ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ

ОПЫТНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО ВЭС В СССР

Конструкторская и научно-исследовательская работа по применению ветроэлектрических установок в СССР в большой и малой энергетике велась параллельно с их опытным строительством.

В 1931 г. в СССР была построена около Балаклавы в Крыму под руководством Н. В. Красовского, В. В. Ут­кина-Егорова и В. Р. Секторова опытная ВЭС с ветро - агрегатом, имевшим ветроколесо диаметром 30 м и асин­хронный генератор мощностью 400 кет (рис. 2-5). ВЭС работала в энергосистеме параллельно с паротурбин­ной электростанцией до 1941 г., когда она была разру­шена при оккупации Крыма. Мощность ветроагрегатов, работавших до этого за границей — в Дании и Герма­нии, — не превышала 50—70 кет при диаметре ветро - колес 16—24 м, и построенный в СССР ветроагрегат был первым самым крупным по мощности и. диаметру ветро­колеса [Л. 19].

Опытный агрегат был задуман как модель одного из возможных типов более мощных агрегатов для работы в энергосистемах ветровых районов СССР.

Данные о конструкции ветроагрегата Д-30 приведены в табл. 2-1 и 2-2.

На Балаклавской ВЭС в качестве генератора был ис­пользован асинхронный электродвигатель трехфазного тока мощностью 125 л. е., 380/220 в, 600 об/мин (син­хронных) с фазным ротором. Генератор развивал номи­нальную мощность при скольжении 3%. Поскольку схе­мы ВЭС с асинхронными генераторами ниже не рассмат­риваются, схема коммутации ВЭС представлена на рис. 1-24. Генератор был соединен через кольцевой то­косъемник в блок с повысительным трансформатором 100 ква, 0,23/6 кв и присоединен к воздушной линии на­пряжением 6 кв. Первоначальный пуск двигателя произ­водился вручную. По достижении синхронной скорости вращения генератор автоматически подключался к сети с помощью центробежного механизма, контакт которого замыкал цепь катушки электромагнитного контактора 1 л в главной цепи генератора. Для этого был исполь­зован небольшой центробежный регулятор от паровой машины, соединенный с одним из валов передачи ветро­двигателя, производивший включение генератора с точ-

Ностью около 1% от номинальной скорости вращения. Отключение генератора от сети при опадении скорости ветра производилось с помощью, реле РМ направления мощности с зависимой характеристикой. В одной фазе была установлена токовая зависимая защита РТ от пе­регрузки и коротких замыканий, действовавшая на от­ключение генератора, и реле нулевого напряжения РН от повторного включения генератора в случае снятия напряжения с линии. Для блокировки повторного вклю­чения агрегата при действии защиты имеется блокиро­вочное реле РВ. Поворот головки ветродвигателя при изменении направления ветра производился автоматиче­ски с помощью управляющего флюгера, включавшего электродвигатель поворотного механизма. Устройства для компенсации потребления реактивной энергии гене­ратором не требовалось ввиду большой мощности энер­госистемы по сравнению с ВЭС.

При эксплуатации ВЭС автоматическое регулирова­ние ветродвигателя большую часть времени использо-

Валось лишь для ограничения скорости вращения агре­гата при аварийном сбросе нагрузки. Агрегат не требо­вал защиты от перегрузки и работал с короткозамкну - тым ротором, так как в периоды больших скоростей вет­ра он переводился на работу по сниженным аэродинами­ческим характеристикам. Последнее достигалось умень­шением рабочего угла лопастей перед началом такого периода действием вручную на штурвал регулятора.

Опытные характеристики мощности агрегата по ско­рости ветра/5,, = f(v) при разных рабочих углах лопа-
стеи, характеризуемых величиной а, положения каретки регулятора даны на рис. 1-25.

Первый опыт работы мощного ветроагрегата в энер­госистеме привел к обнадеживающим результатам. Не­смотря на несовершенство некоторых узлов ветродвига­теля, вызывавшее частый текущий ремонт, за все время

I

Эксплуатации ВЭС не было ни одной серьезной аварии. Простая система автоматического управления работала также безотказно.

На рис. 1-26 представлены опытные графики выра­ботки ветроагрегата за 5-минутные промежутки време­ни при различных средних скоростях ветра, показываю­щие относительно небольшие колебания выработки, ха­рактерные для агрегата с асинхронным генератором. Благодаря саморегулированию агрегата и скольжению генератора при изменении нагрузки графики выработки
агрегата при скоростях ветра ниже расчетной (8— 10 м/сек) были значительно ровнее, чем можно было. ожидать по структуре ветра. При скорости ветра около 12 м/сек на 3-й диаграмме, снятой в зоне регу­лирования, максимальные колебания выработки не превышали 30%:, что по характеристике генератора со­ответствует изменению - скольжения в 1 %, т. е. неравно­мерности ± 0,5%', тогда как при- холостом ходе эта не­равномерность при тех же ветровых условиях составля­ла более ± 1,5%.

В последнем десятилетии ряд опытных ВЭС был со­оружен научно-исследовательскими учреждениями СССР на сельскохозяйственных объектах на базе ветродвига­телей типов D-18 и 1D-18, мощностью 25—50 кет, при­чем некоторые из них работали в опытной эксплуатации длительные периоды времени |[Л. 20]. ВЭС в опытном хо­зяйстве Запорожского филиала ВИЭСХ на о. Хортице, сооруженная в 1949 г., имела ветроагрегат мощностью 25 кет с ветродвигателем D-18 универсального исполне­ния (с вертикальным валом) и синхронным генератором, соединенным с ветродвигателем через электромагнитную муфту (§ 4-5). В процессе опытной эксплуатации ВЭС работала на местную нагрузку сельскохозяйственного участка параллельно с дизельным агрегатом равной мощности.

По той же схеме работало несколько ВЭС с ветро­двигателями 1D-18 на МТС в северных областях КазССР, где не имеется других местных энергоресурсов.

В 1956—1958 гг. в Акмолинской области сооружены две изолированные ВЭС на базе ветродвигателей типа D18-CX-3 с генератором, расположенным на головке вет­родвигателя, и ветроколесом за башней. Первая ВЭС с одним агрегатом мощностью 50 кет с синхронным ге­нератором и параллельно работающим дизельным резер­вом эксплуатируется на удаленной животноводческой ферме колхоза им. Ворошилова (рис. 1-27). Вторая ВЭС мощностью 400 кет—многоагрегатная — снабжает электроэнергией РТС «Авангард» и центральные усадь­бы трех колхозов. ВЭС имеет 12 іветроагрегатов, распо­ложенных на равнине на расстоянии 200—260 м друг от друга, с генераторами постоянного тока мощностью по 40 кет, 460 в, работающими параллельно с последующим преобразованием постоянного тока в трехфазный при помощи двух двигат'еЛЬ-Гейераторав. НреобразоватеЛМ, равно как и два резервных дизельных агрегата мощно­стью по 200 кет, работают параллельно на сборные ши­ны 0,4 кв и далее через трансформатор на отводящие ли­нии напряжением 10 кв. Последняя ВЭС сооружена в основном для изучения условий технической эксплуа­тации многоагрегатных ВЭС. Экономических выводов из

Практики работы опытных ВЭС сделать еЩе нельзя, так как пока, не найдена достаточно совершенная конструк­ция двигателей и не установлена их продажная стои­мость.