高振宇 穆帥

（江蘇龍源風(fēng)力發(fā)電有限公司，江蘇南通 226000）

GE風(fēng)機1.5WM ESS變槳系統(tǒng)常見故障淺析及應(yīng)對措施

高振宇 穆帥

（江蘇龍源風(fēng)力發(fā)電有限公司，江蘇南通 226000）

變槳控制系統(tǒng)是變速恒頻風(fēng)電機組的重要組成部分，變槳系統(tǒng)故障繁多不僅嚴(yán)重影響風(fēng)電機組的發(fā)電量而且嚴(yán)重威脅風(fēng)電機組安全穩(wěn)定運行。本文通過介紹GE風(fēng)機ESS變槳系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，變槳控制系統(tǒng)邏輯動作原理為風(fēng)機故障處理提供思路，同時總結(jié)風(fēng)電機組檢修當(dāng)中的實際經(jīng)驗，提出了相應(yīng)的措施，確保風(fēng)電機組長期安全穩(wěn)定運行。

變槳系統(tǒng) 故障 檢修 預(yù)防措施

本文介紹的是GE1.5WM ESS變槳系統(tǒng)，通過變槳系統(tǒng)控制原理介紹、常見運行故障分析，有針對性的提出相應(yīng)的解決措施，實現(xiàn)風(fēng)電機組穩(wěn)定可靠運行。

1　GE1.5MW 風(fēng)機ESS變槳系統(tǒng)簡介

1.1變槳系統(tǒng)的組成

變槳系統(tǒng)包括一個中央柜，3個軸柜及其電池柜，3個變槳電機。中央柜主要接受主控指令，發(fā)送指令、將滑環(huán)傳輸?shù)墓╇姺峙渲粮鱾€軸柜同時接收軸柜的反饋信息，主要包括AEPC板、交換機等主要部件。軸柜包含電機控制和保護電路、接收變槳電機位置反饋和調(diào)節(jié)電機速度，主要包括變壓器、藍(lán)盒子（Power converter）、AEPA板、接觸器等主要部件。電池柜在急停變槳模式下給電機供電，保證機組安全停機，同時在吊裝過程中組裝葉輪時也起重要作用，主要包括電池和充電板。

1.2變槳啟動和運行內(nèi)部動作邏輯簡介

（1）當(dāng)外界環(huán)境溫度低于5℃時，外部供電正常，滑環(huán)至輪轂的24V電源經(jīng)AEPC板提供給AEPA板內(nèi)部的溫控單元，溫度單元激活加熱器繼電器K8，K9，K10，加熱器開始工作，溫度升高到10℃后，加熱器停止工作，24V供電繼電器K6被激活，AEPA板和AEPC板24V供電回路得電，同時藍(lán)盒子（變槳變頻器）開始預(yù)充電，電壓達(dá)90V左右?；h(huán)至輪轂的安全鏈供電、主接觸器供電正常，AEPA板內(nèi)部安全鏈繼電器K1，主接觸器吸合繼電器K4得電，藍(lán)盒子使能繼電器K3得電，繼而K21接觸器吸合，電機運行回路處于閉合狀態(tài)。

（2）主控發(fā)出角度命令后，輪轂中央柜AEPC板發(fā)出信號至AEPA板驅(qū)動剎車打開（首先在150ms內(nèi)提供60V電壓，然后在5s內(nèi)降至40v，最后剎車釋放電壓保持在20V，剎車打開。），AEPA板發(fā)出24V enable信號至藍(lán)盒子，藍(lán)盒子發(fā)出確認(rèn)信號反饋至AEPA板，藍(lán)盒子被激活，K23線圈兩端產(chǎn)生15V壓降其觸點動作，同時藍(lán)盒子將回路診斷信息通過RS-485通訊回路反饋至AEPA板。之后，AEPA板發(fā)送4-20mA的扭矩參考值給藍(lán)盒子，藍(lán)盒子通過直流斬波電路來調(diào)節(jié)電機的直流電流，從而達(dá)到控制其轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動電機運行，電機編碼器將電機位置及速度反饋至AEPA板。

2　變槳系統(tǒng)常見故障分析及應(yīng)對措施

變槳控制系統(tǒng)故障率一直居高不下，據(jù)不完全統(tǒng)計，變槳系統(tǒng)故障占風(fēng)電機組故障的50%以上，嚴(yán)重威脅機組安全穩(wěn)定運行?，F(xiàn)對風(fēng)電機組的常見故障進(jìn)行簡要分析并提出相應(yīng)的措施。

2.1電池充電電壓錯誤

原因分析：2014年夏季，江蘇如東地區(qū)風(fēng)場電池充電板在兩個月內(nèi)損壞數(shù)量高達(dá)30余塊，造成了很大的電量損失，究其主要原因由于GE風(fēng)機投運時間已達(dá)6年之久，而變槳蓄電池壽命只有3-5年，由于夏季高溫導(dǎo)致電池失效問題集中爆發(fā)。同時電池充電板設(shè)計有放電回路，但設(shè)計卻有失完善，變槳蓄電池失效時，充電板器件處于高能耗狀態(tài)，時間一長導(dǎo)致充電板元件燒毀。

應(yīng)對措施：1）更換蓄電池組應(yīng)及時做好記錄，待電池到達(dá)壽命期限前進(jìn)行更換。2）定期對蓄電池內(nèi)阻進(jìn)行測試一般內(nèi)阻在12mΩ左右，及時更換內(nèi)阻過大的變槳蓄電池。

2.2變槳閘流管及葉片角度不可靠故障

（1）滑環(huán)故障。滑環(huán)是輪轂控制柜和機艙控制柜供電和信號傳輸?shù)闹匾考?。滑環(huán)長時間運轉(zhuǎn)經(jīng)常發(fā)生金針脫軌、跳針，軌道磨損過度、接線松動等故障，同時軌道磨損產(chǎn)生的雜質(zhì)也會嚴(yán)重影響滑環(huán)的功能。

應(yīng)對措施：1）定期對滑環(huán)進(jìn)行檢查維護（至少每半年一次），對滑環(huán)進(jìn)行清洗，適當(dāng)潤滑，并及時更換滑環(huán)密封圈防止外界異物侵入。2）對滑環(huán)400V緊固螺釘畫力矩線，并對滑環(huán)接線定期進(jìn)行緊固。

（2）滑環(huán)至輪轂接線磨損。滑環(huán)線由于長時間運轉(zhuǎn)經(jīng)常發(fā)生磨損、通訊線內(nèi)部斷裂，由于滑環(huán)線內(nèi)置于齒輪箱和主軸的內(nèi)部，其發(fā)生故障很難判斷。

應(yīng)對措施：1）在輪轂和齒輪箱出線端加裝護套，進(jìn)一步減少滑環(huán)線表皮磨損。2）滑環(huán)線通訊線使用較粗的帶有屏蔽層的導(dǎo)線，既可以防止外部電磁干擾保證通訊質(zhì)量，又可以避免旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致導(dǎo)線內(nèi)部斷裂。

（3）電氣元件老化、接觸器觸頭氧化。原因分析：如東地區(qū)風(fēng)電場地處沿海地區(qū)，鹽霧腐蝕嚴(yán)重，由于輪轂內(nèi)控制柜鎖扣磨損、密封條老化導(dǎo)致柜體密封不良，柜內(nèi)存在灰塵、雜質(zhì)、潮氣，加速了電氣元件的老化。

應(yīng)對措施：1）定期檢查柜體鎖扣、密封條磨損老化情況并及時更換，防止潮氣雜質(zhì)進(jìn)入。2）在輪轂中央柜及軸柜內(nèi)安裝簡易除濕裝置，去除柜體內(nèi)潮氣，減緩鹽霧腐蝕速度。

3　結(jié)語

變槳系統(tǒng)發(fā)生電氣故障應(yīng)多方位、多角度分析故障原因，處理變槳系統(tǒng)故障應(yīng)熟知變槳動作邏輯，在消除故障的同時查找分析故障的根本原因，提出切實可行安全經(jīng)濟高效的解決方案，為風(fēng)電機組內(nèi)部元件營造良好的運行環(huán)境，確保風(fēng)電機組安全穩(wěn)定長期運行。

高振宇（1987—），男，河北廊坊人，大學(xué)本科，風(fēng)電場場長，主要從事風(fēng)電機組檢修維護工作。