近來，德國Hessen市Siegbach鄉(xiāng)的風力發(fā)電場新安裝的3臺風力發(fā)電機組開始發(fā)電了。這些風力發(fā)電機組的投產(chǎn)運行使得鄉(xiāng)鎮(zhèn)6400戶家庭開始了對可再生能源的利用。為了保證風力發(fā)電機組在變化多端的氣候環(huán)境中正常發(fā)電，發(fā)電場所使用的技術設備也是由Hessen本地的Rittal公司和Hailo公司提供的。
Hessen市中部地區(qū)Siegbach風力發(fā)電場最高的風力發(fā)電機組從底部到葉片頂尖的高度高達190m。這些風力發(fā)電機組是Nordex公司最新安裝在該風電場的2.5MW風力發(fā)電機，已開始了并網(wǎng)發(fā)電。每年它們能夠發(fā)出的電量高達1600000kw.h，保證了當?shù)卮蠹s6400戶家庭的全年用電量。這些風力發(fā)電機組內(nèi)部使用的技術設備也是Hessen本地生產(chǎn)的設備。從風力發(fā)電機組塔筒下部的基礎到塔架頂端的機艙，Rittal公司研發(fā)生產(chǎn)的電氣控制柜對風力發(fā)電機組中使用的裝備提供了種種安全保護，從而保證了風力發(fā)電機安全、可靠、順利地完成發(fā)電任務。這些電氣控制柜所要達到的要求很高，它們需承受非常強烈的震動和極大的溫度變化。
風機機艙中的維護和保養(yǎng)采用了最現(xiàn)代化的新技術。這樣的風機高度是不能靠爬梯子上去的，因此在風機塔筒中建造了專門的維修電梯和安全梯。它們的安全防護裝置、防墜落裝置也是由Hessen本地Hailo公司生產(chǎn)、制造和安裝的。Nordex公司電力能源部門的領導人Thomas Brix先生說：“作為風力發(fā)電機組的生產(chǎn)廠家，我們不僅在內(nèi)部設備的功能和可靠性方面給予了高度的關注，同時也很重視安裝快捷、易于維護保養(yǎng)等方面。這是Rittal和Hailo公司提供的產(chǎn)品所給予的保障?！?/p>
圖1 Siegbach風力發(fā)電場中2.5MW的發(fā)電機組，從塔筒底部到葉片頂部的總高度達190m。每年的發(fā)電量可達1600000kw.h，保證了當?shù)卮蠹s6400戶家庭的全年用電量
系統(tǒng)平臺提供高靈活性
風力發(fā)電機組是把機械能轉化為電能的機械設備。它除了發(fā)電機、驅動軸和變速箱之外還必須有許許多多的電氣部件，例如變頻器、控制系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)、以及通訊系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等。在Siegbach風力發(fā)電場中，這些電氣部件都集中安裝在Rittal公司研發(fā)生產(chǎn)的TS 8型電氣控制柜中。Rittal公司負責可再生能源行業(yè)的大客戶經(jīng)理Jan Oliver Kammesheidt先生說：“可再生能源，尤其是風能，是我們的一個重要經(jīng)營領域，而且是一個國際性的市場領域?！?/p>
借助于大量配件系統(tǒng)和各個方向的并柜性能，即隨時可以在各個方向補充安裝新的電氣柜、且非常節(jié)約安裝空間的性能，使得Rittal公司研發(fā)生產(chǎn)的TS 8控制柜系統(tǒng)成為具有極好安裝靈活性的基礎平臺。不同的環(huán)境調節(jié)方案，例如冷卻器和熱交換器系統(tǒng)等，也都可以簡單、方便地按照使用要求集成到這所謂的“Rittal系統(tǒng)”之中。
圖2 塔筒內(nèi)部的高度達140m。Rittal公司生產(chǎn)的電氣控制柜對電氣部件進行了有效的安全保護，保證了綠色電力的生產(chǎn)。Hailo公司生產(chǎn)的電梯能夠安全、快捷地把維修技術人員送到風機機艙中去
每一個新安裝的風力發(fā)電機組塔筒下方都有5個TS 8電氣控制柜。這些電氣控制柜的主要任務是向電網(wǎng)饋電、作為通訊用的Scada服務器和整個風力發(fā)電機組的監(jiān)控系統(tǒng)等。空氣調節(jié)使用的是Rittal公司生產(chǎn)的TopTherm冷卻設備——可以在風力發(fā)電機組中作為頂掛和壁掛使用的空調機。還有相應的無需使用安裝工具就可以安裝的空氣過濾設備。由于風力發(fā)電機組常常在低溫環(huán)境下工作，常會出現(xiàn)冷凝水的風險，因此電氣控制柜中都附加了加熱裝置。
3個TS 8電氣控制柜需要使用變頻器和相應的輔助設備。它們保障了三相異步電動機與電網(wǎng)電流的同步。在傳輸電力時，利用變壓器把風力發(fā)電機組的690V電壓提高到20kV。風力發(fā)電機組內(nèi)部的電力傳輸使用的是Rittal公司生產(chǎn)的一種易于安裝使用的、1000～4000A的Maxi PLS匯流排系統(tǒng)。匯流排和匯流排支架的間距模式在現(xiàn)有系統(tǒng)技術中安裝起來非常準確、簡單、快捷。
圖3 機艙中的變頻器可靠地安裝在Rittal公司生產(chǎn)的TS 8型控制柜中，利用橡膠減震墊隔離了上、下部分運動和震動帶來的不利影響
其他兩個電氣控制柜中，一個安裝著在風力發(fā)電機組之間通訊用的Scada服務器，另一個安裝著風力發(fā)電機組監(jiān)控器和對溫度、風速等進行監(jiān)控的設備。在風速為3～3.5m/s時，這些監(jiān)控用控制柜會自動啟動，對風力發(fā)電機組的工作狀態(tài)進行監(jiān)控。機艙中的4臺偏航控制電動機保證了槳葉面對風向旋轉，并保證了葉片調整到最適合發(fā)電的角度。
浮動連接的TS 8電氣控制柜
風機機艙是整個風力發(fā)電機組的核心部件，在Siegbach風力發(fā)電場中的塔筒高度達140m。機艙里還安裝有偏航電動機的變頻器、各種控制器和安全保護裝置以及一臺變壓器，用以保證可以按需將電壓由690V調至400V。這些電氣部件都被可靠地安裝在了Rittal公司的TS 8電氣控制柜中。機艙內(nèi)部設備經(jīng)常有相對運動和震動，因此它們都用橡膠減震墊安裝在鋼制支架上。
圖4 借助于大量配件系統(tǒng)和各個方向的并柜性能，TS 8控制柜系統(tǒng)具有極好安裝靈活性的基礎平臺
當風力發(fā)電機組的工作狀態(tài)處在必須“緊急制動”的情況時，電氣控制柜所受到的負荷最大。因此，在風力發(fā)電機組運行過程中不允許出現(xiàn)“緊急制動”，它會使機艙產(chǎn)生很大的抖動。電氣控制柜的浮動支撐、本身的高質量和系統(tǒng)部件保證了風力發(fā)電機組的可靠運行。此外，Rittal公司還通過提供抗地震套件對電氣柜進行了增強加固，可以選擇不同材料來制造機艙中所使用的電氣柜。
在HusumWind展覽會上，Rittal公司全面展示了他們適用于風力發(fā)電機組中的產(chǎn)品，從塔筒到機艙，再到輪轂，其中的高新技術產(chǎn)品就是最新研發(fā)的Pitch機艙殼和機艙用電氣控制柜。
