Máy phát điện gió và các vấn đề về lưới điện

MAÙY PHAÙT ÑIEÄN GIOÙ VAØ CAÙC
VA
Á
NÑE
À
LA
Ø
M VIEÄC VÔ
Ù
I LÖÔ
Ù
I ÑIEÄN
VAN

ÑE

LAM

VIEÄC

VÔI

LÖÔI

ÑIEÄN
Nội dung
Nội

dung

¾

Pha
à
n1:Ca
á
utaova
ø
nguye
â
nly
ù
hoat động cu
û
ama
ù
y pha
ù
tđiện
¾
Phan

1:

Cau

ta
ï
o

va

nguyen

ly

hoa
ï
t

động

cua

may

phat

điện

gió
¾ Phần 2: Va
ä
n hành má
y

p
hát đie
ä
n
g
ió tron

g
he
ä
thốn
g
đie
ä
n đo
ä
c
äypäggägää
lập
¾ Phần 3: Vận hành máy phát điện gió trong hệ thống lớn
¾Phần 4: Sơ đồ kết nối máy phát điện gió với lưới điện
¾
Pha
à
n5:Ba
û
o vệ ma
ù
y pha
ù
t
¾
Phan

5:

Bao

vệ

may

phat
¾ Phần 6: Giới máy phát điện gió điển hình
Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động
cu
û
ama
ù
y pha
ù
t điện gio
ù
cua

may

phat

điện

gio
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓÙ
¾ Turbine gió là một hệ thống có tác dụng chuyển đổi động
ê û i ù th ø h ê lươ ơ h ê lươ đi ä
na
ê

ng cu
û
a g
i
o
ù

th
a
ø
n
h
na
ê
ng
lươ
ïng c
ơ

h
ay na
ê
ng
lươ
ïng
đi
e
ä
n
¾ Cấu tạo của turbine bao gồm :

Một rotor ca
ù
cca
ù
nh quat: co
ù
ta
ù
c dung chuye
å
nna
ê
ng
-
Một

rotor
,
cac

canh

qua
ï
t:

co

tac

du
ï
ng

chuyen

nang

lượng gió thành năng lượng cơ năng
- Vỏ máy: bảo vệ hộp số và máy phát
-Tháp đỡ: nâng rotor và các thiết bò điện: bộ điều khiển
, cáp điện, thiết bò hỗ trợ mặt đất và thiết bò kết nối
¾ Các tháp đỡ hầu hết có hình ống và được làm bằng sắt. Các
cánh quạt được chế tạo bằng sợi thủy tinh và được làm cứng th
êm với polyester hay wood-epoxy
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
Điều chỉnh cánh
Trục tốc độ thấp
Hộp số
Rô to
Máy phát
Đo vận tốc gió
Bộ điều khiển
Hướng gió
Thắng
Truyền động
hướng
Đo hướng gió
Vỏ tua bin

Trục tốc độ cao
Tha
ù
pgio
ù
Ca
ù
nh quat
Động cơ truyền đ
ộng hướng
Thap

gio
Canh

qua
ï
t
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
¾ Cánh quạt: Hầu hết tua bin có 2 hoặc 3 cánh, chúng
hä
lư
â
û
iù
bè
ùh
t
ù
ù

lư
kh ù
n
h
a
ä
n
lư
ïc na
â
ng cu
û
ag
i
o
ù
b
a
è
ng ca
ù
c
h
t
ạo ra ca
ù
ca
ù
p
lư

ïc
kh
a
ù
c
nhau lên bề mặt vì vậy khi có gió thổi qua các cánh này
làm cho các cánh chuyển động quay.
Cánh quạt
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
Loại 3 cánh quạt có hiệu suất cao hơn 2 loại còn lại. Vật liệu cánh quạt:
thường bằng sợithủytinhđượcgiacố thêm polyester hoặc epoxy sợi
thường

bằng

sợi

thủy

tinh

được

gia

cố

thêm

polyester

hoặc

epoxy
,
sợi

carbon rất tốt cho cánh quạt nhưng giá còn đắt.
Số lượng cánh quạt
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
¾
Thá (T )
¾
Thá
p
(T
ower
)
:
Kết cấu bằng thép (dạng ống
hoặc thanh) hoặc bêtơng.
Thường là loại hình trụ và
loạimắt cáo (những thanh
loại

mắt

cáo

(những

thanh

thép ghép lại với nhau).
Turbine gió dạng tháp trụ
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
¾ Tháp gio ù(tt) :
Tháp gió càng cao thì
tuabin càng nhận
được nhiều năng
l
ươ
n
g
h
ơ
n
va
ø sinh
ươ
ï
gơva
ra nhiều điện năng
hơn
Turbine gió dạng tháp mắt cáo
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
¾Hệ thống hãm (Brake): Khi tốc độ gió cao làm cơng suất gió rất lớn làm ảnh
hưởng đến độ bền cơ hoặc hư hỏng turbine gió hoặc trong trường hợp khNn
ấ ể ế ấ ề
c

ấ
p,đ
ể
hạn ch
ế
v
ấ
n đ
ề
này turbine có bộ phận hãm.
Hệ thống hãm có thể điều khiển bằng cơ, bằng điện hay bằng thủy
lực để dừng rôto.
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
¾Trục cánh quạt (Hub): dùng để kết nối các cánh quạt lại với nhau và nối với
trục chính
trục

chính
.
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
¾Vỏ Turbine
(Nacelle): đặt ở
đỉnh tháp, thường
làm bằng thép và
làm

bằng

thép

và

được thiết kế lớn
để cơng nhân có
thể là iệ ở bê
thể

là
m v
iệ
c
ở

bê
n
trong. Chứa các
bộ phận như: hộp
bánh răng, các
trục tốc độ, máy
phát hệ thống
phát
,
hệ

thống

hãm, điều khiển…
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
¾Động cơ điều chỉnh hướng
turbine

(
Ya w motor
)
: đ
ộ
n
g

()
ộ g
cơ sẽ điều chỉnh turbine đúng
theo hướng gió khi gió thay
đổi, bằng cách điều chỉnh
rô to đối diện với hướng gió
khi hướng gió thay đổi.
¾
äđiàhỉhhù
¾
Đ
o
ä
ng cơ
đi
e
à
u c
hỉ
n
h

h
ươ
ù
ng:
dùng để điều chỉnh hướng
tua bin.
¾ Bộ phận
h
ướng
g
ió: là
tua bin hướng theo hướng
gió và hoạt động đối diện
ới
hướ
iù
v
ới
hướ
ng g
i
o
ù
.
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
¾Hệ thống hộp số (Gearbox): có ngun tắc giống như hộp số xe hơi, có mục
đích làm tăng vận tốc quay của gió từ 30 đến 60 vòng/phút lên 1200 đến 1500 v/p
ể ầ ế
đ
ể

có khả năng phát ra điện. Đây là ph
ầ
n chính y
ế
u của turbine gió và giá thành
của bộ phận này chiếm 75% giá thành của tồn hệ thống turbine.
Hộp số kết nối từ trục có tốc độ thấp đến trục có tốc độ cao và tăng tốc độ
quay tư
ø
khoa
û
ng 30
÷
60 đe
á
n khoa
û
ng 1200
÷
1500 vo
ø
ng/phu
ù
tđa
â
yla
ø
to
á
c độ qua

quay

tư

khoang

30
÷
60

đen

khoang

1200
÷
1500

vong/phut
,
đay

la

toc

độ

qua
y cần thiết cho hầu hết các máy phát điện để sinh ra điện.

CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
¾ Trục tốc độ cao: Trục này có tác dụng truyền động máy phát
điện
điện
.
¾ Trục tốc độ thấp: Rô to quay trục tốc độ thấp vào khoảng
30-60 vòng/phút.
¾ Hệ thống kiểm sốt vận tốc của gió (Controller) : Hệ thống này tự
động ngưng mọi hoạt động của turbine khi vận tốc gió đạt đến 65 dặm/
g
iờ vì với v
ậ
n tốc nà
y
sẽ làm nón
g
và có thể làm hư má
y

p
hát đi
ệ
n.
g ậ y g yp ệ
BO
Á
TRÍ CA
Ù
CTHIE
Á

TBỊĐOTRE
Â
NCỘTĐOGIO
Ù
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
BO

TRÍ

CAC

THIET

BỊ

ĐO

TREN

CỘT

ĐO

GIO
¾ Thiết bò đo hướng gió:
Thiết bò đo hướn
g

g
ió và thôn

g

gg g
tin đến bộ điều khiển hướng để
đònh hướng tua bin đúng với
hướng của gió
Thiết bò đo hướng gió
kim thu sét
¾
Thi á bò đ ä á i ù
Dø
¾
Thi
e
á
t
bò

đ
o va
ä
n to
á
c g
i
o
ù
:
D
u

ø
ng để đo tốc độ gió và truyền
dữ liệu tốc độ gió đo được và
o bộ đie
à
u khie
å
n
Thiết bò đo tốc độ gió
o

bộ

đieu

khien
.
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
¾
Bộ đie
à
ukhie
å
n:
khơ
û
i động ma
ù

û

to
á
c độ 3.5m/s đe
á
n 7m/s va
ø
¾
Bộ

đieu

khien:
khơi

động

may

ơ

toc

độ

3.5m/s

đen

7m/s

va

ngừng máy ở tốc độ 29m/s. Tua bin không thể hoạt động ở tốc
độ gió trên 29m/s bởi vì máy phát điện có thể bò quá nhiệt
¾
B
ộ phận điều chỉnh cánh quạt: Bộ này dùng để chỉnh góc
đón gió của các cánh quạt bằng cách xoay quanh trục của nó,
việc đie
à
u chỉnh na
ø
e
å
giư
õ
ro
â
to quay co
á
đònh ơ
û
vận to
á
cgio
ù
cao
việc

đieu

chỉnh

nay

đe

giư

ro

to

quay

co

đònh

ơ

vận

toc

gio

cao

hoặc thấp mà vẫn có thể phát điện

¾
Ro
â
to:
Ro
â
to đặt ơ
û
ca
ù
c bộ phận như ca
ù
cca
ù
nh va
ø
truc quay
¾
Ro

to:
Ro

to

đặt

ơ

cac

bộ

phận

như

cac

canh

va

tru
ï
c

quay
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
¾
Cột đo gio
ù
:Co
ù
hai loai cột đo gio
ù
thươ
ø
ng đươc sư
û

dung, đo
ù
¾
Cột

đo

gio:

Co

hai

loa
ï
i

cột

đo

gio

thương

đươ
ï
c

sư

du
ï
ng,

đo

là cột có dạng hình ống và cột có dạng tam giác được lắp
ghép lại bằng các thanh sắt
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
¾ Các má
y
điện thườn
g
được sử
yg
dụng trong Turbin gió:
Chỗi than
Vành trượt
9 Máy điện một chiều
9 Máy điện
đồng bộ
Cuộn dây
từ trường
Đường
từ thôn
g
Thông thường sử dụng máy
pha
ù

t
kho
â
ng
đo
à
ng
bộ
va
ø
ồ
ng
9 Má
y
điện khôn
g

phat
khong
đong
bộ
va
ồ
ng
bộ tạo ra điện xoay chiều có
tần số 50Hz hoặc 60Hz.
yg
đồng bộ
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)
CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ (tt)

Hình dáng của một vài turbine gió thông thường
PHAÂN LOAÏI
Lo
ạ
i Turbine
Lo
ạ
i khôn
g
điều chỉnh cánh Lo
ạ
i điều chỉnh cánh đư
ợ
c
ạ
ạ g
ạ
ợ
Cấu tạo
Đơn giản, không có cơ cấu điều c
hỉnh cánh
Phức tạp, có cơ cấu điều chỉnh c
ánh và các bộ phận liên quan
T
í
nh năng
ấ
Giữ công suất không đổi khi qu
á
T

í
nh

năng
Công su
ấ
t giảm khi quá ngưỡng
vận tốc gió do hiện tượng đảo c
ủa cánh
Giữ

công

suất

không

đổi

khi

qu
á
ngưỡng vận tốc gió
Điều khiển công suất
Hình dáng của cánh điều chỉnh c
ông suất sau ngưỡng
Điều khiển cơ bằng cách thay đ
ổi góc của cánh
Đáp ứng với điều kiện gió bão

Phản ứng trực tiếp từ mọi thay đ
ổicủachế độ gi
ó
Phản ứng với thời gian trễ nhất đị
nh sau khi c
ó
gi
ó
mạnh t
á
c độ
ổi

của

chế

độ

gi
ó
nh

sau

khi

c
ó
gi

ó
mạnh

t
á
c

độ
ng lên bề mặt cánh
Bảo trí máy móc Dễ dàng, số bộ phận của cơ cấu ítPhức tạp, cần thiết bảo trí máy đi
ều tốc và các bộ phận điều áp dầu
Chi phí xây dựng
Rẻ Đắt
NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH CỦA TURBINE GIÓ
NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH CỦA TURBINE GIÓ (tt)
Mô hình của một turbine gió bao gồm
các khối: bộ phận điện, bộ phận cơ,
bộ phậnkhíđộng lực
và
hệ thống
bộ

phận

khí

động

lực
và

hệ

thống

điều khiển
Hệ thống điều khiển
cung cấp góc
điều khiển cho cánh
q
u
ạ
t để ổn đ
ị
nh
q ạ ị
tốc độ quay của rotor và ngăn ngừa sự
cố. Ngoài ra nó còn cung cấp góc khởi
động mềm cho bộ phận điện.
ề
Turbine gió bắt đầuhoạt động khi tốc độ gió vượt quá 4
5m/s và ngưng hoạt động
Bộ phận khí động lực được đi
ề
u
khiển bởi tốc độ gió, cung cấp moment
đầu vào cho bộ phận cơ khí.
Turbine

gió

bắt

đầu

hoạt

động

khi

tốc

độ

gió

vượt

quá

4

–
5m/s

và

ngưng

hoạt

động

khi tốc độ gió vượt quá 25 – 30m/s vì sẽ làm nóng và có thể làm hư máy phát điện.