风电电气运行中故障原因及应对措施

【摘要】近年来我国的风力电器的使用越来越广泛，就是因为风力电器越来越多的给我们带来许许多多的便利，让我们的国家社会从中看到了良好的发展前景。我们都在希望风力电器的技术发展能够跟上国家经济发展的步伐，能够快速的获得长远的进步。本文就风力电器的系统的主要组成，做了一个简要的介绍，也就风力系统设备常见的故障和主要设备故障的诊断方法和主要设备的维修方法做了简要的介绍。

【关键词】风力电器；故障，应对措施

中图分类号：TM5文献标识码： A

一、前言

风力发电是我国目前正在研究的新能源，它是一项非常清洁的能源。但是它在运行的过程中会出现一些故障，那么为了能够让风力发电得到很好的养护和发展，本文就风力发电的运行中的故障的原因和应对措施做一些相对简单的剖析。详情请看下文的详细描述。

二、风电电气系统组成

1、发电机。按类型分为同步和异步发电机；励磁和永磁发电机；直流和交流发电机。按运行方式又分为内转子和外转子。现有国产离网型风力发电机多采用同步三相永磁式交流发电机，而且是直接驱动的低转速、内转子运行方式。这种发电机为永磁体转子，无励磁电流损耗，它比同容量电励磁发电机效率高、重量轻、体积小、制造工艺简便、无输电滑环，运转时安全可靠，容易实现免维护运行。它的缺点是电压调节性能差。

一种爪极无刷自励磁交流发电机，具备励磁电流自动调节功能。在为独立运行的小型风力发电机配套时，可以有效的避免因风速变化，发电机转速变化而引起的端电压波动，使发电机的电压和电流输出保持平稳

2、控制器。功率容量几千瓦的离网型风电系统常配置简易的控制器。它包括三相全桥整流、电压限制、分流卸载电阻箱、对蓄电池充电时的充放保护和容量10kVA以下逆变电源。逆变电源输出的交流电波形分正弦波和方波，感性负载宜采用正弦波形的逆变电源。

电系统对配套控制系统的基本要求如下：（一）整流器件的耐电压、耐电流的高限值要有充足的裕度，推荐3倍以上；（二）向蓄电池充电的控制系统，以充电电流为主控元素，控制蓄电池的均充、浮充转换，以均充电流、浮充电压、充电时间作为控制条件，按蓄电池的充电、放电技术规范进行充、放电；（三）向逆变器供电的控制系统应满足逆变电源所需直流电压和容量的要求；（四）卸荷分流要兼容电压调控分流和防止风力机超转速加载两项控制；（五）检测风力机转速、输出电压、输出电流、机组振动等状态超过限定值或允许范围时，控制系统自动给风力机加载，同时实施制动；（六）应具备短路、直流电压“+”、“-”反接、蓄电池过放电、防雷击等安全保护功能。

3、蓄电池组风能是随机性的能源，高峰和低谷落差甚大，且具有间歇性，极不稳定。为有效地利用风能必须配备蓄能装置。当前风力发电系统可选择的蓄能方式有：蓄电池蓄能、飞轮蓄能、提水蓄能、压缩空气蓄能、电解水制氢蓄能等几种。离网风力发电系统广泛采用蓄电池作为蓄能装置。蓄电池的作用是当风力强劲、风力机发电量大，或用电负荷少时，将电能存入蓄电池；当风力较弱，或用电负荷较大时，蓄电池中的电能向负荷供电，以补充风电的不足，保持风力发电系统持续稳定供电的运行状态。

三、常见故障和机理分析

风电机组多安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，常年经受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击和酷暑严寒极端温差的影响，从而导致其故障频发。可见，电气系统是机组中最常发生故障的部件，其次是传感器和叶片、变桨装置。以下仅分析几种常见的主要故障。

1、齿轮箱故障

齿轮箱是升速型风电机的重要组成部件，其作用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。根据风轮和发电机的特点，机组的质量、刚度以及传动轴的耦合、等情况，齿轮箱在使用过程中将承受静态和动态载荷，从而可能产生各种类型的故障。由于制造安装、操作维护、、承载大小等方面的条件不同，故障发生的时间和程度有很大差异。

2、电气系统故障

风电机组的电气系统通过变频器等电气设备与电网连接，向电网输送电能，同时控制电能参数。现代设计通过变频器等电气设备来控制功率和频率，实现风电机组的软并网。在大功率并网型风力发电系统中，双馈型电机转子侧变频调速恒频发电系统性价比较高，近年来被广泛应用。电气系统部件较多，故障种类也较多，主要有短路、过电流、过载、过电压、欠电压、过温、接地、无法启动变频器等故障。

3、发电机故障

发电机的作用将旋转的机械能转化为电能，其型式较多，目前国内外采用最多的是双馈式异步发电机。风机中最容易发生故障的部件是轴承、定子和转子。定子和转子故障主要包括匝间绕组开路、单个或多个绕组短路、定子绕组连接异常、转子导条和端环断裂（笼型转子）、静态或动态气隙偏心等。异步电机出现故障时可能出现以下现象：内部电气不对称，气隙磁通和相电流谐波分量增加，转矩波动增强、均值下降，电机损耗增加、效率降低，绕组过热等。

四、常见故障诊断法

1、部件交换法。所谓部件交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷电路板、模块、传感器、继电器、集成电路等替换有疑点的部分，甚至用控制系统中已有的相同类型的部件来直接替换，从而把故障范围缩小到印刷线路板单元或芯片一级某一元件。这实际上也是在验证分析的正确性。

2、接口状态检查法。现代电控系统都将 PLC 集成于其中，而电控系统与 PLC 之间则以一系列接口信号形式以某一特定协议相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入输出 PLC 上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在 LCD、CRT 等人机界面上显示，而所有的接口信号都可以用厂家专用的诊断软件或编程器调出。

3、参数调整法。风力发电机的电控系统的 PLC 及伺服驱动系统都设了许多可以修改的参数，以适应不同的运行工况和功能状态要求。这些参数不仅使电气系统与具体风机相匹配，而且更是使风机各项功能达到最佳化所必需的。

4、快照分析法。现代风力发电机无一例外都设计有计算机自动化控制系统，故障诊断软件的使用非常有效，风机正常运行时各种动态参数和故障前后的参数变化都是被实时记录的，故障事件数据或事故现场状态重放还具有计算机系统特有的不可抵赖性（数据真实）。风机故障数据快照功能给我们维修处理工作带来很大的方便。

五、设备的维修

1、风电设备维修方法： 风力发电机剧烈抖动时有发生，多数是因主要工作部件螺栓松动引起的。若螺栓松动，将松动的螺栓拧紧即可；若定桨距风轮叶片变形，需要卸下修复或更换新叶片，若变桨距风轮出现卡滞，此时应卸下风轮，取下叶片，并用汽油清洗变桨距的滑槽、滑块和弹簧等零件，然后再重新装回原位。

2、在风电设备维修时，风机调向不灵故障的解决方法如下：卸下回转体，清洗后，若没有安装轴承，则需要补装压力轴承，若长期没有保养，使油泥过多或根本没有加油，则需认真清洗后，再涂新黄油即可。

3、在风电设备维修时，异常杂音的排除方法：发现风机运转工作时有异常杂音，应立即停机检查。若紧固件螺丝松动，加好弹簧垫拧紧即可，若风轮与其他部件摩擦，找出故障点，调整或检修排除。若不属以上原因，则异常杂音可能出在发电机前，后轴承部位，此时应打开发电机前，后轴承盖，检查轴承，对轴承部件清洗或更换新轴承，并加好黄油，将发电机前、后轴承盖装回原位即可。

六、结束语

综上所述，我们发现在疯癫电器运行中存在着很多的原因会导致故障的发生，那么为了减少这些故障的放生，在文中我做了相对简单的介绍，希望能够让大家了解和注意。风带电气运行中，除了上文我所介绍的还有一些问题是我没有提到的，它们也是非常重要的，希望能够引起我们在以后的工作中的注意。非常感谢大家的阅读。

参考文献

[1]《风力发电机组原理与应用》机械工业出版社 2011年6月 姚兴佳 宋俊编著

[2]王运金.电厂电气设备故障分析及管理[J]. 科技传播. 2010(07)

[3]高向东,孙兆凤.浅析发电机组异常振动的原因及解决办法[J]. 黑龙江科技信息. 2009(24)