大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低壓控制柜技術(shù)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

彭曉蘭

國電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)(保定)有限公司 河北 保定 071000

鑒于此,本文從低壓控制柜柜體設(shè)計(jì)及布局、柜內(nèi)電纜選型及布線、電氣控制技術(shù)三個(gè)方面進(jìn)行介紹,以供參考。

1 低壓控制柜柜體設(shè)計(jì)及布局

1.1 低壓控制柜柜體設(shè)計(jì) 低壓控制柜主要分為機(jī)艙電氣柜(機(jī)艙柜)和塔底電氣柜(塔底柜),適用于低溫環(huán)境,為電氣設(shè)備及其配線提供裝配環(huán)境和防護(hù)功能,保證電氣設(shè)備的正常工作條件。電氣柜需具有合理的尺寸、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度,需配有柜內(nèi)照明、通風(fēng)、空氣過濾和加熱設(shè)備,為柜體內(nèi)電氣設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)提供必要保障。

低壓控制柜在設(shè)計(jì)上,根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組惡劣的工作環(huán)境,尤其是低溫、濕度大等對(duì)柜體內(nèi)部電子、電氣元件有影響的工況,柜內(nèi)增加了空氣調(diào)節(jié)器,通過溫控開關(guān)控制啟停,用于加熱、除濕。考慮到柜體在低溫下的恒溫需求,在柜體內(nèi)部敷設(shè)了保溫棉。

1.2 低壓控制柜柜體布局 低壓控制柜需要實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電器件與弱電器件分開布置,優(yōu)化器件布置結(jié)構(gòu),盡量減少電器部件間連接線纜長(zhǎng)度。基于該原則,我們分區(qū)布局,將機(jī)艙低壓控制柜內(nèi)電氣元件按電壓等級(jí)及用途進(jìn)行分區(qū)。

400V電源總進(jìn)線主塑殼斷路器、400V機(jī)艙控制柜防雷模塊、分線器等強(qiáng)電電氣元件放置于機(jī)艙控制柜左側(cè)板,此區(qū)為1區(qū)。

機(jī)艙控制柜正背板分為兩部分即左背板與右背板,左背板與右背板中間用走線槽隔開。部分400V及230V設(shè)備供電電氣元件放置于左背板,此區(qū)為2區(qū); PLC等一些24V供電電氣元件放置于右背板,此區(qū)為3區(qū)。

還有一些根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件可選的電氣元件我們放置在機(jī)艙控制柜右側(cè)板,此區(qū)為4區(qū)。

低壓控制柜按照柜內(nèi)電氣元件電壓等級(jí)及用途大概分為以上4個(gè)區(qū),這樣布局合理利用了機(jī)艙控制柜內(nèi)安裝空間,強(qiáng)弱電分開,方便布線、走線,避免了信號(hào)干擾。

2 低壓控制柜內(nèi)電纜選型及布線

控制電纜的技術(shù)要求如下:

低壓控制電纜選型主要根據(jù)所需控制線纜根數(shù)來確定,為保證長(zhǎng)距離敷設(shè)電纜的強(qiáng)度,多芯線中單芯線徑原則上不小于0.75mm2。

學(xué)習(xí)建議 在解決函數(shù)圖象相關(guān)的習(xí)題中注意f(x)-g(x)=0的零點(diǎn)即為y= f(x)和y=g(x)的圖象交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，另外注意分段函數(shù)的作圖方法以及絕對(duì)值函數(shù)的作圖方法.

導(dǎo)體:導(dǎo)體表面應(yīng)光潔、無油污、無損傷絕緣的毛刺、銳邊以及凸起或斷裂的單線。20℃時(shí)電纜導(dǎo)體的直流電阻應(yīng)符合技術(shù)指標(biāo)的要求。

絕緣:絕緣采用低密度聚乙烯電纜料,絕緣應(yīng)緊密擠包在導(dǎo)體上,且應(yīng)容易剝落而不損傷導(dǎo)體。絕緣表面應(yīng)光滑,色澤均勻,不應(yīng)有裂縫及其他損傷。絕緣線芯在20℃時(shí)絕緣電阻應(yīng)不小于5000MΩ·km。

低壓控制柜布線時(shí)應(yīng)滿足:

信號(hào)線和電纜線應(yīng)盡量避免重疊,以免產(chǎn)生干擾。柜內(nèi)PLC輸入回路的布線盡量不與主回路及其他電壓等級(jí)回路的控制線同線槽敷設(shè)。

避免將幾根導(dǎo)線接到同一接線柱上,一般元件上的接頭不宜超過2個(gè)。當(dāng)幾個(gè)導(dǎo)線接頭接到同一接線柱上時(shí),接觸應(yīng)平貼、良好。

保證布線線纜的長(zhǎng)度合適,不能過長(zhǎng)團(tuán)在線槽中。也不能過短以至于接不上,或剛剛夠接上但線拉的太緊,若振動(dòng)時(shí)會(huì)在連接處產(chǎn)生的張力。

3 低壓控制柜電氣控制技術(shù)

電氣控制系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)或某些對(duì)象的控制,從而保證被控設(shè)備安全、可靠地運(yùn)行,其主要功能有:自動(dòng)控制、保護(hù)、監(jiān)視和測(cè)量。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低壓電氣控制主要由以下幾部分組成:電源供電回路、配電保護(hù)回路、信號(hào)回路、控制回路(自動(dòng)與手動(dòng)模式)、驅(qū)動(dòng)和動(dòng)作執(zhí)行回路、安全控制和保護(hù)回路、接地保護(hù)回路、超速測(cè)量設(shè)備、PLC控制器及相關(guān)組件、光纖及附件、交換機(jī)、安全鏈、電能質(zhì)量模塊等。

為了保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航的平穩(wěn)運(yùn)行,我們采用軟啟動(dòng)器帶動(dòng)偏航電機(jī)啟動(dòng)。軟啟動(dòng)器是一種集軟啟動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的電機(jī)控制裝備。實(shí)現(xiàn)在整個(gè)啟動(dòng)過程中無沖擊而平滑的啟動(dòng)電機(jī),而且可根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的特性來調(diào)節(jié)啟動(dòng)過程中的各種參數(shù),如限流值、啟動(dòng)時(shí)間等。

為了保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性,我們采用了時(shí)間安全繼電器。之前變槳系統(tǒng)安全鏈的復(fù)位由于為了避免死循環(huán)的產(chǎn)生,需要通過PLC延遲給出EFC(變槳功能緊急順槳)使能信號(hào),通過PLC進(jìn)行這種控制存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性,會(huì)降低安全等級(jí);采用最新的時(shí)間安全繼電器ETR可以更加安全,保證安全系統(tǒng)完全獨(dú)立于PLC,可以獲得更高的安全等級(jí)。

安全系統(tǒng)采用三個(gè)安全級(jí)別

Personnel:人員級(jí)別

Yaw:偏航系統(tǒng)級(jí)別

Turbine.風(fēng)電機(jī)組級(jí)別,偏航系統(tǒng)仍然可以運(yùn)行

安全系統(tǒng)邏輯優(yōu)先于控制系統(tǒng)邏輯,當(dāng)安全相關(guān)的限值被觸發(fā)或控制系統(tǒng)不能保證設(shè)備運(yùn)行于正常狀態(tài)時(shí)安全系統(tǒng)被觸發(fā)。對(duì)安全系統(tǒng)的硬件沒有具體的要求,但安全系統(tǒng)必須獨(dú)立于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)。

一旦安全系統(tǒng)被觸發(fā),安全系統(tǒng)需要迅速動(dòng)作并使機(jī)組進(jìn)入安全狀態(tài)。在一般情況下,應(yīng)在變槳系統(tǒng)的協(xié)助下降低電機(jī)轉(zhuǎn)速。高速軸剎車只有在緊急停機(jī)按鈕被觸發(fā)的情況下才被觸發(fā)。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)應(yīng)可以觸發(fā)安全系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組級(jí)別。當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到它已經(jīng)無法對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。如:要求的變槳未被執(zhí)行。控制系統(tǒng)就應(yīng)觸發(fā)安全系統(tǒng)。

安全系統(tǒng)被觸發(fā)時(shí),控制系統(tǒng)應(yīng)存儲(chǔ)最終運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。

變槳系統(tǒng)緊急順槳信號(hào)由主控觸發(fā)安全系統(tǒng),后由安全系統(tǒng)觸發(fā)變槳系統(tǒng)緊急順槳。

在機(jī)艙控制柜和塔底控制柜應(yīng)各設(shè)置一個(gè)復(fù)位按鈕。需要特別注意:風(fēng)機(jī)故障必須由有資質(zhì)的人員現(xiàn)場(chǎng)清除,當(dāng)沒有工程師進(jìn)入到風(fēng)機(jī)內(nèi)部評(píng)估故障時(shí)安全系統(tǒng)應(yīng)不能被復(fù)位。實(shí)現(xiàn)方法:除非在機(jī)組內(nèi)按一下復(fù)位按鈕,否則禁止安全系統(tǒng)復(fù)位。

4 結(jié)束語

本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低壓控制柜柜體設(shè)計(jì)及布局、柜內(nèi)電纜選型及布線、電氣控制技術(shù)三個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,使大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低壓控制柜技術(shù)設(shè)計(jì)更加優(yōu)化,保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。