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兆瓦级风力发电机组大电流交流接触器的选用
邓时省
浙江兆正机电有限公司
2013．08．16风能是一种可再生的清洁能源。全球可利用的风能比现已利用的水力发电量大10倍。风能的利用已有悠久的历史，但是大规模的利用风能发电，却是近几十年来科技发展的成果。
风力发电是将风的动能转换成电能。
风力发电机是将风的动能转换成机械能再转换为电能的装置。当风吹到风轮叶片上使风轮旋转，将动能转换成机械能，再通过传动装置和发电机系统将机械能转变成了电能。
风力发电机组有大型化的趋势。大型化可以减少占地，降低并网成本和单位功率造价，有利于提高风能利用效率。现单机容量已达5-10MW，兆瓦机将在风力发电市场特别是海上风力发电场中占主导地位。
根据发电机配合变流装置的方式，可分为：恒速型、双馈型和全功率型，而全功率型又分为高速、中速和低速（直驱型）。
当前发展趋势是采用变桨距和双馈型变速恒频技术, 发电机采用直接驱动。前者可以减小风力发电机的体积重量和成本，增加发电量，提高效率和电能质量；后者可以可省去齿轮箱，减少能量损失、发电成本和噪声，提高了效率和可靠性。
风力发电机组的整体设计寿命为20年。断路器的电气寿命在1万次左右，当电气传动系统线路的切换频率每年低于1千次，可以单独使用断路器作为线路切换开关和保护电器。但是，在我国由于风力发电的不稳定性、弃风现象十分严重、电网稳定性差，因此，电气传动系统线路的切换频率远高于每年1千次，这时，最理想的方案就是采用断路器加接触器进行控制，交流接触器主要用于切换电路，断路器主要用于提供保护，包括SCPD保护。
大容量交流接触器主要用于发电机的电气传动系统。随着发电机容量的增加，交流接触器的容量也需要增加。
据相关资料，对于大型风力发电机组，对不同风机形式和回路，采用的接触器规格可列表如下，风机形式 回路 接触器规格(A) 使用类别 双馈型机组 定子回路 发电机容量(兆瓦) ×1000 AC1 双馈型机组 励磁回路 发电机容量(兆瓦) ×225 AC3 全功率型直驱型机组 电网回路 发电机容量(兆瓦) ×1350 AC1 当风力发电机的容量超过1MW时，所需采用的AC1交流接触器均超过1000安培。当需用接触器规格超过现有接触器最大规格时，通常采用两台接触器并联运行的办法解决，此时允许电流要适当降低，要考虑因电路阻抗不同电流分配不平均带来的安全系数。
需要注意的是，各制造商提供的交流接触器型号中的规格，有的代表AC3使用类别的额定电流，有为代表AC1使用类别的额定电流，两者相差甚远，即使同一型号，使用类别也不全相同，在选用时务必注意。同时需要注意电压等级。
目前国内正在使用的大容量交流接触器的供应商主要有：跨国公司产品：ABB公司、施耐德公司、伊顿穆勒公司；国内公司主要有：浙江兆正机电有限公司及其他个别公司。
以下列出上述公司的相关产品的型号规格和额定电流：规格 额定电流A 产 品 型 号
AC3 (400V) AC1(40℃) ABB 施耐德 伊顿穆勒 兆正 400 400 500 LC1F ZZC1 400 400 600 AF DILM 460 460 700 AF 500 500 700 LC1F ZZC1 500 500 857 DILM 580 580 980 AF DILM 630 630 900 ZZC1 630 630 1000 LC1F 650 650 1040 DILM 750 750 1050 AF 750 750 1100 DILM 800 800 1000 LC1F ZZC1 820 820 1225 DILM 1000 1000 LCIF ZZC5 1000 1250 DILM 1250 1250 LC1F1) ZZC5 1350 860 1350 AF 1400 1400 LC1F 1400 1714 DILH 1450 1450 ZZC5 1600 1600 2200 DILM 1650 1050 1650 AF 1700 1700 LC1F ZZC5 2000 2450 DILH 2050 2050 AF 2100 2100 LCAF1) ZZC5 2200 2700 DILH 2600 2600 ZZC5 2600 3184 DILH 3200 3200 ZZC5 1) 另加接线装置。
在产品结构上，ABB公司的产品与其他几家公司产品不同，ABB公司采用底板—接触系统—电磁系统的结构方式，接线端靠内，更换线圈方便，但检查更换触头系统比较困难；其他几家公司产品结构正相反，接线端靠前，检查更换触头系统比较方便，线圈从侧面更换，只要侧面留有空间，线圈更换也相当方便。
伊顿穆勒580A以上产品均采用真空管灭弧系统。磁系统和接触系统与其他产品有很大区别。由于真空接触器的分断时间极短，容易产生瞬间较高的过电压脉冲，危及电气设备的安全运行。选用时务必注意。
1400A以上产品目前各家多采用触头并联的方式提高容量。除伊顿穆勒外，均采用整体触头支架（或独立触头支架组成整体），以提高个触头运动的同步性。伊顿穆勒产品由两台三极接触器组合在一块底座上，中间极的的两个并联触头分别属于两台接触器，动作由两台接触器各自控制。
由于风力发电机组发电不稳定，因此，大部分风力发电机组具有储能装置，控制系统配有UPS，以防控制系统在电压失稳或瞬间失压时产生误动作。也有发电机组控制系统未配有UPS，这就要求控制系统具有LVRT低电压穿越功能。ABB公司目前已经能够提供具有LVRT功能的产品（线圈）。兆正公司将在近期内提供具有LVRT功能的产品。在外形尺寸上各有特点，用户可根据需要选用。
ABB公司产品
施耐德公司产品
伊顿穆勒公司产品 DILH 2000、2200、2600
兆正公司产品 ZZC5 1450、1700、2100
产品性价比。
ABB、施耐德和伊顿穆勒产品目前均为进口。兆正公司产品为国内生产。国内产品的价格要比进口产品低，性能上相差不大，因此具有较高的性价比。网站资料版权所有，引用资料请注明出处—浙江兆正机电有限公司网站
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