探究風電場電氣設備中風力發電機的運行維護的措施

李 莉

（大荔西北水電新能源有限公司）

0 引言

風電場電氣設備中風力發電機的運行維護，是保證風電場電氣設備正常運行，風能資源高效應用的重要措施。隨著傳統能源壓力的增加，風能開發應用研究力度不斷加大，特別是新能源技術迅速發展背景下，風力發電得到廣泛應用。風力發電的實現需要風電場電氣設備的支持，借助風力發電技術，協調傳統能源應用與生態環境保護的矛盾，平衡能源供需結構等。風力發電機作為風電場電氣設備運行基本支撐，運行維護能夠有效延長發電機運行壽命，為風電場電氣設備應用價值的發揮與風力發電技術發展提供助力。

1 風電場風力發電機運行特點分析

風力發電機運行維護工作的開展，必須對其運行特點詳細了解，認識到風力發電機對風電場電氣設備運行的重要性，掌握其基本組成的條件下，對風力發電機運行維護策略有效優化。風電場采集的風能，必須經過專業轉化，得到機械能、電能才能應用，風力發電機是轉化的主要載體。圖1為風力發電機組成示意圖，結合圖1對風力發電機有更準確的認識。

圖1 風力發電機組成示意圖

風力發電機在風電場中的應用，因為風電場的框架設計特殊，受影響因素較多，所以風力發電機運行期間不可避免會受到影響。加上風電場位置多為偏遠郊區，涉及機組設備基數大，人為操作失誤等，都會對風力發電機運行造成影響，一旦風力發電機出現問題，必然會波及風力發電效率，為風電場電氣設備運行帶來一系列問題。正因如此，必須加大對風力發電機運行維護力度，精準定位運行故障并解決，科學排除風力發電機運行風險，提高運行穩定性［1］。不僅如此，風力發電機的有效維護，在很大程度上延長各組件運行壽命，增強運行技能。風力發電機在風電場中的應用，具有成本低、運行穩定、效率高等優勢，因此積極優化風力發電機運行維護策略，夯實風電場電氣設備運行基礎。

2 風力發電機運行故障與維護措施

2.1 葉片故障的維護處理

根據對風力發電機組成分析可以發現，葉片是風力發電機的重要組成。風力發電機正常運行期間，風能為葉片提供動力，加上周圍風環境不斷變化，增加了葉片受損風險。葉片結構松動是葉片常見故障之一，若不能及時處理，逐漸演變為裂縫，惡劣天氣葉片內部被雨水侵蝕，影響到葉片的結構安全與平衡性。此外因為風電場的選址均為風能資源豐富區域，儲備風能資源過程中，葉片受到強風的影響，會出現斷裂情況，加上風沙、冰凍及工藝缺陷等，葉片還會出現腐蝕、脫漆情況。葉片故障若得不到及時解決，必然會增加葉片變形、結構開裂風險，甚至出現槳距失控。

葉片故障的維護處理，首先對葉片外觀進行全方面檢查，針對葉片最大弦長、后緣、梁帽、前緣、葉尖等保證無任何異常。其次是檢查葉片內部，具體包括后緣、吸力側、壓力側、殼體鋪層、夾心材料、后緣腹板、前緣腹板、前緣、主梁帽等。再次是應用無損探傷技術，記錄與分析檢測傳輸信號具體情況，特別是可變頻率，繼而對葉片狀態進行判斷，迅速定位葉片缺陷位置［2］。最后是為提高葉片維護水平，對葉片損壞與故障等準確預測，積極安裝振動傳感器，保證機艙振動信號能夠得到及時準確采集，以此去提高葉片故障診斷效率。

2.2 變流器故障的維護處理

變流器故障的維護處理，必須明確變流器維護項目及維護間隔。柜體檢查、線纜檢查的維護間隔時間為12個月；冷卻系統檢查、功率單元檢查、控制系統檢查的維護間隔為6個月。本文主要選擇雙饋變流器展開故障維護處理研究，圖2為雙饋變流器運行原理示意圖，結合圖2對雙饋變流器運行與故障維護處理進行深層次分析。

圖2 雙饋變流器運行原理示意圖

變流器機組分布中，并網柜、控制柜、功率柜是基本組成，由電網提供動力，機側變流器、網側變流器的作用下，變流器實現全功率運行。變流器運行中，常見故障分三方面，其一是外圍故障；其二是網側故障；其三是機側故障。

2.2.1 外圍故障的維護處理

變流器外圍故障中，需根據故障具體情況采取對應處理方法。若變流器的主斷路器閉合異常，技術人員需及時檢查斷路器狀態，尤其是儲能機構運行是否正常。在確認斷路器斷開狀態下，檢查反饋信號插接牢固性，面對損壞嚴重的部件及時更換。變流器若出現電感過熱故障，首先應用紅外線測溫儀，對電感表面溫度進行測量，并檢查電感風扇工作狀態；其次是對電感阻值狀態進行測量，定位故障點并及時解決。通訊中斷故障的檢查與處理，第一檢查主控通訊線纜的狀態，確定表面是否存在損傷；第二檢查通信接頭插接牢固性。

2.2.2 網側故障的維護處理

網側常見故障主要體現在三方面，其一是A相、B相、C相模塊過流故障，處理方法是首先對網側模塊損傷情況進行檢查，其次是借助后臺軟件對過流現象確認，最后是對過流保護參數設置檢查，確定其符合變流器運行設定標準。其二是母線預充電出現超時、過壓或者是欠壓的情況，對于該故障的處理，首先是檢測直流母線電壓實際值，其次是針對性檢測預充電接觸器動作，確定其是否正常，最后是對充電電壓保護參數進行檢查。其三是主熔斷器斷開故障，其處理方法主要是對熔斷器反饋信號進行檢查，確定是否存在異常情況，同時還要檢查熔斷器通斷性，確定是否需要更換。

2.2.3 機側故障的維護處理

機側故障維護處理中，針對IGBT過流故障，第一檢查其驅動板指示燈，確定是否處于點亮狀態；第二是檢測機側驅動板，判斷有無損壞，若存在損壞判斷是否達到更換標準，確保驅動板更換及時；第三是檢測IGBT是否損壞，確保模組更換及時。針對運行欠速與超速故障，第一檢查編碼器接線情況，確保其無松動，第二檢查電機編碼器，若安裝松動及時處理。針對并網接觸器異常斷開故障，首先需檢查并網接觸器的反饋觸點，其次檢查接觸器線圈是否正常。

根據上述對變流器常見故障及處理方法的分析，對變流器檢查維修養護重點進行提煉，著重體現在兩方面，具體如下：

電氣檢查：檢查電纜連接情況、UPS電源、接地情況、防雷器件、濾波單元。

功率單元檢查：檢查散熱器功率、電抗器功率、斷路器功率、功率單元波動。

2.3 偏航變槳減速機故障的維護處理

偏航變槳減速機故障的出現，同樣會威脅到風力發電機的正常運行。工作人員日常維護中，必須注意做好油脂泄漏檢查，并定期更換油脂，面對減速機出現的異響或振動及時檢查處理。以下對偏航變槳減速機常見故障及處理方法進行了整理，為工作人員提高故障處理效率與維護水平提供參考。

2.3.1 油封漏油故障現象

根據現場實況分析出現該現象的原因，若油封損壞原因導致，立即更換油封；若為潤滑油添加過多導致，立即按照油標中線位置放出多余潤滑油。

2.3.2 透氣帽漏油故障現象

如果引發這一現象的原因是由于潤滑油添加過量，應立即按照油標中線位置放出多余潤滑油；如果引發這一現象的原因是透氣帽質量問題，需立即更換透氣帽。

2.3.3 齒輪箱振動異響

齒輪箱振動異響的出現，主要原因為設備內部故障。工作人員需根據故障實況，及時拆箱檢查，鎖定損壞零部件及時更換。

2.3.4 電機通電但齒輪箱不運行故障

減速機在實際應用中，還存在電機已經通電，但是齒輪箱卻不運行。這一問題出現的原因主要集中于三方面，其一是電機安裝不正確，需重新檢查與安裝；其二是制動器始終為抱緊狀態，雖然電機通電，但是這一狀態并未變化，這種情況下就需要對制動器手柄適當調整；其三是內部故障引起，解決措施為更換新電機。

2.3.5 齒輪箱反轉與轉動卡死故障

齒輪箱反轉故障的出現，電機電源線接錯、電機內部相序錯誤均為重要原因，工作人員需對電機接線進行調整，并及時與電機廠家取得聯系，針對電機內部相序錯誤加以解決。齒輪箱轉動期間，會出現突然卡死的情況，引發這一故障的主要原因為內部故障，要求工作人員進行拆箱檢查，并及時更換損壞零件。

2.4 設備發電機故障的維護處理

風力發電機故障處理與維護，發電機是設備運行基本動力源，發電機主要包括空氣冷卻器、電機定子、電機轉子、集電滑環等組成。發電機運行中，繞組溫度異常、絕緣損壞、軸承損壞、振動異常等均為常見故障，對于這些故障的解決與預防，需要提出針對性解決措施。

2.4.1 做好發電機機構檢查

仔細檢查發電機外觀，確定是否存在磨損或異常，觀察發電機結構運行狀態，特別是振動頻率與運行聲響。

2.4.2 加大接線檢查力度

發電機運行中，涉及動力電纜、信號電纜的連接，若發電機運行出現故障，及時展開接線檢查，保證所有電纜連接檢查仔細、到位。

2.4.3 定轉子與集電滑環檢查

定轉子檢查中，重點在于定子絕緣狀態、轉子絕緣狀態的判斷，還需要檢查接地碳刷，以此確定故障定位是否為定轉子組成。集電滑環檢查中，主要針對滑環本體狀態檢查，監控信號波動情況，還包括主碳刷性能。

2.4.4 潤滑系統的檢查

潤滑系統同樣是發電機故障維護檢查的重要組成，潤滑系統檢查中，潤滑油位、潤滑泵試運行、廢油清理均為重點項。與此同時，還要兼顧冷卻系統的全面檢查，對風扇試運行狀態進行記錄，檢查冷卻系統的散熱管與導風筒等，在此基礎上，迅速定位發電機故障位置，以最快速度解決發電機故障，為設備正常運行提供支持。

3 結束語

綜上所述，通過對風電場電氣設備中的風力發電機運行維護研究，對風力發電機有更準確的認識。風力發電機運行故障的出現，必然會威脅到設備正常運行。針對其中的葉片故障、變流器故障、偏航變槳減速機故障、發電機故障等，客觀分析故障出現原因，制定針對性解決處理與維護方案，借此達到提高風力發電機故障解決效率與運行維護水平的目的。