風電場事故照明原理及應用中問題分析

王有榮 王霄宏 王寶清 王媛

(內蒙古呼和浩特 010080)

風電場事故照明原理及應用中問題分析

王有榮 王霄宏 王寶清 王媛

(內蒙古呼和浩特 010080)

各風電場現在事故照明方式為,正常照明采用所用變提供電源,各配電室、主控室及水泵房等事故照明采用事故照明屏集中提供電源,事故照明切換屏第一路交流電源取自所用電源PC A段、第二路交流電源取自所用電源PC B段,直流電源取自直流段,并交流電源失電能自動切換至直流電源,保持供電的連續性。

事故照明 問題分析

1 概述

現在各風電場都安裝一套事故照明，其輸出220V電源要求穩定可靠，分秒不停。應運而生的事故照明，滿足了這種“苛刻”負載嚴格的需求，保證在事故情況下照明不間斷。

事故照明系統是一個多路電源輸入的低壓多端網絡，網絡的核心設備逆變器和靜態開關等，是一套電子元件自動控制的電力裝置。因事故照明供電系統中的各個環節的工作可靠性是系統可靠性的基礎，為此本文對風電場事故照明的構成和工作原理及應用中的問題分別作以闡述和分析。

2 風電場事故照明工作原理

2.1 風電場事故照明整流電路

風電場事故照明中廣泛應用三相橋式全控整流電路，當控制角α=0時，其工作過程與三相橋式不控整流電路相同，在自然換相點換相。

2.2 風電場事故照明直流電路

事故照明的直流電路，一般取自所用直流系統，這樣可以節省一套直流充電器及蓄電池的費用，并且電路簡單，不影響直流系統的使用，大部分風電場直流系統都有冗余，能夠明顯降低成本。

2.3 風電場事故照明逆變器

事故照明的核心器件是逆變器。事故照明采用了新型功率器件，即隔離柵型雙極性晶體管(IGBT)，為此事故照明發生了一次巨大的變革，在提高逆變效率，改善事故照明的各種輸出特性的同時，也為風電場事故照明的實現高頻化、智能化控制變成了可能。

3 風電場事故照明的靜態開關

事故照明靜態開關一般使用電子式靜態轉換開關。所謂電子式靜態轉換開關，是將一對反向并聯的快速晶閘管連接起來作為事故照明在執行由市電旁路供電至逆變器供電切換操作時的元件，由于快速晶閘管的接通時間為微秒級，因此，依靠這種先進技術，可以對負載實現轉換時間為零的不間斷供電。只有當事故照明需要執行由交流旁路電源供電至逆變器供電切換操作時，才會出現短暫的(約幾毫秒～幾十毫秒)兩路交流電源在時間上重疊向負載供電的情況。

4 事故照明應用中問題探討

4.1 線式事故照明的四種工作狀態

事故照明系統是一個多路電源輸入的低壓多端網絡，網絡的核心設備是逆變器和靜態開關等，是一套電子元件自動控制的電力裝置。當正常照明消失后，可手動投入事故照明，事故照明工作電源出現過載或短路故障時，事故照明將自動切換到旁路，以保護事故照明的逆變器不會因過載而損壞。事故照明供電系統轉入旁路供電后，是由市電直接供給負載，因市電的系統容量大可提供足夠的時間，使過載或短路回路的斷路器跳閘，待系統切除過載或短路回路后，旁路開關將自動轉換回由事故照明繼續向其他負載供電。大中功率的在線式事故照明的四種工作狀態如下：(1)工作電源正常。在正常工作狀態，由正常工作電源提供能量，整流器將交流電轉化為直流電，逆變器將經整流后的直流電轉化為純凈的交流電提供給事故照明。(2)工作電源異常。工作電源斷電或者輸入的工作電源電壓或頻率超出允許范圍，整流器自動關閉。此時，由蓄電池組提供的直流電經逆變器轉化為純凈的交流電提供給負載。(3)工作電源恢復正常。當工作電源恢復到正常后，整流器重新提供經整流后的直流電給逆變器。(4)旁路狀態。靜態旁路是事故照明系統的重要組成部分，在下列兩種情況下，事故照明處于旁路。

當直流電源超載、短路、及其他故障或者逆變器故障，為了保證不中斷對事故照明的供電，靜態旁路開關動作，由工作電源切向備用電源(旁路電源)直接向事故照明供電。

維修或測試時，為了安全操作，將維修旁路開關閉合，由備用電源直接向事故照明供電。把事故照明系統隔離，這種切換可保證在事故照明檢修或測試時對負載的不間斷供電。

4.2 目前存在的問題綜述

現在，風電場各路事故照明均取自事故照明切換屏，正常工作電源取自所用PCA段，而且正常情況事故照明電源帶電，事故照明小母線常帶有交流電，經一開關送出，而正常照明也取自380V所用PC段，當因故正常照明失去后，事故照明不能自動投入，必須手動合上各配電室、集控室及水泵房的事故照明開關箱內的小開關及墻壁照明開關才能投入交流事故照明，只有所用電失電后才能投入直流事故照明，并且也需要手動合上各配電室、集控室及水泵房的事故照明開關箱內的小開關及墻壁照明開關才能投入直流事故照明。這樣，在事故情況下對我們的事故處理有很大影響。我們應該將其改造為當正常照明電源開關跳閘時，交流事故照明自動投入，交流事故照明電源取自所用PCA段，供電相當可靠，當所用電源失電或交流事故照明電源開關跳閘時，直流事故照明自動投入，交流事故照明電源恢復后(所用電)自動切為交流事故照明，可以延長蓄電池放電時間，正常照明恢復后(正常照明電源)，自動切斷事故照明。

5 事故照明發展動向

綜上述分析說明，經過對近年來各風電場的實際問題及事故照明回路的深入研究，目前事故照明還存在許多問題，還需對風電場的事故照明進行改造應用，達到非常可靠。在正常、事故或所用段失電時，事故照明均能可靠自動投入，保證照明的不間斷，結線方式也具有很高的靈活性、可靠性，有利于迅速正確地處理事故，保證人身和設備的安全。