減少; 　　2、發(fā)電機(jī)定子電壓降低; 　　3、發(fā)電機(jī)無(wú)功負(fù)荷變?yōu)樨?fù)值。 　　相運(yùn)行進(jìn)相運(yùn)行危害： 　　1、增加發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷，將使發(fā)電機(jī)向不穩(wěn)定方向發(fā)展，易造成發(fā)電機(jī)失穩(wěn)運(yùn)行甚至系統(tǒng)振蕩事故。 　2、繼續(xù)減少發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)進(jìn)相深度增加，可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作或發(fā)電機(jī)失穩(wěn)運(yùn)行。 　　3、發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，定子電流增加，定子發(fā)熱增加;發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，定子端部漏磁通變化比增大，使得端部發(fā)熱嚴(yán)重，發(fā)電機(jī)定子線圈溫度將持續(xù)上升。 　　4、發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，發(fā)電機(jī)出口電壓降低，使得6KV母線電壓降低。設(shè)有低電壓保護(hù)的高壓電動(dòng)機(jī)將跳閘;運(yùn)行中的各電氣設(shè)備，因母線電壓降低，電流增大，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)損壞設(shè)備絕緣。 　　該廠母線電壓考核范圍為230—235KV，在電網(wǎng)某些運(yùn)行方式下，會(huì)出現(xiàn)我廠發(fā)電機(jī)無(wú)功減至 但是母線電壓仍然高出235KV，此時(shí)應(yīng)考慮發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。 　　一、運(yùn)行人員要密切監(jiān)視220KV母線電壓和機(jī)組有功、無(wú)功負(fù)荷，當(dāng)母線電壓超過(guò)235 KV時(shí)，必須控制發(fā)電機(jī)組功率因數(shù)達(dá)到0.99以上。當(dāng)機(jī)組功率因數(shù)已達(dá)0.99以上，母線電壓接近控制上限值時(shí)，值長(zhǎng)應(yīng)主動(dòng)向上級(jí)調(diào)度匯報(bào)，根據(jù)上級(jí)調(diào)度的命令調(diào)整機(jī)組無(wú)功出力，直至進(jìn)相運(yùn)行。 　　二、發(fā)電機(jī)是否進(jìn)相運(yùn)行由值長(zhǎng)統(tǒng)一命令執(zhí)行，在進(jìn)相運(yùn)行前應(yīng)匯報(bào)上級(jí)調(diào)度發(fā)電機(jī)帶無(wú)功及220KV母線電壓情況，并請(qǐng)示上級(jí)調(diào)度申請(qǐng)進(jìn)相運(yùn)行，如上級(jí)調(diào)度未許可則申請(qǐng)220KV母線電壓超限點(diǎn)免考核，未經(jīng)上級(jí)調(diào)度許可不得擅自進(jìn)相運(yùn)行。 　　三、機(jī)組在不同運(yùn)行方式下進(jìn)相運(yùn)行規(guī)定： 　　1、單機(jī)運(yùn)行時(shí)原則上不進(jìn)相運(yùn)行，但在春節(jié)等特殊方式下除外。 　　2、雙機(jī)運(yùn)行時(shí)原則上一臺(tái)機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，另一臺(tái)機(jī)組保持高功率因數(shù)遲相運(yùn)行，即控制無(wú)功盡量在小范圍。但在春節(jié)等特殊方式下可以同時(shí)進(jìn)相運(yùn)行。 　　3、在考慮進(jìn)相運(yùn)行的機(jī)組時(shí)，該機(jī)組運(yùn)行情況應(yīng)保持穩(wěn)定。否則考慮另一臺(tái)機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行，當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行都不穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)向上級(jí)調(diào)度說(shuō)明詳細(xì)情況，并按照調(diào)度命令執(zhí)行。 　　4、若兩臺(tái)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，考慮兩臺(tái)機(jī)同時(shí)進(jìn)相，且兩臺(tái)機(jī)進(jìn)相深度應(yīng)保持平衡。 　　四、連續(xù)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)間不得超過(guò)6小時(shí)。 　　五、進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，應(yīng)專設(shè)監(jiān)盤(pán)人員，并嚴(yán)格按照上級(jí)調(diào)度命令進(jìn)行。 　　六、在發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行期間，無(wú)值長(zhǎng)允許任何崗位人員不得私自啟動(dòng)6KV轉(zhuǎn)機(jī)，包括輸煤、脫硫、化學(xué)、水源地，否則將按嚴(yán)重違反生產(chǎn)調(diào)度紀(jì)律處理!待啟動(dòng)6KV轉(zhuǎn)機(jī)前，值班員需將6KV廠用母線電壓調(diào)整至6.1KV以上，在啟動(dòng)電泵、循泵、增壓風(fēng)機(jī)等大容量設(shè)備需將6KV廠用母線電壓調(diào)整至6.45KV以上。 　　七、進(jìn)相運(yùn)行時(shí)操作：在進(jìn)相運(yùn)行前，請(qǐng)示上級(jí)調(diào)度解除AVC裝置自動(dòng)，手動(dòng)減少發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)在減少無(wú)功操作時(shí)，要循序漸進(jìn)緩慢進(jìn)行，嚴(yán)禁超調(diào)度規(guī)定進(jìn)相深度值。進(jìn)相結(jié)束后，手動(dòng)增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，使之恢復(fù)正常運(yùn)行方式觀察五分鐘無(wú)異常后，投入AVC自動(dòng)。在手動(dòng)調(diào)整期間應(yīng)保持220KV母線電壓合格。 　　八、進(jìn)相運(yùn)行期間監(jiān)視參數(shù)：發(fā)電機(jī)出入口風(fēng)溫、定冷水、氫氣壓力;定子鐵芯及鐵芯端部溫度、定子線圈各部溫升、溫差不超過(guò)規(guī)定允許值、軸振不超過(guò)允許值;定子電流、勵(lì)磁電流、端電壓、勵(lì)磁變高壓側(cè)電流、滑環(huán)溫度、勵(lì)磁變溫度不超過(guò)允許值;上述參數(shù)每小時(shí)檢查一次。 　　九、進(jìn)相運(yùn)行參數(shù)控制： 　　1、任一段6KV廠用母線電壓不得低于5.8KV，0.4KV母線電壓不得低于0.36KV(照明段除外)，發(fā)電機(jī)端電壓不得低于20KV，220KV母線電壓230—235KV，功率因數(shù)不得低于0.95。 　　2、發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)功角不得大于60度，防止系統(tǒng)沖擊破壞發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定而造成發(fā)電機(jī)震蕩。 　　3、進(jìn)相深度試驗(yàn)數(shù)據(jù)(二零零九年河南省電力實(shí)驗(yàn)院)： 　　4、根據(jù)我廠實(shí)際情況且在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上再留有充分進(jìn)相裕度，現(xiàn)規(guī)定：發(fā)電機(jī)進(jìn)相深度限制不得超過(guò)調(diào)度規(guī)定的進(jìn)相深度。 　　5、在機(jī)組負(fù)荷大于500MW情況下需要進(jìn)相時(shí)，應(yīng)向上級(jí)調(diào)度充分說(shuō)明此時(shí)進(jìn)相運(yùn)行危險(xiǎn)性，并按上級(jí)調(diào)度命令處理。 　　十、發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行必要條件：勵(lì)磁系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)器無(wú)異常報(bào)警信號(hào);低勵(lì)限制、失磁保護(hù)投入。 　　十一、進(jìn)相運(yùn)行機(jī)組應(yīng)具備雙向無(wú)功表，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置正常投入，其低勵(lì)定值應(yīng)按滿足進(jìn)相運(yùn)行進(jìn)行整定。 　　十二、若進(jìn)相運(yùn)行引起系統(tǒng)故障時(shí)，應(yīng)立即恢復(fù)原運(yùn)行方式。 　　十三、進(jìn)相運(yùn)行期間做好事故預(yù)想，在值班日志做好進(jìn)相運(yùn)行時(shí)間、進(jìn)相深度及命令人等相關(guān)記錄。 　　十四、進(jìn)相運(yùn)行期間事故處理： 　　1、若發(fā)電機(jī)出現(xiàn)機(jī)端電壓越下限，應(yīng)立即停止進(jìn)相并匯報(bào)上級(jí)調(diào)度，積極恢復(fù)6KV母線電壓不超過(guò)規(guī)定值，確保廠用電系統(tǒng)穩(wěn)定。 　　2、運(yùn)行期間參數(shù)異常達(dá)到停機(jī)值則應(yīng)申請(qǐng)停機(jī)。 　　3、若震蕩或者失去同步時(shí)，應(yīng)立即增加勵(lì)磁電流，同時(shí)減少有功負(fù)荷，恢復(fù)正常運(yùn)行方式，若在1分鐘內(nèi)不能恢復(fù)則申請(qǐng)停機(jī)，待系統(tǒng)正常后再申請(qǐng)并網(wǎng)。 　　4、發(fā)電機(jī)失磁，若失磁保護(hù)動(dòng)作跳閘，則按發(fā)電機(jī)跳閘處理，若保護(hù)未動(dòng)作則應(yīng)立即解列發(fā)電機(jī)。 　　5、在進(jìn)相運(yùn)行過(guò)程中若發(fā)生異常情況，應(yīng)及時(shí)匯報(bào)調(diào)度。