宋海平

摘 要：隨著近些年來(lái)我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和城市發(fā)展的迫切需要，對(duì)于電能的需求與日俱增，傳統(tǒng)的化石能源所提供的電能已經(jīng)無(wú)法滿足城市發(fā)展需要，而且對(duì)于化石能源所提供的電能所造成的環(huán)境污染問題，也始終沒有得到較好的解決。在這樣的現(xiàn)實(shí)情況下，近幾年來(lái)我國(guó)結(jié)合相應(yīng)技術(shù)大力發(fā)展風(fēng)電，在我國(guó)多個(gè)省份，已經(jīng)有大規(guī)模的風(fēng)電網(wǎng)絡(luò)投產(chǎn)。雖然近幾年來(lái)我國(guó)大幅度提升了對(duì)風(fēng)能發(fā)電的研究力度，但事實(shí)上我國(guó)進(jìn)行風(fēng)電實(shí)踐的時(shí)間并不短，最早一批投入生產(chǎn)的風(fēng)電場(chǎng)，在目前已經(jīng)臨近質(zhì)保期，各大業(yè)主在日常運(yùn)營(yíng)過程中，需要面對(duì)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組出現(xiàn)質(zhì)保問題，以及后期進(jìn)行相應(yīng)維護(hù)改造升級(jí)的情況。文章會(huì)從實(shí)際出發(fā)，列舉某一實(shí)際案例，幫助讀者更好的了解風(fēng)電機(jī)組變電器故障的類型、原因分析、后續(xù)的解決方案。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組；變流器；升級(jí)

中圖分類號(hào)：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）35-0129-02

Abstract： With the continuous progress of science and technology and the urgent need of urban development in recent years， the demand for electric energy is increasing day by day. The traditional fossil energy has been unable to meet the needs of urban development. Moreover， the environmental pollution problem caused by the electricity provided by fossil energy has not been solved. In such a reality， in recent years， our country combined with the corresponding technology to develop wind power vigorously， in many provinces of our country， large-scale wind power network has been put into production. Although in recent years， China has greatly enhanced the research on wind power generation， but in fact， the practice of wind power in China is not a short time， the first batch of wind farms put into production has been approaching the warranty period at present. Major owners in the daily operation process， they need to face the wind farm units quality assurance problems， as well as the corresponding maintenance and upgrading of the latter part of the situation. The paper will proceed from the actual construction， enumerating a practical case， to help readers better understand the type of wind turbine transformer fault， cause analysis， and follow-up solutions.

Keywords： wind turbine； converter； upgrade

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

該臺(tái)機(jī)組為明陽(yáng)風(fēng)電公司的MY1.5s型風(fēng)機(jī)，和其他同類型機(jī)械相比，該機(jī)型最大的特點(diǎn)就是其具有77.1m大直徑風(fēng)輪，風(fēng)輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍為9.7～19.5rpm，額定轉(zhuǎn)速為17.4rpm，掃風(fēng)面積為4638m2，額定風(fēng)速11.3m/s，切入風(fēng)速3m/s，切出風(fēng)速25m/s。塔筒底部直徑4.2m，設(shè)計(jì)壽命為20年。其中變頻器采用ABB公司的ACS800雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器，變頻器主要組成是：無(wú)源Crowbar、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、直流橋、網(wǎng)側(cè)變流器、LCL濾波器、du/dt濾波器、傳動(dòng)單元主接觸器和充電電路等。從整體性能來(lái)分析，該機(jī)型能夠適應(yīng)大多數(shù)使用場(chǎng)景，且在設(shè)計(jì)過程中，考慮到在實(shí)際的使用過程中工作人員需要定期對(duì)其進(jìn)行檢查維修，所以在機(jī)型內(nèi)部的相應(yīng)控制較大，方便后續(xù)工作的進(jìn)行。

2 故障現(xiàn)象描述

自2013年4月起，當(dāng)該機(jī)組處于小風(fēng)時(shí)段（平均風(fēng)速為2-5m/s）時(shí)，風(fēng)機(jī)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)頻繁報(bào)出“變頻器主斷路器功能性故障”，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)人員檢查發(fā)現(xiàn)變頻器主斷路器復(fù)位按鈕彈出，經(jīng)手動(dòng)復(fù)位后機(jī)組處于正常狀態(tài)；機(jī)組復(fù)位后在大風(fēng)時(shí)段風(fēng)機(jī)可以正常并網(wǎng)，小風(fēng)時(shí)段則風(fēng)機(jī)正常并網(wǎng)幾率較小。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)人員在11#風(fēng)機(jī)多次觀察發(fā)現(xiàn)，在小風(fēng)時(shí)段機(jī)組并網(wǎng)后變頻器主斷路器頻繁脫網(wǎng)并網(wǎng)。故障起始及完成時(shí)間：2013年04月01日-2014年06月17日。

3 故障處理過程及處理方法

3.1 風(fēng)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員處理情況

故障原因分析：

經(jīng)過資料查找及分析，變頻器功能性故障主要是主斷路器功能性故障，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)處理情況，一般為斷路器過流保護(hù)動(dòng)作；主斷路器的電流互感器線路虛接也有可能導(dǎo)致此故障的出現(xiàn)。

3.2 故障處理過程

工作人員首先要解決的問題是確定出現(xiàn)故障的區(qū)域和原因，結(jié)合相應(yīng)的知識(shí)儲(chǔ)備和過往的工作經(jīng)驗(yàn)，工作人員初步判斷造成斷路器過流保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致的，為了佐證之前的判斷，工作人員進(jìn)行了更加細(xì)致的檢查，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和工作流程進(jìn)行調(diào)查，判斷該狀態(tài)主要為斷路器過流保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致。同時(shí)也存在一部分主斷路器的電流互感線路虛接的情況。上述兩個(gè)原因共同導(dǎo)致了設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中頻繁出現(xiàn)脫網(wǎng)并網(wǎng)的情況。

3.3 相應(yīng)處理措施

3.3.1 在故障排除過程中，工作人員進(jìn)行了以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別為變頻器充電實(shí)驗(yàn)和零速實(shí)驗(yàn)，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)開展的目的是幫助工作人員判斷及其內(nèi)部的元件是否處于正常的工作狀態(tài)，如果在實(shí)驗(yàn)過程中判斷內(nèi)部元器件出現(xiàn)問題，應(yīng)首先對(duì)內(nèi)部元器件進(jìn)行更換。在此次試驗(yàn)過程中，變頻器充電電壓值符合充電電壓設(shè)定的正常波動(dòng)范圍，各相關(guān)波形在零速運(yùn)行時(shí)，能夠同步表明變頻器控制及驅(qū)動(dòng)模塊能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，工作人員都未發(fā)現(xiàn)異常情況，證明其內(nèi)部元器件不存在問題，是由于外部原因所造成設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3.2 工作人員對(duì)閘線圈進(jìn)行了檢測(cè)和更換。在一般情況下，當(dāng)并網(wǎng)開關(guān)欠壓線圈或者合閘線圈自身出現(xiàn)問題時(shí)，并網(wǎng)開關(guān)無(wú)法在合閘信號(hào)的指引下進(jìn)行正常的并網(wǎng)工作，分合閘信號(hào)線路的松動(dòng)也可能導(dǎo)致并網(wǎng)開關(guān)在收到相關(guān)指令后不進(jìn)行具體操作。在工作人員的檢查過程中發(fā)現(xiàn)原有的線圈一切物理性質(zhì)屬正常情況，為了進(jìn)一步提高判斷精度，工作人員又對(duì)線圈進(jìn)行了更換，而后進(jìn)行的檢測(cè)結(jié)果與原線圈數(shù)量一致，表明原始線圈確實(shí)沒有故障。

3.3.3 更換變頻器傳動(dòng)控制單元NDCU-33C，因?yàn)樵谀承┣闆r下會(huì)出現(xiàn)由于控制器異常導(dǎo)致該故障的出現(xiàn)，工作人員對(duì)相應(yīng)的元器件進(jìn)行了更換之后，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)原來(lái)的故障仍未消除，所以問題不是出在這個(gè)方面。

3.3.4 工作人員不能更換了變頻器傳動(dòng)控制電源RDCU-02CDD，控制器異?？赡軐?dǎo)致該故障，更換后，該故障仍未消除。

3.3.5 更換兩個(gè)主斷路器，并網(wǎng)開關(guān)內(nèi)部電路及機(jī)械故障可能導(dǎo)致并網(wǎng)開關(guān)問題，現(xiàn)場(chǎng)人員兩次將鄰近機(jī)組40kg左右的主斷路器用人力將其抬上11#風(fēng)機(jī)變頻器平臺(tái)與其更換，更換后該故障仍未消除。

3.3.6 更換發(fā)電機(jī)編碼器，編碼器異?？赡軙?huì)導(dǎo)致變頻器控制錯(cuò)誤引起變頻器過流，更換后，故障仍未消除。

3.3.7 更換變流器網(wǎng)側(cè)功率模塊，功率模塊內(nèi)部原因可能導(dǎo)致該變頻器過流及其它異常情況，現(xiàn)場(chǎng)人員將鄰近機(jī)組100kg左右的網(wǎng)側(cè)功率模塊用人力將其抬上11#風(fēng)機(jī)變頻器平臺(tái)與其更換，更換后該故障仍未消除。

3.3.8 更換Crowbar，Crowbar異?？赡芤鹱冾l器過流，更換后該故障仍未消除。

3.3.9 風(fēng)機(jī)廠家專業(yè)人員及ABB變頻器廠家專業(yè)人員檢查及處理情況：

2013年6月份風(fēng)機(jī)廠家專業(yè)人員及ABB變頻器廠家專業(yè)人員針對(duì)變頻器頻繁出現(xiàn)的問題進(jìn)行了全面的檢查及處理，在對(duì)11#風(fēng)機(jī)的檢查及處理過程中未發(fā)現(xiàn)明顯異常情況，專業(yè)技術(shù)人員尚未提出故障處理建議，該故障處理未完成。

4 最終處理情況

由于設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的故障情況，一直沒有被解決，已嚴(yán)重影響到正常的生產(chǎn)過程，工作人員通過多方查詢，并與專業(yè)人員進(jìn)行交流溝通，企業(yè)在近期又組織了專業(yè)人員對(duì)于故障進(jìn)行專項(xiàng)處理。工作人員首先對(duì)于風(fēng)機(jī)變頻器進(jìn)行了一次全面的檢查，在此次檢查過程中，工作人員發(fā)現(xiàn)Crowbar內(nèi)晶閘管V11異常，立即對(duì)V11進(jìn)行了更換并且進(jìn)行了測(cè)試，但是故障情況仍未消除；經(jīng)過檢修班組多次分析及現(xiàn)場(chǎng)處理，最終于6月16日至6月17日現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員在檢修主管的帶領(lǐng)下對(duì)該問題進(jìn)行了技術(shù)攻堅(jiān)，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)編碼器與變頻器的接線混亂、線路中間斷線，屏蔽線未接好，ISU＼INU內(nèi)部測(cè)量模塊損壞，變頻器在低功率運(yùn)行過程中可能對(duì)編碼器與變頻器的連接線產(chǎn)生了相應(yīng)頻率的電磁干擾發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)與ISU、INU測(cè)量模塊損壞測(cè)量誤差；最后整理了變頻器與發(fā)電機(jī)編碼器的連接線及屏蔽線，更換了發(fā)電機(jī)編碼器，更換測(cè)量模塊重新調(diào)試安裝ISU、INU，機(jī)組恢復(fù)正常運(yùn)行，自設(shè)備維修至今，未再收到類型故障的報(bào)告情況。

5 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合此前的工作經(jīng)驗(yàn)，在未來(lái)關(guān)于風(fēng)機(jī)變流器的維修保養(yǎng)過程中工作人員新增的部分工作內(nèi)容，具體為：檢查風(fēng)機(jī)相關(guān)信號(hào)線的屏蔽線的緊固情況，在進(jìn)行接線時(shí)，要安排專業(yè)人員分區(qū)域進(jìn)行，以防止人手過多造成的現(xiàn)場(chǎng)混亂情況對(duì)于接線工作造成影響，并且在接線工作完成后，需要安排專業(yè)人員對(duì)于接線作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)進(jìn)行整理。

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