廣西卓潔電力工程檢修有限公司 廣西 桂林 530003

1 概述

隨著時(shí)代的高速發(fā)展,人類(lèi)開(kāi)始探索自然界的規(guī)律,風(fēng)能漸漸被人們挖掘出來(lái),作為新的動(dòng)力源逐步代替了人力、畜力,在生產(chǎn)的發(fā)展歷程中發(fā)揮過(guò)重要作用。70年代初期,石油危機(jī)引發(fā)了能源緊張,人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到常規(guī)礦物能源供應(yīng)存在不穩(wěn)定性和有限性,于是探索清潔的可再生能源成為了現(xiàn)代社會(huì)的一個(gè)重要課題。風(fēng)能作為可再生的無(wú)污染的自然能源又重新引起了人們的重視,逐步發(fā)展演變?yōu)槿缃竦娘L(fēng)力發(fā)電,作為一種新型能源快速在市場(chǎng)中占領(lǐng)了一席之地。變流器在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的重要作用是把風(fēng)能產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成適應(yīng)于電網(wǎng)的電能,發(fā)電機(jī)發(fā)出的是三相交流電,此交流電的電壓和頻率很不穩(wěn)定,隨葉輪轉(zhuǎn)速變化而變化,經(jīng)過(guò)電機(jī)側(cè)整流單元整流,變成直流電,送到直流母排上,再通過(guò)逆變單元把直流電逆變成能夠和電網(wǎng)相匹配的形式送入電網(wǎng)[1]。而使用年限久的變流器,在大風(fēng)條件下會(huì)出現(xiàn)過(guò)溫現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)還可能損壞變流器,損失較大,目前的應(yīng)對(duì)方式只能限制風(fēng)機(jī)功率來(lái)避免變流器過(guò)溫。本文則對(duì)金風(fēng)1.5MW機(jī)型Switch水冷變流器溫度高故障處理及預(yù)防性展開(kāi)了研究。

2 變流器水冷系統(tǒng)

2.1 水冷系統(tǒng)特點(diǎn) 南北方氣溫環(huán)境有差異,北方多采用風(fēng)冷,若采用水冷,冬天管路易結(jié)冰。而南方較為潮濕,考慮設(shè)備防潮,不宜采用風(fēng)冷,避免濕度大,銹蝕設(shè)備,故采用水冷。水的優(yōu)點(diǎn)是比熱系數(shù)大,同樣體積的水和空氣,在同樣溫升下,水吸收的熱量大,同時(shí),柜體采用散熱管道鋪設(shè)方式散熱,有利于集中把熱量排出塔架,也解決了塔架內(nèi)部噪聲大的問(wèn)題。

2.2 水冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 水冷系統(tǒng)主要由冷卻循環(huán)系統(tǒng)和測(cè)量控制系統(tǒng)兩部分組成。冷卻循環(huán)系統(tǒng)以高壓循環(huán)泵為動(dòng)力源,循環(huán)泵通過(guò)管路把冷卻液送入變流控制柜中,再把冷卻液通過(guò)管路抽出,把冷卻液送入風(fēng)機(jī)外的空氣散熱器進(jìn)行冷熱交換,散熱后的冷卻液再由循環(huán)泵送入變流柜中,這樣完成一次冷卻循環(huán)。在冷卻系統(tǒng)室內(nèi)管路和室外管路之間設(shè)置了一個(gè)電動(dòng)三通閥,冷卻控制柜的測(cè)量控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前冷卻液的溫度值自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)三通閥的閥位,從而有比例的調(diào)節(jié)循環(huán)冷卻液進(jìn)入空氣散熱器進(jìn)行熱交換的流量,實(shí)現(xiàn)精確的溫度調(diào)節(jié)功能。當(dāng)變流系統(tǒng)的溫度低于正常工作溫度時(shí),電動(dòng)三通閥關(guān)閉,安裝在管路上的電加熱器根據(jù)控制要求對(duì)冷卻液進(jìn)行加熱,循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)冷卻液的循環(huán)流動(dòng)對(duì)變流器進(jìn)行溫度調(diào)節(jié),防止了變流器溫度高,同時(shí)也避免了變流器由于濕度大導(dǎo)致故障。

2.3 水冷系統(tǒng)運(yùn)行原理 由主循環(huán)泵對(duì)冷卻液進(jìn)行升壓后輸送至外部散熱器,經(jīng)冷卻后回流到變流器內(nèi)帶走熱量,如此進(jìn)行密閉式往復(fù)循環(huán)。循環(huán)管路裝設(shè)有電動(dòng)三通閥,采集冷卻液溫度的變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入外部散熱器的冷卻液的比例,利用外部散熱器對(duì)冷卻液進(jìn)行冷卻。當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí),電動(dòng)三通閥處于關(guān)閉狀態(tài),冷卻液通過(guò)內(nèi)部循環(huán)進(jìn)行散熱。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),電動(dòng)三通閥開(kāi)始開(kāi)啟,處于半開(kāi)半閉的狀態(tài),冷卻液既通過(guò)內(nèi)部循環(huán)散熱,又通過(guò)外部散熱器進(jìn)行散熱。

2.4 變流器溫度高的原因 目前Switch水冷變流器出現(xiàn)過(guò)溫情況較為普遍,特別是在夏季高溫大風(fēng)天氣下,網(wǎng)側(cè)逆變器過(guò)溫造成的故障停機(jī)現(xiàn)象尤為突出,當(dāng)功率達(dá)到1300kW時(shí)就會(huì)網(wǎng)側(cè)逆變器溫度就會(huì)超過(guò)70℃報(bào)溫度過(guò)高故障,目前只能通過(guò)限制風(fēng)機(jī)功率在1300kW以下來(lái)防止變流器過(guò)溫,Switch變流器冷卻系統(tǒng)由模塊內(nèi)部散熱器、水冷泵加壓循環(huán)裝置及外部散熱器冷卻系統(tǒng)、冷卻介質(zhì)等構(gòu)成,變流器過(guò)溫的主要原因有功率模塊散熱器內(nèi)擾流絲堵塞和功率模塊散熱器管壁結(jié)垢嚴(yán)重。水冷系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)為冷卻液,冷卻液中的乙二醇是一種相對(duì)活躍的物質(zhì),容易聚合成高分子聚合物,進(jìn)一步氧化成聚合物有機(jī)酸(俗稱油泥),形成十分粘重的黃色膠狀物質(zhì),沉積后容易結(jié)垢,降低了冷卻液的冷卻效果。最終確定冷卻液過(guò)期變質(zhì)、進(jìn)水口濾網(wǎng)堵塞、外部散熱器堵塞和擾流絲銹蝕堵塞這四個(gè)原因是導(dǎo)致變流器溫度高的主要因素。

3 解決方案

進(jìn)水口濾網(wǎng)堵塞可以通過(guò)清洗或者更換濾網(wǎng)來(lái)解決進(jìn)水口堵塞問(wèn)題,保證正常的水流量。外部散熱器堵塞可以使用沖洗槍對(duì)其進(jìn)行高壓沖洗,保證外循環(huán)散熱效果。擾流絲銹蝕堵塞可更換新的擾流絲,并使用加水泵對(duì)變流器內(nèi)部管壁進(jìn)行沖洗。而問(wèn)題的關(guān)鍵在于冷卻液的變質(zhì),變質(zhì)后會(huì)導(dǎo)致水冷系統(tǒng)主要的散熱部件銹蝕、堵塞。也就是問(wèn)題的關(guān)鍵在于冷卻液的使用壽命周期,正常的冷卻液保質(zhì)期為3年,但長(zhǎng)期運(yùn)行情況下,冷卻液2年就開(kāi)始變質(zhì),要達(dá)到預(yù)防變流器溫度高故障,就要每2年對(duì)水冷系統(tǒng)冷卻液進(jìn)行徹底更換,保證風(fēng)機(jī)變流系統(tǒng)冷卻器管壁內(nèi)不產(chǎn)生污垢結(jié)晶,保證水冷系統(tǒng)主要的散熱部件的性能良好。處理前,當(dāng)機(jī)組功率達(dá)到1300kW時(shí),變流器溫度已經(jīng)達(dá)到70℃而報(bào)出變流器溫度高故障,經(jīng)過(guò)對(duì)策實(shí)施處理后,到機(jī)組功率達(dá)到1580kW(金風(fēng)1.5MW機(jī)型滿發(fā)狀態(tài))時(shí),變流器溫度只達(dá)到54℃,符合正常的運(yùn)行溫度。

結(jié)論

本文結(jié)合金風(fēng)1.5MW機(jī)型變流器水冷系統(tǒng)的特點(diǎn),分析了變流器溫度高的原因以及所造成的危害。打破傳統(tǒng)限制風(fēng)機(jī)功率運(yùn)行的應(yīng)對(duì)方式,探索出具有可靠性和經(jīng)濟(jì)性的解決方案,從而成功解決并預(yù)防金風(fēng)1.5MW機(jī)型Switch水冷變流器溫度高問(wèn)題,減少了備件損失費(fèi)用,同時(shí)可使風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行,增加了發(fā)電量。

(1)針對(duì)已經(jīng)報(bào)出變流器溫度高故障而限制功率運(yùn)行的風(fēng)機(jī),可采用變流器冷卻管道清洗、進(jìn)水口錐形濾網(wǎng)進(jìn)行清理、外部散熱器沖洗、擾流絲更換等方法來(lái)解決。

(2)針對(duì)未報(bào)出變流器溫度高故障的風(fēng)機(jī),可每?jī)赡陱氐赘鼡Q一次冷卻液,預(yù)防冷卻液變質(zhì)導(dǎo)致變流器溫度高。