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风电《永磁风力发电机制造技术规范》解读

2012-07-31 17:00
科技潮人
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  “相对于双馈式电机,永磁风力发电机更能适应低风速,且耗能较少、后续维护成本低,这一机型的相关技术已经得到行业的广泛关注。《永磁风力发电机制造技术规范》的标准中,不仅包括永磁风力发电机的基本要求和技术要求,还包括了永磁风力发电机的试验方法,形成了一个完整的技术标准。这个标准的制定和实施,必将扩大永磁风力发电机在发电行业的广泛应用,促进永磁风力发电机新的技术发展。”一位不愿具名的参与该标准编制的专家告诉《每周能源观察》。

  该专家表示,从综合情况来看,我国低风速的三类风区占到全部风能资源的50%左右,更适合使用永磁风电机组,因此,作为风力发电的关键设备,永磁风机将是我国风力发电机未来的发展趋势。

  标准应用针对性更强

  在《永磁风力发电机制造技术规范》标准中,对永磁风力发电机的技术要求和试验方法进行了规定,适用于风力发电应用的永磁同步发电机。同时强调只是关于风力发电机的永磁电机技术要求,而不涉及到测速发电机、副励磁机等永磁电机。

  据了解,一般大型风力发电系统都采用增速机将风力机的转速提高再驱动发电机。然而,采用增速机不仅增加了振动和噪声,而且由于润滑系统和机械磨损需要定期维护,增速机成为风电机组故障率较高的薄弱环节。现代风力发电技术的发展趋势一是无刷化,二是采用取消增速机的风力机直接驱动低速发电机,其中最典型的是直接驱动永磁风力发电机。cnwpem.com

  “永磁发电机的优点是不需要电励磁,可实现无刷化,无励磁损耗、效率高,可以提高电机的功率密度。虽然发电机成本增加,但对于降低机组的振动噪声和提高运行可靠性有着重要的意义。”哈尔滨电机厂某专家向《每周能源观察》表示。

  电压调整率不超过20%

  针对风力发电机应用的特殊性,《永磁风力发电机制造技术规范》标准对电压调整率进行了定义。即热态下,额定转速时的空载电压和额定电压之差与额定电压的比值,通常以百分数表示。同时要求发电机的电压调整率应与全功率变流器相匹配,永磁风力发电机电压调整率应不超过20%。www.cnwpem.net

  专家解释,电压调整率是发电机的一项重要指标,它决定了输出的电能品质,在发电机的设计当中起着重要而不可忽略的作用。对于发电机电压调整率的测定,应在温升试验后或热状态下进行。试验时,保持发电机转速为额定转速,发电机输出由空载到额定功率,测定发电机定子端电压有效值。

  《标准》中对电压调整率测定的试验方法作了详细说明。被试永磁电机与拖动电机同轴相连,作发电机运行。拖动电机由一台电力变频器供电,由电力变频器和拖动电机对被试永磁电机进行转速、电压和功率的调节。此外,被试电机也可通过其他的负载运行方式,调节到额定工况下进行试验。

  发电机应承受1.2倍最高转速运行

  在《标准》中还特殊规定永磁风力发电机的超速试验应为1.2倍的最高转速,而不是常规发电机规定的1.2倍的额定转速。这也意味着永磁风力发电机在设计上应能承受1.2倍最高转速的运行,而不发生损坏及有害变形。

  对此,专家介绍,如果发电机的转速超过了规定的转速,则转子的离心力会过大,引起发电机损坏。譬如离心力使得发电机的绕组线圈变形,与定子擦刮损坏。如无其他规定,超速试验允许在冷状态下进行,并可根据具体情况选用电动机法(提高电源频率)或原动机拖动法。在升速过程中,当电机达到额定转速时,应观察电机运转情况,确认无异常现象后,再以适当的加速度提高转速,直至规定的转速。专家强调,此时超速值达到120%最高转速的持续时间应不少于2分钟。而采用原动机拖动法时,则应注意发电机空载电压一般不应超过1.3伏,同时要检查电机转动部分是否有损坏或产生有害变形。

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