楊兵兵

（華潤固本風電場，遼寧　阜新　123000）

2.5MW風力發(fā)電機震動問題探討

楊兵兵

（華潤固本風電場，遼寧阜新123000）

摘要：新疆某2.5MW機組在調(diào)試完成后運行一段時間發(fā)現(xiàn)機組有震動現(xiàn)象，震動同時機組報出故障，通過故障現(xiàn)象分析主控和變流故障文件，對故障點逐步排查，最后找出引起此故障的原因，并對故障原因和相關(guān)故障做深入分析。

關(guān)鍵詞：扭矩比較；震動；DUSB25排線

1　機組配置

106/2500kw變槳變流高瀾水冷

2　故障描述

新疆某2.5MW機組進行動態(tài)調(diào)試工作，調(diào)試完成后啟動風機，機組并網(wǎng)正常，未報出任何故障，運行一段時間后，在中控的故障歷史中發(fā)現(xiàn)機組不定期報出機艙加速度超限故障，和扭矩比較故障，但業(yè)主通過中控遠程將故障復位，現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)后立即去機組觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)機組在運行過程中有震動現(xiàn)象，在機組觀察時發(fā)現(xiàn)震動是由于扭矩突然跳變導致的，震動的同時會報出扭矩比較故障，不論功率大?。?00KW-2000KW不定），還是運行時間的長短，故障會不定時的報出（最短時間20分鐘左右，最長時間3～4個小時左右），同時伴隨著機組震動，震動時，感覺發(fā)電機有間歇下墜狀態(tài)，機組運行穩(wěn)定性比較差。

3　處理過程

當機組發(fā)生震動時，首先排查的是機組的機械問題，塔筒力矩是否打好，震動是不是由偏航引起的，葉片零刻度是否對好，等等?，F(xiàn)場人員逐一對以上機組內(nèi)的機械原因可能導致的機組震動進行排查，確認上述沒有任何問題。在排除了機械問題后，根據(jù)故障現(xiàn)象，現(xiàn)場人員把故障點縮小在了變流器主柜的機側(cè)模塊和相關(guān)控制器件上面，通過機組震動時的故障文件可以分析出震動是由于主柜機側(cè)反饋的扭矩突然跳變導致的，這剛好符合現(xiàn)場人員確定的故障范圍，由于在故障范圍內(nèi)的機側(cè)的相關(guān)硬件較多，所以現(xiàn)場人員采用分步式方法進行逐一排除。首先對機側(cè)的控制器cpu板進行測試，方法是將主柜和從柜的機側(cè)cpu板進行對換，通過測試cpu，在測試過程中，機組同樣報出扭矩比較故障，查看主控故障文件，發(fā)現(xiàn)還是主柜機側(cè)的扭矩異常，此時可以排除是cpu的問題。隨后現(xiàn)場人員將測試的重點目標放在了機側(cè)功率模塊上，自主變流的功率模塊分左模塊和右模塊，在小功率條件下通過更改驅(qū)動板上的DUSB25接線可以實現(xiàn)單模塊運行，如果是其中的一個模塊有問題，就可以通過排除法找出故障點。隨即進行單模塊的運行測試，首先是左模塊測試，在開始測試時（200kw），沒有發(fā)現(xiàn)異常，當功率升到300kw左右時運行15分鐘后，明顯感覺到機組震動，機組馬上報出扭矩比較故障，故障現(xiàn)象和開始時一樣也是變流器主柜的扭矩出現(xiàn)了較大幅度的波動。

隨后對右模塊進行單模塊運行測試，機組在1000KW以下穩(wěn)定運行了12個小時，沒有報出任何故障，所以判斷問題集中在左模塊及其連接的硬件上，和左模塊有關(guān)系的有功率模塊本體、驅(qū)動板、控制板、DUSB25排線，第一次測試時已經(jīng)將控制板排除，這樣就把故障點就縮小在剩下3個器件上面，由于功率模塊本體更換難度較大，所以現(xiàn)場人員決定首先排除驅(qū)動板和DUSB25排線。首先對DUSB排線進行測試，現(xiàn)場人員將DUSB25排線直接從左功率模塊置換到右功率模塊，右模塊單獨運行進行測試，機組功率在300kw時運行了20分鐘左右，扭矩比較故障報出，機組出現(xiàn)同樣的震動，通過變流后臺軟件的錄播數(shù)據(jù)來看，發(fā)現(xiàn)主柜機側(cè)扭矩出現(xiàn)波動。

之前對右模塊單獨運行測試時，機組可以穩(wěn)定運行12小時，未報出故障，將左模塊的DUSB25排線更換到右模塊后，右模塊單獨運行20分鐘左右報出故障，此時可以判斷，機組震動和DUSB25排線有直接關(guān)系?，F(xiàn)場人員將DUSB25排線更換后，風機穩(wěn)定運行，未報出同樣的故障，至此可以判斷機組由于變流器主柜機側(cè)扭矩較大幅度的跳變導致的機組震動是因為機側(cè)模塊驅(qū)動板和控制板之間通訊的DUSB25排線引起的。

4　結(jié)論

在更換了DUSB25排線后，機組在大小功率下穩(wěn)定運行一周的時間，未報出任何故障，由此可以判斷是變流主柜2U3控制器和驅(qū)動板連接的DUSB25排線有異常，造成機側(cè)電流、驅(qū)動等信號傳輸不穩(wěn)定而導致的機組震動。

5　原因分析

2.5MW自助變流器控制系統(tǒng)對機側(cè)和網(wǎng)側(cè)功率模塊進行分布式控制，通過SAD板（并連扳）可以實現(xiàn)多個模塊的并聯(lián)，SAD板再通過DUSB25排線將信號傳給控制器（cpu），同時將控制器發(fā)出的控制信號傳給功率模塊

控制器是自主變流器的核心裝置之一，在實現(xiàn)將風能轉(zhuǎn)換為電能并輸送到電網(wǎng)上的過程中發(fā)揮著重要作用。控制器實現(xiàn)的主要功能有：將發(fā)電機發(fā)出的變頻變壓的交流電轉(zhuǎn)換為恒定的直流；將直流轉(zhuǎn)換為和電網(wǎng)同頻同幅值的交流電輸送到電網(wǎng)上；對一次系統(tǒng)的發(fā)電機輸出短路/過流、逆變器輸出短路/過流/過壓等做適當?shù)谋Ｗo；與外部設備如風機控制系統(tǒng)等進行信息交互等。通俗來說，控制器的作用就是接收輸入信號，輸出控制和保護信號。輸入信號分為模擬信號和數(shù)字信號：模擬信號包括三相電壓信號、溫度傳感器PT100信號、英飛凌模塊輸出的三相電流信號、直流母排電壓信號、IGBT節(jié)點溫度信號；數(shù)字信號包括外部斷路器狀態(tài)、熔斷器輔助節(jié)點信號、英飛凌模塊輸出的故障狀態(tài)信號。輸出信號包括繼電器開關(guān)節(jié)點信號、控制英飛凌功率模塊的PWM調(diào)制信號。

通過上述對變流器控制系統(tǒng)的介紹，再根據(jù)項目某機組的故障現(xiàn)象，可以判斷是機側(cè)控制器通過SAD板給機側(cè)模塊輸出控制信號時，信號在傳輸過程中發(fā)生跳變而導致機組的震動。但是整個回路所有器件的損壞都有可能導致信號跳變，在排除故障過程中通過排除法最后確定是控制器和SAD板連接的DUSB25排線的問題導致扭矩信號的跳變而導致機組震動，更換后故障消除。

6　經(jīng)驗總結(jié)

通過此次故障，尤其是機組扭矩比較故障和機組震動，首先要把這2個問題分別來分析，查看這兩個問題是否有共性，是否在同樣的條件下，會同時的出現(xiàn)，確定是一個問題還是兩個問題，確定之后再通過現(xiàn)象和故障文件進行分析，這樣有助于判斷故障點，提高處理故障的效率。如果是在小功率段，機組震動，且扭矩是個秒級內(nèi)的跳動，那么重點查看機側(cè)功率模塊及其附件是否有問題了，小功率下可通過單模塊單獨運行可以進行測試，有條件的現(xiàn)場可以采取示波器的儀器來更深度的檢查。

新疆地區(qū)2.5MW機組較多，尤其是自助變流以后會大批量使用，在批量化生產(chǎn)和長途運輸?shù)那闆r下很難保障到現(xiàn)場的元器件不會出問題，希望機組震動問題的處理過程，能給后面的2.5MW自主變流的項目提供一個參考，在遇到同類型的問題時有個思路上的幫助。