陳飛

（國家電投集團廣西靈山大懷山新能源有限公司，廣西 靈山 535400）

風電機組PLC 安全鏈是整個風機系統(tǒng)的重要保護之一，尤其是出現風機致命故障時，PLC 安全鏈系統(tǒng)能快速將風機切換至安全停機狀態(tài)，從而保護風機安全穩(wěn)定并網。但由于PLC 安全鏈系統(tǒng)控制電纜磨損或風機偏航扭攬動作等原因，均會造成機組PLC 安全鏈信號誤動作，從而導致風機警告故障誤停機。本文針對懷山風電場風電機組PLC安全鏈反饋丟失故障情況進行詳細分析。

1 故障情況

國家電投集團懷山風電場位于廣西欽州市靈山縣新圩鎮(zhèn)、佛子鎮(zhèn)一帶山脊，距靈山縣約25km，距欽州市約134km，總裝機容量200MW，共安裝了93臺金風科技永磁直驅型風力發(fā)電機。2020年4月9～22日期間，懷山風電場50號機組重復報出1號柜PLC安全鏈反饋丟失故障，導致風機警告故障停機，故障代碼11815、11809[1]。查看故障文件發(fā)現機組變流系統(tǒng)至主控系統(tǒng)反饋信號異常，機組故障停機前51.74秒出現信號頻繁告警，由于機組PLC安全鏈在運行并網過程中持續(xù)保持通暢狀態(tài)，告警信號卻處于丟失現象，變流系統(tǒng)至主控系統(tǒng)反饋信號出現不連續(xù)中斷，變流系統(tǒng)未發(fā)出故障信息，機組PLC安全鏈重復警告故障停機。

2 現場檢查與測試

通過調取機組主控系統(tǒng)數據可知，由于主控系統(tǒng)報出1 號柜PLC 安全鏈反饋丟失故障，但變流系統(tǒng)卻未顯示故障判定，機組PLC 安全鏈觸發(fā)故障點處于主控系統(tǒng)至變流系統(tǒng)回路之間，結合金風科技2.0MW 主控柜I 型電氣原理圖[2]，下面逐一分析主控故障文件11809 和11815 故障代碼。

2.1 風機故障代碼11809 為機組PLC_安全鏈反饋急停，PLC 未檢測變流器自身故障的情況下，安全鏈狀態(tài)反饋觸點斷開且持續(xù)時間4ms 以上作為故障觸發(fā)的條件。若復位過程安全繼電器的4個指示燈始終不亮，一是檢查主控、變流急停按鈕是否為旋起狀態(tài)；二是根據電氣原理圖檢查安全鏈回路DC24V 供電是否正常；三是復位過程安全繼電器4 個指示燈亮起后又熄滅，則檢查PLC 安全鏈狀態(tài)監(jiān)測回路是否存在斷路或接觸不良等現象；四是檢查主控柜安全繼電器本身是否損壞而導致觸點無法正常動作。

2.2 故障代碼11815 為風機主控急停，根據故障信息檢查主控是否故障（尤其是水冷故障）；一是檢查變流器與主控接線是否存在虛接、錯接、短路；二是檢查主控系統(tǒng)PLC 安全鏈是否能夠正常工作，確認不存在死機現象；三是查看主控網頁下發(fā)變流器控制字中是否存在故障。

2.3 按照故障代碼解析，檢查機組PLC 安全鏈回路是否存在損壞及線路虛接現象[3]。

第一步檢查主控系統(tǒng)繼電器及回路是否工作正常，判斷繼電器線圈常閉觸點是否存在未吸合導致故障誤報出現象，此時進行更換繼電器卻未發(fā)現故障消除，從而排除繼電器損壞導致機組PLC故障信號頻繁告警。

第二步檢查機組PLC 安全鏈接線端子、主控柜急停按鈕觸點、機艙柜急停按鈕是否存在松動及虛接現象，測量主控柜哈丁頭至變流柜哈丁頭回路是否正常，進一步排除由于主控柜及機艙柜二次設備回路虛接造成PLC 安全鏈故障告警。

第三步排查是否控制系統(tǒng)模塊失效導致機組PLC 安全鏈故障的可能性，檢查主控柜到變流柜的連接芯線是否出現虛接現象，測量主控柜哈丁頭接線端子至變流柜哈丁頭接線端子電阻值，檢查結果未發(fā)現電纜磨損、破皮、虛接等異?，F象。

第四步判斷主控系統(tǒng)、變流系統(tǒng)是否誤報主控急停命令信號[4]，由于主控系統(tǒng)輸出的變流急停信號持續(xù)為高電平，換而言之，中間繼電器線圈一直處于帶電狀態(tài)，對應觸點一直處于閉合狀態(tài)，因此該繼電器不存在接線松動或觸點損壞的可能。

3 原因分析及處理

3.1 排除以上故障原因，綜合分析導致機組PLC 安全鏈重復性告警故障，主要原因為機艙急停按鈕至主控系統(tǒng)急停按鈕控制電纜輕微磨損所致（見圖1），機艙急停按鈕至主控系統(tǒng)控制電纜長度為90m，測量發(fā)現該電纜阻值在0.3Ω 到1300Ω來回變化。開展控制電纜全線排查，發(fā)現該電纜在機艙柜往下10 米處存在輕微磨損現象，初步判斷為機組PLC 安全鏈控制電纜伴隨著葉輪偏航扭攬與護圈發(fā)生磨損，信號接收斷斷續(xù)續(xù)而報出故障停機誤動作警告，將機艙急停按鈕觸點至主控系統(tǒng)急停按鈕觸點控制電纜進行備用線芯更換及電纜護圈拆除，故障信號消失，機組啟動正常。

圖1 控制電纜磨損示意圖

3.2 按照控制電纜敷設要求，一是應對控制電纜與電纜護圈處進行防護處理；二是進行電纜護圈拆除改造，保證電纜能夠順滑不受摩擦力并下放至“馬鞍橋”處；三是機組安裝驗收及后期維護中，應加強控制電纜關鍵點檢查工作，避免因葉輪偏航發(fā)生扭攬磨損現象。按照機組現場電氣安裝手冊[5]要求，由于拆除的護圈為該控制電纜上護圈和下護圈之間，三個護圈之間距離約60cm（見圖2），中間護圈拆除后，該電纜仍然能夠牢靠固定，不會產生電纜垂直拉伸自重導致電纜芯線的金屬疲勞及電纜絕緣層受影響等設備安全問題。

3.3 機組PLC 安全鏈故障測量排查方法可歸納為：一巡，二測，三搖。

一巡：維檢人員應日常巡視電纜兩接頭以及電纜本體。對于兩端接頭的接線，著重檢查線纜屏蔽層接地連接，各芯線的線鼻子壓接，以及電纜本體巡檢，注重從“馬鞍橋”到機艙柜內一段電纜的巡查，檢查電纜是否存在磨損，鼓包等異?，F象。

二測：維檢人員應通過電纜的通斷以及電阻測量判斷電纜內芯線是否完好。對于通斷測量，可將同一芯的導線一端可靠接地，另一端測量與地之間的通斷。由于某一芯線存在時通時斷的情況，通斷測量存在一定的漏洞?？梢詼y量芯線電阻的形式，準確確認。測量方法為：可將同一芯的導線一端可靠接地，另一端測量與地之間的電阻值；或者取一芯備用線做公共線，其他芯線與該公共線一端短接，另一端測量電阻，一般電阻值在2Ω～3Ω之間。

三搖：在排除無異常情況后，可以選擇機組PLC 安全鏈復位，信號恢復正常后，從機艙內平臺至“馬鞍橋”處進行分段搖動電纜，查看PLC 安全鏈是否再次故障告警，重點檢查機艙平臺至電纜交匯處因偏航扭攬導致急停信號告警。

圖2 電纜護圈拆除改造

4 結語

通過此次2.0MW 機組PLC 安全鏈故障重復性告警停機事件，發(fā)現由于控制電纜輕微磨損造成信號異常告警，最終采取更換電纜及拆除相應護圈的預防措施。經過改造后，目前機組PLC 安全鏈故障告警未報出，機組處于安全穩(wěn)定并網狀態(tài)。目前結合機組500 小時檢修、半年檢修、全年檢修工作，逐步開展電纜是否磨損檢查，全面提高風機可利用率。