郭小軍

摘要： 發(fā)電機是風力發(fā)電機組的重要組成部分，發(fā)電機集電環(huán)在長時間工作的情況下碳刷會存在磨損，碳粉在滑環(huán)室內如果不能及時清理或排出，長期在滑環(huán)室內，容易造成相間短路，接地短路，電流不平衡，及滑環(huán)磨損，造成滑環(huán)損壞等問題。本文以某型1.5MW雙饋變速衡頻風電機組為例，嘗試對發(fā)電機滑環(huán)室加裝排風系統(tǒng)，減少風力發(fā)電機組電網(wǎng)類故障的發(fā)生，減少更換碳刷及滑環(huán)進行可行性分析。

關鍵詞： 風力發(fā)電機組;滑環(huán)室;碳粉;排風系統(tǒng)

【中圖分類號】TM614 【文獻標識碼】A【文章編號】1674-3733（2020）16-0190-01

引言

風力發(fā)電機組在發(fā)電時風力發(fā)電機要跟隨這風向而360度轉動，為了順利而高效的將發(fā)電機轉換的電能儲存和輸送出去，就需要一個可以360度旋轉導電的裝置。這個裝置就是滑環(huán)，也叫集電環(huán)。

風電機組發(fā)電機滑環(huán)在風力發(fā)電系統(tǒng)中擔負著整個系統(tǒng)的動力傳輸?shù)墓δ埽钦麄€風機系統(tǒng)中非常關鍵的部件，其精密度、可靠性及工作壽命直接影響到風力發(fā)電系統(tǒng)的性能。

集電滑環(huán)在結構設計上要求保證接觸可靠，保證所有的線路能夠連續(xù)接通，導電滑環(huán)組件結構上包括，滑環(huán)體、碳刷組件（電刷）固定支架等附件組成。

碳刷也叫電刷，作為一種滑動接觸件，在許多電氣設備中得到廣泛的應用。碳刷在產品應用材質主要有石墨，浸脂石墨，金屬（含銅，銀）石墨。

風力發(fā)電機組在長期運行中滑環(huán)與碳刷長期摩擦，碳刷會存在磨損，磨損后形成碳粉。

1分析概述

本文主要針對某風場某型1.5MW雙饋變速衡頻風力發(fā)電機組使用的發(fā)電機運行一段時間后就頻繁報出電流不對稱，變頻器錯誤等故障，在查找相應回路內各部件均正常的情況下，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機集電環(huán)碳刷磨損嚴重，滑環(huán)室內存有碳粉，碳粉不能有效排放，導致滑環(huán)絕緣較低，損壞滑環(huán)，同時因為集電環(huán)室散熱不良使得碳刷和集電環(huán)磨損嚴重，頻繁更換碳刷，且在清理更換碳刷或者滑環(huán)后一定時間內類似問題還會循環(huán)發(fā)生。

風力發(fā)電機組在發(fā)生此類故障后會導致風機緊急脫網(wǎng)，對風機的葉片、剎車、發(fā)電機、變頻器等各部件安全穩(wěn)定運行產生了影響。

為了解決此類問題，工作人員研究技改方案，研究在滑環(huán)室外部加裝排風風扇，加強滑環(huán)室空氣流通，便于發(fā)電機滑環(huán)室散熱，在發(fā)電機滑環(huán)室下部和機艙底部分別打孔，用管套連接，用排風扇風力將磨損掉落下的碳粉通過導管及時排出到機艙外。

2技改準備工作

現(xiàn)場對滑環(huán)室蓋板尺寸進行測量，根據(jù)風機的各部件工作原理和實際需求，選擇將滑環(huán)室排風扇控制回路并聯(lián)到齒輪油泵的控制回路中，用來控制排風扇啟停。

確定安裝位置和尺寸及相應的供電電源后，尋找采購相應尺寸及電壓等級的排風電機，選擇采購相應型號的空氣開關和接觸器作為排風電機的空開和接觸器。準備相應的電纜，確定電機供電電纜在機艙內的走向，電纜固定位置，防止風機運行中電纜摩擦導致電纜漏電及工作人員在塔上工作時發(fā)生觸電危險。排風電機及外購件、機加件到貨后應檢驗，包括數(shù)量，規(guī)格，外觀等。

3安全工作

出于安全方面考慮，為防止排風扇在極端情況下風扇扇葉掉落后進入滑環(huán)室造成短路的極端事故，在排風扇前段放置防護網(wǎng)進行隔離，確保滑環(huán)室安全。

為防止機艙外流動的沙塵及其他物品順排風管套進入到發(fā)電機滑環(huán)室內在機艙下部與排風管套連接處加裝一定密度的防護隔離網(wǎng)

滑環(huán)室下部蓋板打孔時要確定好排風管套的安裝位置，便于風扇運行后能夠將碳粉順排風管套排出，確定好排風管套的安裝方式，防止風機長期運行后螺栓掉落進滑環(huán)室導致滑環(huán)室內產生電氣短路問題，影響風機安全運行。

選擇滑環(huán)室排風扇電機的空氣開關時要根據(jù)電機的容量進行匹配，確保在供電回路中發(fā)生短路時空氣開關能夠快速斷開，保護供電回路。選擇供電電源是要合理計算回路容量，保證排風扇能夠長期穩(wěn)定工作。

選擇滑環(huán)室排風扇電機供電電纜時要按著電機容量選擇合格的電纜。

人員登塔工作時要按規(guī)程規(guī)定要求，穿戴好安全防護用具，戴好安全帽、穿防護鞋，戴手套，在填好安全措施票后才能開始工作。

在確定好安裝位置打孔時人員應規(guī)范使用工器具。

所需工具統(tǒng)計

10、17、19、22、24呆扳手、10寸活動扳手、內六角扳手一套、十字、一字螺絲刀，萬用表、絕緣膠帶、扎帶數(shù)條、，吊箱、吊帶、對講機、手電鉆、鉆孔機。

4技改安裝工作

4.1用風機內置小吊車將技改安裝設備及工具吊至風電機組機艙內。

4.2拆下原有的發(fā)電機滑環(huán)室的外側蓋板及下側蓋板。

4.3根據(jù)需要對發(fā)電機滑環(huán)室下側蓋板進行加工打孔，連接排風管套上部后固定好發(fā)電機滑環(huán)室下部蓋板，在機艙下部打孔后連接排風管套下部，同時安裝上防護隔離網(wǎng)。

4.4在機艙控制柜內安裝排風扇電機空氣開關和電機供電接觸器及連接好控纜和電纜，按確定好的位置固定好電纜。

4.5將原發(fā)電機滑環(huán)室的外側蓋板更換為加工制作的滑環(huán)室蓋板，并在新蓋板上安裝技改的排風電機，安裝防護隔離網(wǎng)，在電機連接好后準備接線，接線時注意電機接線方式。

5調試工作

5.1測試齒輪油泵工作后，檢查滑環(huán)室排風電機是否能夠正常運行。

5.2檢查排風電機的接線線序，確認風扇轉動方向，確保風扇轉動后碳粉能后被吹到排風管套內排出。

5.3檢查在風機靜止狀態(tài)下防護網(wǎng)的隔離作用，是否能屏蔽掉機艙外部一定體積的灰塵。

5.4測試滑環(huán)室風扇電機，觀察供電回路內電纜，接觸器，空開運行情況，確保風扇電機能夠長期穩(wěn)定運行。

6結論：

風力發(fā)電機集電環(huán)是整個風機系統(tǒng)中非常關鍵的部件，其精密度、可靠性及工作壽命直接影響到風力發(fā)電系統(tǒng)的性能，且該類型集電環(huán)屬于國外產品，價格較為昂貴，通過將該類型1.5MW風機風力發(fā)電機組的滑環(huán)室技改后，有效降低了滑環(huán)室內碳粉的存集，同時使得滑環(huán)室內空氣得以流通，降低了滑環(huán)室內的溫度，提高了滑環(huán)的利用時間，能夠降低風電場的運維成本，減少了風力發(fā)電機組電網(wǎng)類故障的發(fā)生，提高了風機的利用率，保障了風機安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

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[2]金宇清，趙澤，鞠平，吳峰.雙饋感應風力發(fā)電機的參數(shù)辨識分析[J].高電壓技術.2011（07）.