1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (811225), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Электрическая система. При выборе варианта ВЭУ были рассмотрены Различные схемы генерирования электрической энергии, включая схемы с переменной и фиксированной частотами вращения ветРоколеса. Две схемы с фиксированной частотой вращения, использующие асинхронный либо синхронный генераторы, были выбраны для предварительного проекта ВЭУ, поскольку они обеспечивают наиболыиую эффективность ВЭУ при наименьших стоимости и сложности системы. Основные требования к электрической системе состоят в том, чтобы производить электрическую энергию, удовлетворяющую по напряжению и частоте требованиям энергосистем.
Стоимость оборудования должна быть минимальной для снижения стоимости энергии. 256 Оборудование должно работать на отдаленных участках и без обслуживающего персонала. Поэтому должна быть обеспечена автоматическая аварийная защита и синхронизация ВЭУ с сетью энергосистемы. Оборудование должно работать в пределах требуемых скоростей ветра, температуры и других воздействий среды; должна обеспечиваться устойчивая параллельная работа с сетью энергосистемы при расчетных порывах ветра. Это предъявляет дополнительное требование сверх тех, которые обычно предъявляются к преобразовательному генерирующему оборудованию энергосистемы, поскольку изменение параметров источника энергии— ветра — носит случайный характер.
ВЭУ должна, следовательно; иметь возможность ограничить неблагоприятные действия порывов ветра на нее и на сеть энергосистемы. Это выполняется главным образом посредством изменения угла установки лопастей и управления возбуждением генератора. Прн выборе схемы электрической системы и разработке предварительного проекта главное внимание было обращено на минимизацию стоимости оборудования, приходящейся на ! кВт.
ч вырабатываемой ВЭУ электроэнергии. Поскольку ВЭУ большую часть времени работает с мощностью ниже установленной, высокая эффективность при неполной мошности была важным моментом при выборе оборудования. Предпочтение отдавалось оборудованию, имеющемуся в производстве и применяемому в энергосистемах. Учитывались также стоимость оборудования, его масса, влияющая на стоимость башни, надежность и простота технического обслуживания и вопросы управления. Альтернативные варианты и их оценка, Возможны два варианта электрической системы; с переменной частотой вращения генератора, что позволяет ветроколесу работать в оптимальных режимах с частотой вращения, пропорциональной скорости ветра, и с постоянной частотой вращения генератора, что требует фиксированной частоты вращения приводного вала, передающего вращающий момент с редуктора на генератор.
Оба варианта должны обеспечивать постоянную частоту напряжения иа выходе. Хотя работа генератора с переменной частотой вращения усложняет электрическое оборудование, она дает возможность ветроколесу работать в наиболее эффективных режимах во всем диапазоне изменения скоростей ветра. Естественно, при этом должны бь|ть предусмотрены специальные средства получения напряжения постоянной частоты, соответствующей частоте напряжения энергосистемы. Были рассмотрены электрические системы с переменнон частотой врашения вала привода, в которых получаемое постоянное напряжение преобразуется в переменное напряжение требуемой постоянной частоты посредством использования трех след!наших схем: двигатель постоянного тока, приводящий во вращение асинхронный генератор; такой же двигатель, приводящий во вращение синхронный генератор; трехфазный полупроводниковый инвертор. 257 'Т а 6 л и и в 5.6.
Эффективность и стоимость электрической системы ВЗУ мощностью 1000 кВт Кпд, Н, при иагрумсс вэу* Суммариая стоимость, долл. Тип алсктрвчеслой система 3/4 1/Е 1/4 59 305 87,0 94,0 92,2 94,4 92,2 81,3 79,4 81,6 79,4 77,0 75,5 Постоянная частота вращения„асинхронный генератор Г1остояиная частота вращения, синхронный Генератор Переменная частота вращения, двигатель— асинхронный генератор Переменная частота вращения, диктате.чав синхронный генератор Переменаая частота вращения, навертор 94,3 86 815 208350 235 860 364 325 87,5 95,0 70,7 71,7 78,3 44,4 ь В долях установленной мощиости.
:258 Применительно к электрической системе с фиксированной чаастотой вращения вала привода были рассмотрены два варианта: :использование асинхронного и синхронного генераторов. Эти варианты просты, используют стандартное оборудование и подобны небольшим генераторным установкам энергосистем. При оценке выяснилось, что схемы электрической системы о шеременной частотой вращения вала привода значительно более -сложные, более дорогие и менее эффективные, чем схемы с фикмсированной частотой вращения (табл.
5.6). Несколько большая эффективность ветроколеса, когда опо раоотает с переменной частотой вращения, нейтрализуется, однако, меньшим КПД и высокой стоимостью электрической системы. В предварительный проект включены синхронный и асинхрон~ный генераторы. В области защиты генераторов име1отся некоторые новые достижения. Однако пока они не были использованы для ВЭУ. Так, микропроцессоры, которые были предложены для замены стандартных электромеханических и полупроводниковых устройств, обычно используемых энергосистемами, не были включены в проект в связи с ограниченным опытом их применения в энергосистемах.
Однако они применены для выполнения не очень ответственных операций основного и вспомогательного управ.ления. Исследование аварийных и нормальных режимов работы ВЭУ .показало, что микропроцессоры целесообразно использовать в схемах оргаяизации последовательных операций и для выполнения ' контрольных функций. Они могут реагировать на возникновение аварийных ситуаций в отдельных системах и осуществлять необходимые корректирующие воздействия. В большинстве случаев микропроцессоры способны даже обнаруживать повреждения в собст- венной схеме или, по крайней мере, определять их последствия.
которые могут создавать опасные условия, а затем осуществлять соответствующие корректирующие действия. В одном отношении система, основанная на управлении с помощью микропроцессоров, отличается от управляющей системы„ использующей преобразовательные устройства: управляющая система, использующая преобразовательные устройства, обычно имеет большее количество индикаторных устройств, которые вепрерывно показывают состояние управляемой системы; система же с микропроцессором выдает логическое решение для оператора илц персонала, осуществляющего техническое обслуживание. Следовательно, частью функций управляющей системы, основанной на микропроцессорах, должны быть диагностические функции.
Оборудование для связи ВЭУ с энергосистемой выбирается с учетом ряда требований. Трансформаторы должны быть либо воздушным охлаждением, либо с масляным. Были выбраны последние, потому что у них ниже стоимость и лучше приспособленность к операциям обслуживания в полевых условиях. Выбирались стандартньге выключатели и выключатели повторного действия. Поскольку последние более дешевые, они вначале получили приоритет. Однако позднее было найдено, что выключатель повторного действия имеет недостаточное время повторного замыкания, требуемое для того, чтобы обеспечить точпуго синхронизацию ВЭУ с сетью энергосистемы, и поэтому окончательный выбор пал на стандартный выключатель. Лварийный источник энергии применяется при прекращении подачи энергии к ВЭУ; он обеспечивает подачу энергии для останова и гарантирования безопасности ВЭУ.
Рассматривались варианты- применения вспомогательного генератора с приводом от бензинового или дизельного двигателя и батареи с зарядным устройством,. постоянно подключенным к сети. Более высокая надежность батареи и предпочтение, отдаваемое им энергосистемами, были определяющими факторами.
Однако из-за малого запаса энергии батарей цени, обеспечивающие выполнение аварийных операций, должны иметь малое потребление. Это требование значительно повлияло на проект управляющей системы. Было рассмотрено два метода передачи электроэнергии и коп- ) трольно-управляющих сигналов от головки на землю. Первый метод заключался в применеяии скользящих колец, второй — в использовании скручиваюптсгося кабеля.
Кабель должен допускать его скручивание некоторое количество раз, прежде чем оп будет. раскручен поворотом головки. Скручивающийся кабель уже использовался на больших установках. Он имеет более низкую стоимость, чем контактные кольца; применение его целесообразно при большом количестве проводов„. требуемых для управляющих и сигнальных кабелей. При этом необходимо увеличение длины кабеля, чтобы уменьшить его скручивание. Главный недостаток применения скручивающегося кабеля — недостаточная надежность; изготовители кабелей рекомендуют не .допускать скручивающих .или изгибающих деформаций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
