風力發電機組并網與脫網.
江蘇中動電力設備有限公司 / 2012-08-22
當平均風速高于3m/s時，風輪開始逐漸起動；風速繼續升高，當v>4m/s時，機組可自起動直到某一設定轉速，此時
發電機將按控制程序被自動地聯入電網。一般總是小發電機先并網；當風速繼續升高到7～8m/s，發電機將被切換到大發電機運行。如果平均風速處于8～20m/s，則直接從大發電機并網。發電機的并網過程，是通過三相主電路上的三組晶閘管完成的。當
發電機過渡到穩定的發電狀態后，與晶閘管電路平行的旁路接觸器合上，機組完成并網過程，進入穩定運行狀態。為了避免產生火花，旁路接觸器的開與關，都是在晶閘管關斷前進行的。
(一)大小發電機的軟并網程序
1)發電機轉速已達到預置的切人點，該點的設定應低于發電機同步轉速。
2)連接在發電機與電網之間的開關元件晶閘管被觸發導通(這時旁路接觸器處于斷開狀態)，導通角隨發電機轉速與同步轉速的接近而增大，隨著導通角的增大，發電機轉速的加速度減小。
3)當發電機達到同步轉速時，晶閘管導通角完全打開，轉速超過同步轉速進入發電狀態。
4)進入發電狀態后，晶閘管導通角繼續完全導通，但這時絕大部分的電流是通過旁路接觸器輸送給電網的，因為它比晶閘管電路的電阻小得多。
并網過程中，電流一般被限制在大發電機額定電流以下，如超出額定電流時間持續3.0s，可以斷定晶閘管故障，需要安全停機。由于并網過程是在轉速達到同步轉速附近進行的，這時轉差不大，沖擊電流較小，主要是勵磁涌流的存在，持續30～40ms。因此無需根據電流反饋調整導通角。晶閘管按照0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、180°導通角依次變化，可保證起動電流在額定電流以下。晶閘管導通角由0°大到180°完全導通，時間一般不超過6s，否則被認為故障。晶閘管完全導通1s后，旁路接觸器吸合，發出吸合命令1s內應收到旁路反饋信號，否則旁路投入失敗，正常停機。在此期間，晶閘管仍然完全導通，收到旁路反饋信號后，停止觸發，風力發電機組進入正常運行。
(二)從小發電機向大發電機的切換
為提高發電機運行效率，風力發電機采用了雙速發電機。低風速時，小發電機工作，高風速時，大發電機工作。小發電機為6極繞組，同步轉速為1000r/min，大發電機為4極繞組，同步轉速1500r/min小發電機向大發電機切換的控制，一般以平均功率或瞬時功率參數為預置切換點。例如NEGMicon750kW機組以10min平均功率達到某一預置值P1或4min平均功率達到預置值P2為切換依據。采用瞬時功率參數時，一般以5min內測量的功率值全部大于某一預置值P1，或lmin內的功率全部大于預置P2值作為切換的依據。
執行小發電機向大發電機的切換時，首先斷開小發電機接觸器，再斷開旁路接觸器。此時，發電機脫網，風力將帶動發電機轉速迅速上升，在到達同步轉速1500r/min附近時，再次執行大小發電機的軟并網程序。
(三)大發電機向小發電機的切換
當發電機功率持續10min內低于預置值P3時,或10min內平均功率低于預置值P4時，將執行大發電機向小發電機的切換。
首先斷開大發電機接觸器，再斷開旁路接觸器。由于發電機在此之前仍處于出力狀態，轉速在1500r/min以上，脫網后轉速將進一步上升。由于存在過速保護和計算機超速檢測，因此，應迅速投入小發電機接觸器，執行軟并網，由電網負荷將發電機轉速拖到小發電機額定轉速附近。只要轉速不超過超速保護的設定值，就允許執行小發電機軟并網。
由于風力機是一個巨大的慣性體,當它轉速降低時要釋放出巨大的能量，這些能量在過渡過程中將全部加在小發電機軸上而轉換成電能，這就必然使過渡過程延長。為了使切換過程得以安全、順利地進行，可以考慮在大發電機切出電網的同時釋放葉尖擾流器，使轉速下降到小發電機并網預置點以下，再由液壓系統收回葉尖擾流器。稍后，發電機轉速上升，重新切人電網。國產FD23—200/40kW風力發電機組便是采用這種方式進行切換的。NEGMicon750/200kW風力發電機組也是采用這種方式進行切換的。
(四)電動機起動
電動機起動是指風力發電機組在靜止狀態時，把發電機用作電動機將機組起動到額定轉速并切人電網。電動機起動目前在大型風力發電機組的設計中不再進入自動控制程序。因為氣動性能良好的槳葉在風速v>4m／s的條件下即可使機組順利地自起動到額定轉速。
電動機起動一般只在調試期間無風時或某些特殊的情況下，比如氣溫特別低，又未安裝齒輪油加熱器時使用。電動機起動可使用安裝在機艙內的上位控制器按鈕或是通過主控制器鍵盤的起動按鈕操作，總是作用于小發電機。發電機的運行狀態分為發電機運行狀態和電動機運行狀態。發電機起動瞬間，存在較大的沖擊電流(甚至超過額定電流的10倍)，將持續一段時間(由靜止至同步轉速之前)，因而發電機起動時需采用軟起動技術，根據電流反饋值，控制起動電流，以減小對電網沖擊和機組的機械振動。電動機起動時間不應超出60s，起動電流小于小發電機額定電流的3倍。
