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永磁同步风力发电机的原理和前景
我国风能资源非常丰富,可开发的风能潜力巨大。根据相关资料显示,我国陆地风能资源可开发量大约有23.8亿千瓦,海上风能资源可开发量约2亿千瓦。我国风能资源比较集中,“三北”地区(华北、内蒙古通辽东北和西北)以及东南沿海地区、内蒙古通辽沿海岛屿潜在风能资源开发量约占全国的80%.风能资源与煤炭资源的地理分布具有较高的重合度,与电力负荷则呈逆向分布。
“十三五”时期,我国风力发电机装机容量占发电机总容量比例将进一步加大,出于电网考虑,风力发电机组必须在“低电压穿越”保障下“御风而行”。根据 发改委能源研究所有关人士透露,2020年陆地风电的成本将与煤电持平,之后风电将逐步脱离 补贴,“降低成本”也成为风电行业未来发展面临的新的“瓶颈”。扬州市引江发电设备有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步风力发电机,实现了发电机低成本制造,使机组极易实现低电压穿越,在国内处于技术领先水平。
永磁同步风力发电机由于机械损耗小、内蒙古通辽运行效率高、内蒙古通辽维护成本低等优点成为继双馈感应风电机组之后的又一重要风力发电机型受到社会广泛关注,并逐渐开始投入使用。永磁同步风力发电机主要由风力机、内蒙古通辽永磁同步发动机、内蒙古通辽变频器和变压器组成。
(1)基本原理
永磁同步风力发电的基本原理,就是利用风力带动风力机叶片旋转,拖动永磁同步发电机的转子旋转,实现发电。永磁同步风力发电系统和笼型变速恒频风力发电系统类似,只是所采用的发电机为永磁式发电机,转子为永磁式结构,不需外部提供励磁电源,提高了效率。它的变频恒速控制是在定子回路中实现的,把永磁同步发电机的变频的交流电通过变频器转变为电网同频的交流电,实现风力发电的并网,因此变频器的容量与系统的额定容量相同。
(2)技术特点
随着科学技术的发展和更新,由于永磁材料性能和电力电子装置的改善,永磁同步发电机已变得越来越具吸引力了。
采用永磁同步发电机的风力发电系统具有以下特点:1)永磁同步发电机系统不需要励磁装置,具有重量轻、内蒙古通辽效率高、内蒙古通辽功率因数高、内蒙古通辽可靠性好等优点;2)变速运行范围宽,即可超同步运行也可以亚同步运行;3)转子无励磁绕组,磁极结构简单、内蒙古通辽变频器容量小,可以做成多极电机;4)同步转速降低,使风轮机和永磁发电机可直接耦合,省去了风力发电系统中的齿轮增速箱,减小了发电机的维护工作并降低噪声,使直驱永磁风力发电机系统。
(3)适用场合
1)在电力供应匮乏、内蒙古通辽交通不便、内蒙古通辽燃料短缺,但是风力资源丰富的地区,可以解决部分用电问题,如为高速公路照明设备提供电源等;2)在单机容量比较小的风场,永磁同步发电系统能够并网发电;3)为农村、内蒙古通辽牧区、内蒙古通辽边防哨所、内蒙古通辽气象台站等偏远、内蒙古通辽负载较轻的用户,提供电力。
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柴油发电机组接地的目的有三种
为了确保人身和电力系统工作的需要,对发电机组接地有严格的要求。其接地方式有工作接地、内蒙古通辽当地保护接地和保护接零三种,接地的目的如下:
1.工作接地
工作接地是将中性点接地,其目的是:
1)降低触电电压。对于中性点不接地的系统,当一相接地而人体触及另外两相之一时,触电电压为相电压的1.7倍以上;而对于中性点接地系统,触电电压就降到接近或等于相电压。
2)迅速切断故障设备。对于中性点不接地的系统,当一相接地时,由于导线和地面存在电容和绝缘电阻,可以构成电流通路,接地电流很小,不足以使保护装置动作而切断电源,不能确保人身。而对于中性点接地的系统,当一相接地后接地电流较大,保护装置会迅速动作,断开故障点。
3)降低电气设备对地的绝缘水平。在中性点不接地的系统中,当一相接地时,将会使另两相得对地电压升高到线电压。而对于中性点接地的系统,当一相接地时,另两相的对地电压只接近于相电压,故可降低电气设备和输电线路的绝缘水平。
2.保护接地
保护接地常用于中性点不接地的低压系统中,它的作用是:当电动机某一绕组的绝缘结构已破坏使外壳带电时,如果未接地,人体触及外壳,相当于单相触电,就可能发生触电的危险。而如果采用了保护接地,人体触及外壳时,由于人体的电阻与接地电阻并联,由于人体电阻远大于接地电阻,通过人体的电流就很小,就不会发生触电的危险。
3.保护接零
保护接零常用于中性点接地的低压系统中,它的作用是:当电动机某一绕组的绝缘结构已破坏而与外壳相接时,由于采用保护接零,就形成单相短路,迅速将这一相中的熔丝熔断,外壳便不再带电。即使在熔丝熔断前人体触及外壳时,也由于人体电阻远大于线路电阻,通过人体的电流也很微小,不会发生触电危险。
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