徐校
摘要:根據(jù)某風(fēng)電場(chǎng)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),本文總結(jié)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器系統(tǒng)常見(jiàn)故障,通過(guò)對(duì)常見(jiàn)故障分析,旨在為同類(lèi)型變流器故障處理提供參考與借鑒,并提供相應(yīng)的日常維護(hù)方法。
關(guān)鍵詞:變頻器;故障分析;波形分析;維護(hù)
引言
社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展,推動(dòng)了我國(guó)風(fēng)電領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展,對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而言,變頻器在其中的整體可用性中起著非常重要的作用。根據(jù)云南某風(fēng)電場(chǎng)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),本文就風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器系統(tǒng)常見(jiàn)故障展開(kāi)分析,并通過(guò)有針對(duì)性的維護(hù)降低變頻器故障率,提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性。
1、變頻器作用及工作原理
在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)中,雙饋?zhàn)兞髌魍ㄟ^(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子提供低頻交流勵(lì)磁電源,使發(fā)電機(jī)不但定子能向電網(wǎng)饋電,轉(zhuǎn)子也能夠吸收或向電網(wǎng)供電即能實(shí)現(xiàn)電能的雙向流動(dòng),同時(shí)使其既能調(diào)節(jié)無(wú)功功率,也能調(diào)節(jié)有功功率。雙饋電機(jī)交流勵(lì)磁用雙PWM變換器是由兩個(gè)背靠背連接的PWM變換器構(gòu)成的交-直交(AC-DC-AC)變換器,靠近電網(wǎng)一側(cè)的稱(chēng)為網(wǎng)側(cè)變換器,靠近雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子一側(cè)的稱(chēng)為轉(zhuǎn)子側(cè)變換器。
2、變頻器常見(jiàn)故障分析
某風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為聯(lián)合動(dòng)力1.5MW機(jī)型,采用ABB、日立兩種變頻器。
(1)編碼器類(lèi)故障。故障現(xiàn)象為變頻器報(bào)出“電流越限類(lèi)”故障,每次報(bào)出電流越限故障的相序不同,相序隨機(jī)報(bào)出。同時(shí)變頻器功率模塊運(yùn)行聲音不正常,會(huì)斷斷續(xù)續(xù)產(chǎn)生很大的“轟轟”聲,聲音越大電流越大。通過(guò)采集故障數(shù)據(jù)波形發(fā)現(xiàn)編碼器波形異常,如圖1所示。
編碼器鋸齒波形發(fā)生缺失,位置數(shù)據(jù)丟失。由于變頻器在坐標(biāo)變換等控制中需要編碼器給的角度信號(hào),如果信號(hào)出現(xiàn)問(wèn)題將導(dǎo)致變頻器3/2及2/3變換控制發(fā)生錯(cuò)誤而報(bào)出故障。
(2)并網(wǎng)類(lèi)故障。日立變頻器并網(wǎng)時(shí)報(bào)出“同步故障”,由于同步時(shí)定子電壓與網(wǎng)側(cè)電壓幅值差在5%以上報(bào)出此故障。同步時(shí)波形如圖2所示。
通過(guò)圖2波形可以看出,發(fā)電機(jī)定子電壓與電網(wǎng)電壓的幅值相差過(guò)大(實(shí)際在8%),隨后對(duì)變頻器轉(zhuǎn)子電流監(jiān)視發(fā)現(xiàn)U相電流(圖3)異常,由于轉(zhuǎn)子電流需要參與變頻器的控制,電流漂動(dòng)太大嚴(yán)重影響變頻器PWM輸出控制。隨后檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子U相電流霍爾傳感器阻值異常并進(jìn)行了更換。
(3)預(yù)充電類(lèi)故障。現(xiàn)場(chǎng)故障現(xiàn)象為日立變頻器預(yù)充電后88S接觸器吸合,直流母線電壓達(dá)到150V后立即故障停機(jī)?,F(xiàn)場(chǎng)檢查網(wǎng)側(cè)電抗、電容、預(yù)充電電阻均無(wú)問(wèn)題,隨后對(duì)網(wǎng)側(cè)模塊進(jìn)行檢查,驅(qū)動(dòng)板電壓在11V左右(日立變頻器驅(qū)動(dòng)板通常在11V左右),判斷驅(qū)動(dòng)板無(wú)異常。隨后對(duì)網(wǎng)側(cè)模塊IGBT上的并聯(lián)二極管進(jìn)行測(cè)量,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)模塊各有一個(gè)并聯(lián)二極管損壞。后續(xù)有一臺(tái)為L(zhǎng)VRT上的并聯(lián)二極管損壞,同樣出現(xiàn)直流母線電壓達(dá)到150V后立即故障停機(jī)的現(xiàn)象。
3、變頻器維護(hù)
風(fēng)電場(chǎng)需定期對(duì)變頻器進(jìn)行除塵,重點(diǎn)是電氣控制柜,變頻器散熱底座、變頻器主線接線端子排、變頻器下進(jìn)風(fēng)口、上出風(fēng)口是否積塵或因積塵過(guò)多而堵塞。變頻器因本身散熱要求通風(fēng)量大,故運(yùn)行一定時(shí)間以后,表面積塵十分嚴(yán)重,須定期清潔除塵;同時(shí)需仔細(xì)檢查交、直流母排有無(wú)變形、腐蝕、氧化,母排連接處螺絲有無(wú)松脫,各安裝固定點(diǎn)處堅(jiān)固螺絲有無(wú)松脫,固定用絕緣片或絕緣柱有無(wú)老化開(kāi)裂或變形,如有應(yīng)及時(shí)更換,重新緊固;對(duì)已發(fā)生變形的母排須校正后重新安裝。電氣控制柜內(nèi)風(fēng)扇運(yùn)行及轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常,停機(jī)時(shí),用手轉(zhuǎn)動(dòng),觀察軸承有無(wú)卡死或雜音,必要時(shí)更換軸承或維修;中間直流回路中的電容器有無(wú)漏液,外殼有無(wú)膨脹、鼓泡或變形,對(duì)不符合要求的電容進(jìn)行更換,對(duì)新電容或長(zhǎng)期閑置未使用的電容,更換前須對(duì)其進(jìn)行鈍化處理。濾波電容的使用周期一般為5年;對(duì)整流、逆變部分的二極管、IGBT用萬(wàn)用表進(jìn)行電氣檢測(cè),測(cè)定其正向、反向電阻值,并在事先制定好的表格內(nèi)認(rèn)真做好記錄,看各極間阻值是否正常;仔細(xì)檢查端子排有無(wú)老化、松脫,是否存在短路隱性故障,各連接線連接是否牢固,線皮有無(wú)破損,各電路板接插頭接插是否牢固。
4、結(jié)語(yǔ)
變頻器作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的重要系統(tǒng),對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加變頻器故障逐漸增加,變頻器波形為我們精準(zhǔn)查找故障提高了可靠依據(jù),定期對(duì)變頻器進(jìn)行維護(hù)是保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本保證。
(作者單位:云南龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司)