（国家电投集团江西电力有限公司新能源发电分公司 江西省南昌市 330000）
摘要：随着资源紧缺、环境污染问题日益严重，风力发电作为一种可再生资源，凭借自身的清洁性和可持续性，逐步发展成为我国重点发展的自然资源之一。所以，现阶段电力企业要想在当今日益激烈的市场竞争中占据有利地位，就必须把电气设计作为整个风力发电机组建设的指导方案，并不断完善各设计工作程序，以保证供配电系统的安全、稳定，从而促进电力企业的长期稳定发展。本文主要就风力发电中电气设计方式进行分析，并总结了风力发电中电气设计工作的几点基本要求，望对我国未来风力发电中电气设计工作提供相应借鉴。
关键词：风力发电；电气设计
1风力机组
1.1风力机组的起停和并网
风机自动起动的条件是最低风速达到5—6m/s的时候，当发电机的转子转速达到27r/min.此时在软起动器的帮助下定子绕组能够并入电网。并入电网以后，由旁路接触器的特殊功能的作用下。软起动器中的元件的功耗得到有效的降低。并网后，发电机的电流要低于它自身额定电流的1.2倍.在正常情况下，并入电网的整个过程不超过一秒钟，而且谐波畸变百分比不超过1%。风机的输出是随着风速的加大而在增加，当风速介于14~15rrds之间的时候不再增加.此时风机的功率因转子失速而被限制.如果风速超过最高限速25rrds的时候.风机就会停机。当风速下降并低于最低限速的时候.风机也会自动停机。如果机组出现了故障.在叶片末端的空气和机械制动下，风机也会自动停机。
1.2风力机组的特点
风力机组制造商为瑞能北方风力设备有限公司(Repow—er)公司，塔架由外方提供设计、监理中方制造MM82型产品是在早期的基础上加以改进发展的.设计保留了原来具备的特点风机的组成非常复杂，主要组件有转子、叶片、转子轮毂、主轴、异步发电机，和控制器等。叶片的空气动力设计实质上是风力涡轮机技术的当前状况的体现，同时又因为叶片末端部分能相对地旋转85。，所以叶片对空气起着制动作用。它末端的轴材料主要是碳纤维.所以有避雷防闪的效果。而除此之外的支撑负荷部分主要成分是不锈钢材料。叶片的制动过程是互不干扰.相互独立的，就算有一个叶片末端出现了故障，机组并不受其干扰，依旧能在其他叶片末端的作用下停机另外.在齿轮箱的高速轴上还安装机械制动装置和弹簧液压卡钳.他们起到故障保险的作用。在紧急事故出现的情况下.可以通过叶片末端空气制动来实现风力机组的正常停机制动。作为全封闭异步发电机，在局部负荷时，发电机的转子和定子绕组依然能保持高效运行。除此之外，发电机受热敏开关保护和温度模拟量监测，并且装有自动调温装置控制的通风装置和高效的表面冷却系统，在这种前提下，使得发电机能够在非正常绝缘等级的温升下良好运行和提高它的运行寿命。
2风力发电中电气控制技术实际应用
20世纪70年代，浙江省就对国产风力发电机组进行了成功运行，随后山东省对风力发电机进行了引进，至此，风力发电机开始被广泛应用在发电的过程中，并发挥着越来越重要的作用。
2.1定桨距失速
风力发电所面临不足，主要是设备尚不完善，在建设发电系统的过程中，多数技术人员都将重心放在核心功能上，却忽略了辅助功能的作用，由此而引发的问题，除了发电效果受影响外，还包括电气控制难度增加等。对电气控制技术加以应用的出发点，便是解决上述问题。作为传统技术与新兴技术的结合，定桨距失速技术，为系统运行轨迹提供了有力保障，系统稳定性也有所提高。处于工作状态的发电系统的发电机组，通常为并网运行，只有具备良好稳定性的发电机组，才能发挥出应有的作用。该技术所依托构造的叶片相对复杂，这为控制机组功率目标的实现奠定了基础，但是，过于复杂的叶片，导致大量无用功被消耗，机组运行效率也会受到影响。由此可见，该技术仅适用于小风环境，要想使其应用领域得到扩展，应投入更多的精力和时间进行研究。
2.2变桨距技术
风力发电机组的输出功率，往往会给能源利用率带来直接影响，发电效果也会受到制约。由此可见，对机组风速功率加以控制，具有重要的意义，对变桨距技术进行推广的目的，则是有效控制风速功率，通过改变桨叶角度的方式，为能源利用率提供保证。除此之外，不断发展的技术，为扇叶提供了更轻便的制造材料，随着重量的降低，扇叶所带来冲击荷载也有所减小，扇叶过重所引发问题，自然得到解决。但是，这样做也在无形中减弱了变桨距的稳定性，只有增加物力、人力的投入，才能将失稳带来的影响降到最低，如何确定二者的平衡点，现已成为技术人员研究的主要方向。
2.3变速风力技术
可能给风力发电带来影响的因素，涉及人为和自然两方面。自然因素往往无法规避，多数情况下，工作人员都会将风力发电站建立在相对高度较高的地区，目的是使发电效果得到提高，由此而引发的问题，则是加剧了自然因素带来的影响，甚至导致设备损坏。相比较之下，人为因素的可控性更强，有关单位应选派专业人员负责电气控制工作，避免疏漏、违规等情况出现，给后续工作带来不必要的影响。变速风力技术正是在此背景下被提出并得到推广的，该技术所强调的重点是破坏恒速的运行轨迹，以风速为依据，对电机状态进行调整，使发电频率获得应有的保证。在不同的风速下，电机所呈现出运行状态，往往存在显著差异，例如，要想避免过大风速给电机质量、效率带来影响，工作人员应对风轮转速进行及时调整，为风能所带来能量提供保证。不断发展的技术，加深了人们对该技术的了解，用其对恒速发电技术进行替代是大势所趋。目前，由该技术衍生出的技术，包括永磁发电机、笼型异步电机等，这些技术的优势，主要体在以下方面：其一，对风能进行转化的效率较高；其二，良好的柔韧性；其三，对无功功率进行独立的调节与输出；其四，适用范围较广。这些优势均有利于机组质量和功率的提高。
2.4混合失速技术
风能是新型能源的代表，可再生的优势，使其成为发电的首选能源，但是，稳定性差、无法大量储存等不足的存在，又给风能的应用带来了制约，电气控制技术的提出，目的是对风力发电加以控制，使其积极作用得到充分发挥。近几年，多项技术陆续得到了推广，其中，需要引起重视的为混合失速技术。混合失速技术又称主动时速技术，兼具定桨距失速、变桨距技术的优势，这是因为该技术是以桨距角的变化为依据，控制风能、风速的实际捕获量[3]。当然，该技术也有不足存在，例如，严重失速导致功率输出被影响，从而增加控制效益的难度。
2.5电机变流装置
直驱式风力电机所采用控制技术的特征为变速恒频，这样做的好处是无需对无功补偿器加以利用，就可以捕获大量风能，发电机所输出电能的稳定性也能够得到提升。该技术所应用元件，主要有以下几个：其一，将出口交流向直流输出进行转换的交流器；其二，对直流加以控制的控制器；其三，以系统需求为依据，对并入电网的直流的输出功率进行调整，使电能质量得到提高的变流器。而变流装置所应用技术的侧重点，集中在三个方面，首先，以风力模型所具有不确定性为依据，对鲁棒控制技术加以应用，优化机组性能，其次，根据机组所面临情况，确定控制措施，使其尽快适应外部环境，最后，自诊断所选择控制策略的科学性，避免对冗余技术加以应用，赋予系统良好的可靠性。
结束语
综上所述，电力企业要想有效降低风力发电系统中故障的发生频率，务必要确保供电设备的质量安全，并确保定期对其进行维护检修。除此之外，还要重视风力发电中电气设计方式的合理性，电气设计工作中务必要严格结合实际工作需求，不断加强健全各个工作程序，才能够确保风力发电系统供配电运输的安全性和稳定性，以从根本上提高电力运输产生的经济价值，从而促进电力企业长期稳定地发展。
参考文献：
[1]孔屹刚.大型风力机功率控制与最大能量捕获策略研究[D].上海交通大学，2010.
[2]乌娜.大型风电发电机组控制中的电气设计[J].工程技术研究，2017(03)：200+215.