风电场事故照明原理及应用中问题分析

王有荣++王霄宏++王宝清++王媛

【摘 要】 各风电场现在事故照明方式为，正常照明采用所用变提供电源，各配电室、主控室及水泵房等事故照明采用事故照明屏集中提供电源，事故照明切换屏第一路交流电源取自所用电源PC A段、第二路交流电源取自所用电源PC B段，直流电源取自直流段，并交流电源失电能自动切换至直流电源，保持供电的连续性。

【关键词】 事故照明 问题分析

1 概述

现在各风电场都安装一套事故照明，其输出220V电源要求稳定可靠，分秒不停。应运而生的事故照明，满足了这种“苛刻”负载严格的需求，保证在事故情况下照明不间断。

事故照明系统是一个多路电源输入的低压多端网络，网络的核心设备逆变器和静态开关等，是一套电子元件自动控制的电力装置。因事故照明供电系统中的各个环节的工作可靠性是系统可靠性的基础，为此本文对风电场事故照明的构成和工作原理及应用中的问题分别作以阐述和分析。

2 风电场事故照明工作原理

2.1 风电场事故照明整流电路

风电场事故照明中广泛应用三相桥式全控整流电路，当控制角α=0时，其工作过程与三相桥式不控整流电路相同，在自然换相点换相。

2.2 风电场事故照明直流电路

事故照明的直流电路，一般取自所用直流系统，这样可以节省一套直流充电器及蓄电池的费用，并且电路简单，不影响直流系统的使用，大部分风电场直流系统都有冗余，能够明显降低成本。

2.3 风电场事故照明逆变器

事故照明的核心器件是逆变器。事故照明采用了新型功率器件，即隔离栅型双极性晶体管（IGBT），为此事故照明发生了一次巨大的变革，在提高逆变效率，改善事故照明的各种输出特性的同时，也为风电场事故照明的实现高频化、智能化控制变成了可能。

3 风电场事故照明的静态开关

事故照明静态开关一般使用电子式静态转换开关。所谓电子式静态转换开关，是将一对反向并联的快速晶闸管连接起来作为事故照明在执行由市电旁路供电至逆变器供电切换操作时的元件，由于快速晶闸管的接通时间为微秒级，因此，依靠这种先进技术，可以对负载实现转换时间为零的不间断供电。只有当事故照明需要执行由交流旁路电源供电至逆变器供电切换操作时，才会出现短暂的（约几毫秒～几十毫秒）两路交流电源在时间上重叠向负载供电的情况。

4 事故照明应用中问题探讨

4.1 线式事故照明的四种工作状态

事故照明系统是一个多路电源输入的低压多端网络，网络的核心设备是逆变器和静态开关等，是一套电子元件自动控制的电力装置。当正常照明消失后，可手动投入事故照明，事故照明工作电源出现过载或短路故障时，事故照明将自动切换到旁路，以保护事故照明的逆变器不会因过载而损坏。事故照明供电系统转入旁路供电后，是由市电直接供给负载，因市电的系统容量大可提供足够的时间，使过载或短路回路的断路器跳闸，待系统切除过载或短路回路后，旁路开关将自动转换回由事故照明继续向其他负载供电。大中功率的在线式事故照明的四种工作状态如下：（1）工作电源正常。在正常工作状态，由正常工作电源提供能量，整流器将交流电转化为直流电，逆变器将经整流后的直流电转化为纯净的交流电提供给事故照明。（2）工作电源异常。工作电源断电或者输入的工作电源电压或频率超出允许范围，整流器自动关闭。此时，由蓄电池组提供的直流电经逆变器转化为纯净的交流电提供给负载。（3）工作电源恢复正常。当工作电源恢复到正常后，整流器重新提供经整流后的直流电给逆变器。（4）旁路状态。静态旁路是事故照明系统的重要组成部分，在下列两种情况下，事故照明处于旁路。

当直流电源超载、短路、及其他故障或者逆变器故障，为了保证不中断对事故照明的供电，静态旁路开关动作，由工作电源切向备用电源（旁路电源）直接向事故照明供电。

维修或测试时，为了安全操作，将维修旁路开关闭合，由备用电源直接向事故照明供电。把事故照明系统隔离，这种切换可保证在事故照明检修或测试时对负载的不间断供电。

4.2 目前存在的问题综述

现在，风电场各路事故照明均取自事故照明切换屏，正常工作电源取自所用PCA段，而且正常情况事故照明电源带电，事故照明小母线常带有交流电，经一开关送出，而正常照明也取自380V所用PC段，当因故正常照明失去后，事故照明不能自动投入，必须手动合上各配电室、集控室及水泵房的事故照明开关箱内的小开关及墙壁照明开关才能投入交流事故照明，只有所用电失电后才能投入直流事故照明，并且也需要手动合上各配电室、集控室及水泵房的事故照明开关箱内的小开关及墙壁照明开关才能投入直流事故照明。这样，在事故情况下对我们的事故处理有很大影响。我们应该将其改造为当正常照明电源开关跳闸时，交流事故照明自动投入，交流事故照明电源取自所用PCA段，供电相当可靠，当所用电源失电或交流事故照明电源开关跳闸时，直流事故照明自动投入，交流事故照明电源恢复后（所用电）自动切为交流事故照明，可以延长蓄电池放电时间，正常照明恢复后（正常照明电源），自动切断事故照明。

5 事故照明发展动向

综上述分析说明，经过对近年来各风电场的实际问题及事故照明回路的深入研究，目前事故照明还存在许多问题，还需对风电场的事故照明进行改造应用，达到非常可靠。在正常、事故或所用段失电时，事故照明均能可靠自动投入，保证照明的不间断，结线方式也具有很高的灵活性、可靠性，有利于迅速正确地处理事故，保证人身和设备的安全。endprint