汪海成（中國水電顧問集團風(fēng)電瀘西有限公司，652499）

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電氣和控制設(shè)備在風(fēng)電機組的檢修分析

汪海成
（中國水電顧問集團風(fēng)電瀘西有限公司，652499）

摘要：最近幾年，風(fēng)電裝機的容量正在快速增長過程中，為人類提供了大量的綠色能源，有助于電氣事業(yè)的發(fā)展。本文在對電氣系統(tǒng)故障檢查工作思路進行有效歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上，明確了控制系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)設(shè)備的主要功能，從而探究有效的設(shè)備檢修方法，為風(fēng)電裝機組件檢修提供支持。

關(guān)鍵詞：電氣；風(fēng)電機組；控制設(shè)備；檢修

0 前言

風(fēng)電機組的發(fā)展非常迅速，為人們提供了豐富的風(fēng)能，符合可持續(xù)發(fā)展觀的內(nèi)在要求。風(fēng)電場在投入2～5年生產(chǎn)后，一般已經(jīng)過了質(zhì)保期，風(fēng)電機組的維修需要風(fēng)電場來展開。風(fēng)電場組件檢修中，有不少人員沒有設(shè)備檢修經(jīng)驗。在對實習(xí)期新加入員工的畢業(yè)生素質(zhì)進行改善，需要加強對新員工的安全以及檢修技能的培訓(xùn)，從而在短時間內(nèi)培養(yǎng)其設(shè)備檢修的基本能力。

1 風(fēng)電機組概述

新風(fēng)電機組一般運行比較穩(wěn)定，發(fā)生故障的幾率比較低，師傅可以在實習(xí)期引導(dǎo)學(xué)生進行上機維護，從而積累檢修經(jīng)驗。為了有效解決新員工的素質(zhì)培養(yǎng)難題，檢修部門一般會自行編制檢修作業(yè)指導(dǎo)書或者故障處理受測，對新員工提供知識資料。為了有效改善新員工的操作能力，本文主要從控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)方面，重點分析了電氣與控制系統(tǒng)檢修思路，從而為檢修人員設(shè)備檢修操作能力的培養(yǎng)提供支持，維持風(fēng)電機組的正常運行，創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟效益與社會效益。

風(fēng)機出口電壓690伏（0.69千伏），每臺風(fēng)電機組帶一個箱變，變比一般是0.69/35（或者0.69/10.5）千伏，升壓至35kv后，多臺風(fēng)電機組通過場內(nèi)匯集線路（可以是架空線路也可以是電纜）像葡萄一樣串起來，一個50MW的風(fēng)電場一般是3～4回匯集線；匯集后接到風(fēng)電場升壓變的35kV側(cè)，因為單臺變壓器的容量有限，所以大容量的風(fēng)電場可能會有多臺升壓變；至于電容器，因為并網(wǎng)導(dǎo)則要求風(fēng)電場具有一定的無功功率調(diào)節(jié)能力，所以一般會在升壓變低壓側(cè)配置一定的無功補償裝置，電容器僅僅是其中的一種，還可以是SVC或者SVG，風(fēng)電場送出線路較長的話，有時候還需要安裝一定容量的感性無功設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)工作的安全可靠性已成為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能否發(fā)揮作用，甚至成為風(fēng)電場長期安全可靠運行的重大問題。

2 電器和控制設(shè)備檢查

控制系統(tǒng)作為風(fēng)電機組的重要神經(jīng)中樞，是能夠感知以及控制風(fēng)電機組系統(tǒng)所有設(shè)備的系統(tǒng)，是系統(tǒng)正常運行的重要保障。風(fēng)電機組控制系統(tǒng)主要模塊有PLC主機、數(shù)字輸入DI、模擬輸入模塊AI、PLC通訊模塊等。通信模塊主要是利用通訊協(xié)議，能夠有效傳輸PLC主機的設(shè)備以及指令狀態(tài)信息，同時可以保證電氣設(shè)備處于所需工作狀態(tài)下。風(fēng)電機組的安全鏈回路模塊，是風(fēng)電機組安全有效運行的重要保障，使用串聯(lián)回路將節(jié)點有效連接。串聯(lián)回路中，如果有一個節(jié)點被斷開，則整個處于短路狀態(tài)，可以有效避免安全事故的發(fā)生。因此，安全鏈回路的功能是保障風(fēng)電機組的安全性。安全鏈中，各個節(jié)點的關(guān)系為邏輯與，只有在每個邏輯量都為1的情況下，機組才能夠正常運行。安全鏈主要用于監(jiān)測變槳、緊急停機按鈕、偏航紐纜、振動等多種項目。

2.1PLC故障檢查。PLC作為風(fēng)電機組的控制核心，其在風(fēng)電機組的運作過程中具有重要的應(yīng)用價值。因此，在風(fēng)電機組故障檢查中，可以首先從PLC檢查入手。對操作界面的有效檢查，從而確認所應(yīng)用的軟件版本，并確定工作狀態(tài)是否處于正確狀態(tài)。通過檢查PLC的運行狀態(tài)，獲得對PLC外殼的有效感知，同時確定設(shè)備工作是否有熱現(xiàn)象。

2.2通訊故障檢查。在PLC檢查后，開始檢查風(fēng)電機組的通訊功能。如果風(fēng)電機組包括安全鏈在內(nèi)的所有設(shè)備狀態(tài)的信號都無法檢測到，則說明控制系統(tǒng)通訊有問題。對通訊模塊的檢查，主要內(nèi)容有通訊模塊的電源供電模塊、接頭、接線、設(shè)置波特率等。同時還應(yīng)該檢查通訊地址、通訊信號強度等。

2.3安全鏈故障檢查。當通訊功能恢復(fù)正常后，需要檢查安全鏈回路。如果機組主要設(shè)備停止運行，則可能是由于安全鏈回路沒有閉合的原因。在對安全鏈回路進行檢測的過程中，需要分析軟件工作狀態(tài)、模塊是否發(fā)生損壞。安全鏈回路檢查是后續(xù)檢查實施的重要基礎(chǔ)。在排除掉軟硬件故障之后，需要結(jié)合電路圖紙的接線原理，分析回路安全節(jié)點的功能，同時具體分析故障產(chǎn)生的原因。當安全鏈信號傳輸?shù)倪^程中，受到干擾時，安全鏈節(jié)點功能也會存在異?，F(xiàn)象。在檢查回路安全性的基礎(chǔ)上，應(yīng)該分清故障原因。例如，當發(fā)生嚴重紐纜狀態(tài)、機場振動超限等情況，其實質(zhì)是設(shè)備的運行狀態(tài)達到了安全警報極限，可以通過閉合安全鏈回路，等待狀態(tài)恢復(fù)正常，從而進行分析同的故障檢查。

2.4分系統(tǒng)故障檢查。風(fēng)電機組分系統(tǒng)主要包括變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)，對這些系統(tǒng)進行檢查時，應(yīng)該要嚴格結(jié)合電路圖指示。電氣回路檢查類別主要有兩種，一種是控制回路，一種是動力回路。控制回路的功能，可以分為測量、反饋以及控制?？刂苹芈返臏y量功能主要是將壓力、溫度、位置、風(fēng)速、電壓、電流等多種信號，有效轉(zhuǎn)換為電壓信號，從而供PLC卡件進行測量。傳感器的檢查中，應(yīng)該要注意電流傳感分壓電阻的質(zhì)量水平，同時注意分壓電阻的正確安裝。控制功能可以利用PLC卡件有效發(fā)出控制信號，從而達到電源接通或斷開的目的，最終實現(xiàn)自動化控制。

接觸器的主要故障原因有觸頭粘連、電磁線圈實效等，接觸器的故障會導(dǎo)致電氣設(shè)備的無法有效控制，能夠檢測出設(shè)備狀態(tài)參數(shù)。電氣設(shè)備故障的檢查，應(yīng)該結(jié)合故障類型，結(jié)合對照圖紙，根據(jù)電氣回路對故障現(xiàn)象進行具體分析，判斷是否為跳閘、燒損、過熱故障，同時判斷是否有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。同時檢查設(shè)備工作狀態(tài)是否正確，以及檢查設(shè)備是否有損壞，判斷反饋回路是否正常。

3 強化風(fēng)電機組電氣與控制系統(tǒng)科學(xué)檢修分析

風(fēng)電機組出現(xiàn)故障時，多采用的故障檢查法，基本原則是對癥下藥，不需要對風(fēng)電機組進行全面系統(tǒng)檢查。部分新員工對設(shè)備的認知比較局限，缺乏系統(tǒng)性以及連貫性。在故障的報警列表中，缺乏經(jīng)驗的員工不能直觀看出故障的直接聯(lián)系。電氣故障的分析，需要檢查人員具有系統(tǒng)的知識體系以及扎實的檢修技能。風(fēng)電機組電氣故障時影響風(fēng)電機穩(wěn)定性的重要因素，對電氣與控制系統(tǒng)故障有效排除，能夠為風(fēng)電機組維護提供保障。通過對電氣故障進行有效排除，不斷強化對風(fēng)電機組電氣與控制系統(tǒng)的故障診斷以及分析。在風(fēng)電機組故障管理過程中，應(yīng)該有效應(yīng)用科學(xué)管理理念，排除相關(guān)的安全隱患，嚴格按照標準進行電氣故障維護，有效提高電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而增加風(fēng)電機組的使用壽命。

4 結(jié)束語

在實際應(yīng)用過程中，尤其是一般風(fēng)力發(fā)電機組控制與檢測系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)滿足用戶提出的功能上的要求是不困難的。往往不是控制系統(tǒng)功能而是它的可靠性直接影響風(fēng)力發(fā)電機組的聲譽。有的風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的功能很強，但由于工作不可靠，經(jīng)常出故障，而出現(xiàn)故障后對一般用戶來說維修又十分困難，于是這樣一套控制系統(tǒng)可能發(fā)揮不了它應(yīng)有的作用。因此對于一個風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的設(shè)計和使用者來說，系統(tǒng)設(shè)備的檢修工作必須認真加以考慮，必須引起足夠的重視。

參考文獻

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作者簡介

汪海成（1980-09-15），男，白族，籍貫：云南大理，學(xué)歷：本科，專業(yè)：自動化，職稱級別：工程師，研究方向：風(fēng)電場運行和維護。

Analysis and maintenance of electrical and control equipment in wind turbine

Wang Haicheng
（HydroChina Wind Power Luxi Co，Ltd，652499）

Abstract：The on the basis of electrical system fault inspection work ideas effectively summarize the，clear the main functions of the control system and electrical system， so as to explore the effective method of equipment maintenance， for the wind power installed machine components maintenance support.

Keywords：Electrical； wind turbine； control equipment； maintenance