王有發(fā)

摘 要：針對風力發(fā)電機組變流系統(tǒng)網(wǎng)側濾波電容進行分析，從網(wǎng)側濾波電容的安裝、控制和內部結構方面進行研究，提出需要通過改良安裝工藝、更換網(wǎng)側濾波電容型號來解決變流系統(tǒng)故障根源問題。

關鍵詞：風力發(fā)電機組；變流系統(tǒng)；濾波電容；控制器

中圖分類號：TM315 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.115

北京京能新能源有限公司旗桿風電場（以下簡稱“旗桿風電場”）位于內蒙古赤峰市翁牛特旗境內，一期的裝機容量為49.5 MW，安裝新疆金風科技股份有限公司生產(chǎn)的GW87/1500直驅永磁風電機組33臺，于2012-03-16全部并網(wǎng)發(fā)電。風電場并網(wǎng)運行近1年時間，機組常報變流系統(tǒng)故障，降低了風機的可利用率，給風電場造成了一定的經(jīng)濟損失。

變流器采用了IGBT整流的方式把發(fā)電機發(fā)出的電整流變?yōu)橹绷麟姡ㄟ^網(wǎng)側逆變模塊把直流電變成工頻交流電并入電網(wǎng)。

網(wǎng)側和發(fā)電機側各有獨立的控制器，以網(wǎng)側控制器為主控制器，其他控制器為子控制器。如果機組發(fā)生了變流系統(tǒng)故障，將造成風機停機，減少風電場的經(jīng)濟效益，因此，風電場要對此故障進行分析和解決。

1 變流系統(tǒng)工作原理

變流器工作原理如圖1所示，1U1為網(wǎng)側逆變功率模塊，2U1和3U1為發(fā)電機側整流功率模塊，4U1為制動功率模塊。

網(wǎng)側逆變功率模塊1U1的作用是將直流母線上的電能轉換成為電網(wǎng)能夠接受的形式，并傳送到電網(wǎng)上；而發(fā)電機側整流功率模塊2U1和3U1則是將發(fā)電機發(fā)出的電能轉換成為直流電能傳送到直流母線上；制動功率模塊4U1則是在某種原因使得直流母線上的電能無法正常向電網(wǎng)傳遞或直流母線電壓過高時，將多余的電能在電阻4R1和5R1上通過發(fā)熱消耗掉，以免直流母線電壓過高造成器件的損壞。

2 故障情況

2.1 故障統(tǒng)計

為全面了解2012年度金風1.5 MW風電機組變流系統(tǒng)故障現(xiàn)狀，從后臺監(jiān)控SCADA數(shù)據(jù)庫中調取了2012-03—12變流

系統(tǒng)故障相關數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)可以得出，2012-03—12風電機組變流系統(tǒng)故障共發(fā)生29次，月平均2.9次，相對故障率較高。其中，“網(wǎng)側濾波電容故障”和“溫度低”特別突出，冬季故障率比夏季故障率高很多。

2.2 故障分析處理

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)側濾波大電容額定電壓為780 V，額定容量為68 μF，每相三個并聯(lián)按角形連接。網(wǎng)側噪聲小電容額定電壓為400 V，額定容量為9 μF，每相一個按星形連接。網(wǎng)側濾波大電容額定電壓低，容易損壞，導致變流器故障。

現(xiàn)有變流器分為網(wǎng)側變流器1U1，機側變流器2U1、3U1，分別安裝在三個柜子當中，其中，1U1所在的柜子是主控柜，集中控制1U1、2U1、3U1。主控柜中配有一臺風機，配合冷卻水的溫度來平衡柜內溫度，其他兩個柜子中無任何加熱裝置。我風電場地處內蒙古西部，冬季平均氣溫-26.7 ℃，最低氣溫可達到-35.6 ℃。在低溫情況下，三個變流柜內的溫度與環(huán)境溫度一樣，變流器無法在低氣溫狀態(tài)下正常工作，因此冬季變流器的故障率較高。

由于水冷系統(tǒng)缺水、漏水等原因，造成變流器不能得到及時散熱，從而使風機產(chǎn)生故障。另外，電網(wǎng)波動時會影響變流器的正常工作。

2.3 故障反饋出的問題及改進方法

經(jīng)過現(xiàn)場調查、分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)側濾波電容器額定電壓選擇存在缺陷，為此，我場及時聯(lián)系廠家技術人員，要求重新設計網(wǎng)側濾波電容器，從而解決該故障問題。

重新選用電容器，現(xiàn)用的為網(wǎng)側濾波大電容額定電壓780 V、額定容量68 μF，每相三個并聯(lián)按角形連接；網(wǎng)側噪聲小電容額定電壓400 V、額定容量9 μF，每相一個按星形連接。經(jīng)過技術論證，重新選用的電容器為網(wǎng)側濾波大電容額定電壓850 V、額定容量68 μF，每相三個并聯(lián)按角形連接；網(wǎng)側噪聲小電容額定電壓575 V、額定容量4.7 μF，每相兩個并聯(lián)按星形連接。

3 結束語

通過對風力發(fā)電機組變流系統(tǒng)網(wǎng)側電容問題進行分析，得出變流系統(tǒng)故障主要是由網(wǎng)側濾波電容器額定電壓選擇存在缺陷造成的。變流系統(tǒng)決定著風電機組的正常并網(wǎng)，是風電機組的核心部件。只有保障變流器的正常、穩(wěn)定工作，風電機組才能源源不斷地發(fā)出電能，為風電場創(chuàng)造經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]吳努斌，蹇浪.大功率風機變流器冷卻系統(tǒng)的計算與應用[J].電子質量，2012（03）.

〔編輯：王霞〕