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）