王搏遠(yuǎn)

摘要：目前，我國風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行大都以雙饋技術(shù)為主導(dǎo)。而對(duì)于雙饋機(jī)組的并網(wǎng)來說，大都是斷路器和接觸器兩種主要模式。機(jī)組在運(yùn)行過程中，并網(wǎng)接觸器和斷路器都會(huì)產(chǎn)生一定的故障，本文對(duì)其故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)解決建議，以供諸位參考、評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：雙饋機(jī)組;并網(wǎng);斷路器;故障;運(yùn)維

前言

風(fēng)能作為一種潔凈型可再生能源，已經(jīng)被越來越多的人們所認(rèn)可。但是，在風(fēng)電發(fā)電雙饋機(jī)組在運(yùn)行過程中，其并網(wǎng)斷路器會(huì)出現(xiàn)各種故障，需要通過技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行解決，以此穩(wěn)固風(fēng)能發(fā)電的長效可持續(xù)性發(fā)展。

1雙饋機(jī)組并網(wǎng)斷路器故障原因分析

1.1接觸器并網(wǎng)斷路故障

1.1.1接觸器鐵芯吸和功能失效

通常來講，對(duì)于雙饋機(jī)組并網(wǎng)斷路器來說，又可以細(xì)化分為接觸器和斷路器。接觸器可以對(duì)正常電路條件下的電流進(jìn)行分?jǐn)?、接通、承載，其特點(diǎn)在于機(jī)械開關(guān)電器的非手動(dòng)操作。此外，它是一種控制用開關(guān)，可以用于電機(jī)的啟動(dòng)、停機(jī)控制，并可以實(shí)現(xiàn)頻繁通斷負(fù)載及遠(yuǎn)距離控制。此外，接觸器的額定電流沒有斷路器大，包括接觸器若想開斷短路電流，需要與熔斷器進(jìn)行配合，通常來講，就額定電流開斷次數(shù)來說，接觸器可以達(dá)到35萬次以上，因此可以對(duì)其進(jìn)行較為頻繁的操作。具體來說，常見的接觸器故障大體可以分為電磁系統(tǒng)故障和觸頭系統(tǒng)故障，接觸器鐵芯的吸和功能出現(xiàn)問題，這屬于電磁系統(tǒng)的故障，由于接觸器的工作線圈在頻繁工作過程中存在過熱問題，因此導(dǎo)致線圈燒損或者線圈中斷，線路出現(xiàn)錯(cuò)誤、動(dòng)觸點(diǎn)被卡住、銜鐵機(jī)械部分失靈、卡槽卡住、輔助觸動(dòng)點(diǎn)松動(dòng)等情況，這在一定程度上導(dǎo)致了接觸器鐵芯功能的失效。而且，彈簧壓力不足等原因也都是導(dǎo)致接觸器鐵芯吸和功能失效的主要因素。

1.1.2接觸器鐵芯無法釋放

在接觸器工作的過程中，由于鐵芯端面上存有一定的污垢，或者在剩磁的作用下，從而使得靜鐵芯和動(dòng)鐵芯出現(xiàn)了黏附的問題[1]。此外，非磁性墊片在直流電器中的損壞，也使得在銜鐵閉合后，最小氣隙還會(huì)在此基礎(chǔ)上變小。在接觸器線圈中有交流電通過后，會(huì)有相應(yīng)感抗產(chǎn)生，而且，線圈中電流的大小與感抗的大小具有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。通常，線圈的感抗對(duì)于交流電磁鐵來說，在鐵芯沒有閉合的情況下感抗較小，并且會(huì)有較大的電流通過，而這也是線圈在吸和時(shí)線圈的功率為最大的原因。因此，一旦交流接觸器完成了吸合到吸持的轉(zhuǎn)換后，由于線圈功耗大，再加上又處于長時(shí)間的工作，所以溫度也會(huì)隨之上升。一般而言，交流接觸器的鐵芯在工作較長時(shí)間后，其溫度可以達(dá)到55℃以上，尤其在夏天高溫的環(huán)境下，環(huán)境溫度也有35℃以上，這樣會(huì)使線圈的溫度更高，這勢(shì)必會(huì)加速接觸器鐵芯的老化情況，并使接觸器鐵芯的使用壽命縮短。而從另一個(gè)方面來講，在通電線圈的周圍有磁場(chǎng)的存在，但是鐵芯又不是密閉的，因此會(huì)在鐵芯接觸的過程中出現(xiàn)漏磁的情況，就是人們通常所說的漩渦，而這也是鐵芯發(fā)熱的一個(gè)重要原因。

1.1.3接觸器冒煙燒損

對(duì)于接觸器冒煙燒損的問題來說，又分為觸頭系統(tǒng)故障和電磁系統(tǒng)故障、觸頭系統(tǒng)故障指的是由于觸點(diǎn)過熱而導(dǎo)致的灼傷;以及觸點(diǎn)熔焊問題而出現(xiàn)的接觸面融化。對(duì)于觸點(diǎn)灼傷這種情況，大多是因?yàn)橛|點(diǎn)的容量不夠，或者接觸器啟動(dòng)的過于頻繁，因此導(dǎo)致無法同步接觸三相觸點(diǎn)，再者，觸點(diǎn)接觸面的磨損，表面不平或者有雜質(zhì)，都是造成觸點(diǎn)過熱灼燒的原因。此外，就觸點(diǎn)熔焊問題來說，它指的是電弧在嚴(yán)重的情況下會(huì)產(chǎn)生高位，從而使得動(dòng)靜觸頭在接觸面融化后較難分離。而造成這種現(xiàn)象的原因大體是由于負(fù)載側(cè)短路、初壓力減小、容量過小、觸頭彈簧損壞等。而對(duì)于電磁系統(tǒng)故障來說，指的是電源電壓比線圈工作電壓高或低，以及線圈絕緣老化或線圈匝間短路。

1.1.4接觸器噪音過大

在交流接觸器電磁系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，若是發(fā)出的聲音較為微弱，則屬于一種正常現(xiàn)象，但是，對(duì)于聲音異?；蛘呗曇暨^大的情況，則說明電磁系統(tǒng)可能存在較大的故障。具體來說，接觸器噪音過大其主要產(chǎn)生原因大體為，動(dòng)靜鐵芯端面有污垢、歪斜、不平，或者交流接觸器出現(xiàn)了震裂的情況。此外，由于鐵芯與銜鐵的接觸不良而導(dǎo)致銜鐵出現(xiàn)歪斜的情況。在鐵芯與銜鐵經(jīng)過較多次的碰撞后，會(huì)使接觸面出現(xiàn)變形或者磨損的情況，這都會(huì)使得在吸和的過程中有噪音和震動(dòng)產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致鐵芯有加速損壞的情況發(fā)生。此外，短路環(huán)損壞也是導(dǎo)致接觸器噪音過大的一個(gè)原因，在交流接觸器的運(yùn)行過程中，多次碰撞鐵芯后，在鐵芯端面內(nèi)嵌裝的短路環(huán)會(huì)出現(xiàn)脫落或者斷裂的情況，而在這一過程中，會(huì)使鐵芯出現(xiàn)較為強(qiáng)烈的振動(dòng)，并發(fā)出較大的噪音。而且，對(duì)于短路環(huán)的斷裂問題來說，大都發(fā)生在槽口或者槽外的轉(zhuǎn)角部分。再者，機(jī)械方面的因素也會(huì)產(chǎn)生噪音問題。觸頭因活動(dòng)而產(chǎn)生的卡阻問題，或者觸頭過大的原因，都會(huì)導(dǎo)致鐵芯和銜鐵較難完全吸和，因此也會(huì)出現(xiàn)噪音和振動(dòng)，

1.2斷路器并網(wǎng)斷路故障

1.2.1故障導(dǎo)致斷路器跳閘

雙饋機(jī)組并網(wǎng)斷路器不僅可以對(duì)正常電路下的電流進(jìn)行接通、分?jǐn)?、承載，也可以在非常規(guī)情況下，承載、接通、分?jǐn)嚯娏鞯囊环N機(jī)械電器開關(guān)。此外，還具有過載、短延時(shí)、瞬時(shí)保護(hù)以此實(shí)現(xiàn)短路和過載保護(hù)，是一種具有保護(hù)作用的開關(guān)。也就是說，斷路器的主要作用在于，具有短路、過載以及欠電壓保護(hù)功能，是一種可以對(duì)電源能力及線路進(jìn)行保護(hù)的斷路器。通常斷路器還可以對(duì)相對(duì)較大的負(fù)荷以及更大的短路電流進(jìn)行承受，并具有自動(dòng)斷路的功能，可以在雙饋機(jī)組的用電設(shè)備及電力線路的斷開、接通、自我保護(hù)中進(jìn)行應(yīng)用。風(fēng)力發(fā)發(fā)電機(jī)組在設(shè)計(jì)過程中，就已經(jīng)設(shè)定了并網(wǎng)斷路器的保護(hù)定值，并且，對(duì)于其延時(shí)過載保護(hù)，具有較強(qiáng)的反時(shí)限功能。運(yùn)行中的斷路器發(fā)生跳閘后，除對(duì)斷路器進(jìn)行復(fù)位，對(duì)發(fā)電機(jī)相序、轉(zhuǎn)速以及變流器進(jìn)行檢查外，還應(yīng)對(duì)斷路器整定值進(jìn)行檢查，測(cè)試其相間絕緣電阻、對(duì)地絕緣電阻。確保斷路器運(yùn)行狀態(tài)良好。

1.2.2分析靜態(tài)合閘及無法分閘原因

就并網(wǎng)斷路器的不能分閘原因，以及靜態(tài)合閘原因進(jìn)行分析，會(huì)發(fā)現(xiàn)在并網(wǎng)斷路器完成其儲(chǔ)能功能后，儲(chǔ)能杠上端會(huì)被合閘半軸上鎖住。并且，在合閘線圈銜鐵會(huì)形成一種沖擊作用，并且使得撞擊力在合閘半軸上進(jìn)行傳遞，在儲(chǔ)能彈簧傳遞過來的力與合閘摩擦因數(shù)相乘的數(shù)字沒有撞擊力大的情況下，會(huì)使得合閘出現(xiàn)半軸旋轉(zhuǎn)的情況，直到其轉(zhuǎn)到合閘半軸的缺口，會(huì)將儲(chǔ)能彈簧的能力進(jìn)行瞬間釋放，從而使得動(dòng)靜觸頭機(jī)構(gòu)出現(xiàn)合閘的現(xiàn)象。

1.2.3分析觸頭爆炸原因

通常來講，在觸頭爆炸后，對(duì)其原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其動(dòng)觸頭的觸點(diǎn)會(huì)呈現(xiàn)出熔化的狀態(tài)，并且靜觸頭的導(dǎo)弧板已經(jīng)與觸頭形成了完全的融合，同時(shí)動(dòng)觸頭的軟連接也已經(jīng)被燒斷。此外，也發(fā)現(xiàn)觸頭室內(nèi)有較多的灰塵堆積，而積灰問題可以使絕緣性降低，并且也使接觸電阻偏大，而這些也都是觸頭爆炸的原因。

1.3華銳SL1500型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)斷路器故障分析

1.3.1網(wǎng)側(cè)接觸器未正常脫開

故障原因通常為網(wǎng)側(cè)接觸器控制繼電器粘連，導(dǎo)致網(wǎng)側(cè)接觸器A1口一直有230V供電。網(wǎng)側(cè)接觸器異常吸合，導(dǎo)致網(wǎng)側(cè)濾波回路及變頻器損壞，350A保險(xiǎn)燒損。可將控制繼電器更換為接觸器，增加系統(tǒng)可靠性。

1.3.2定子接觸器未正常脫開

在接觸器未正常脫開，故障電流未達(dá)到690V斷路器保護(hù)整定值的情況下，在過載保護(hù)整定值時(shí)間內(nèi)存在故障擴(kuò)大風(fēng)險(xiǎn)。造成此種情況的原因可能為接觸器粘連或變頻器故障未能斷開接觸器控制電源，故障擴(kuò)大可能導(dǎo)致機(jī)艙發(fā)生火災(zāi)。SL1500型風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)額定功率1500kw，出口電壓690VAC，額定電流約為1255A。塔基690VAC斷路器設(shè)置過載保護(hù)保護(hù)電流整定值1468A，時(shí)間整定值27s。設(shè)置短延時(shí)保護(hù)保護(hù)電流整定值2696A，時(shí)間整定值0.3s。

為保證在發(fā)生此種情況時(shí)，PLC能夠控制塔基 TBC110 柜斷路器或箱變斷路器斷開迅速切斷電源，可進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)升級(jí)技術(shù)改造。技改后當(dāng) PLC 判斷機(jī)艙300柜定子接觸器應(yīng)處于斷開狀態(tài)但定子接觸器反饋信號(hào)在合位時(shí)，PLC能夠控制新增繼電器 K131.6及K131.7，使 TBC110 690VAC斷路器及箱變斷路器分閘。切斷電源，控制故障范圍，保證風(fēng)電機(jī)組安全運(yùn)行。

2雙饋機(jī)組并網(wǎng)斷路器運(yùn)維建議

2.1接觸器并網(wǎng)運(yùn)維建議

2.1.1檢查元件控制回路

就接觸器并網(wǎng)運(yùn)行中接觸器鐵芯的不能吸和問題而言，這是由于一旦電壓過低就會(huì)導(dǎo)致接觸器存在不斷吸和斷開的現(xiàn)象，因此需要對(duì)控制電路或者控制電源進(jìn)行檢查，并將電壓調(diào)整至正常值。對(duì)于回路電源電壓沒有超出80%額定電壓的情況，在電磁線圈通電后會(huì)使得電磁力變小，因此無法使動(dòng)鐵芯直接朝著靜鐵芯進(jìn)行吸附，因此使得接觸器的吸和出現(xiàn)不緊或者緩慢的情況，這時(shí)應(yīng)對(duì)回路的電源電壓進(jìn)行控制，并將其調(diào)整到額定工作電壓。具體來說，包括可動(dòng)部分變形、生銹轉(zhuǎn)軸、卡住等情況而使得接觸器吸和出現(xiàn)異常，在處理過程中，需要將動(dòng)靜鐵芯拆下，然后檢查其功能，并適當(dāng)將間隙調(diào)小，還應(yīng)對(duì)支承桿和轉(zhuǎn)軸進(jìn)行清洗，必要的情況下，也可以對(duì)配件進(jìn)行更換。而對(duì)于鐵芯板面的不平整問題，包括沿著疊片厚度朝著外向擴(kuò)張的情況，可以使用銼刀對(duì)其進(jìn)行修整，必要時(shí)也需要對(duì)鐵芯進(jìn)行更換。而就短路環(huán)斷裂的問題來說，可以更換同樣尺寸的短路環(huán)。此外，還應(yīng)對(duì)接觸器線圈兩端的電壓進(jìn)行檢查，對(duì)于沒有電壓的情況，應(yīng)對(duì)其回路進(jìn)行檢查，也可以將損壞的電氣元器件進(jìn)行更換。而對(duì)于由于外部原因引起的接觸器故障，需要在對(duì)外部故障進(jìn)行排查后，再對(duì)接觸器或者線圈進(jìn)行更換。

2.1.2檢查接觸器墊片及觸頭

接觸器在雙饋機(jī)組中的應(yīng)用，具有便利遠(yuǎn)距離控制、操作簡(jiǎn)單、動(dòng)作快速等優(yōu)勢(shì)，此外，還具有零電壓和欠電壓的保護(hù)作用。所以，對(duì)接觸器的故障問題進(jìn)行快速判斷，是電工必修的一門技能[2]。對(duì)于鐵芯端面存有污垢的情況，需要利用汽油將其進(jìn)行清洗。而對(duì)于非磁性墊片在直流電磁中的損壞來說，應(yīng)直接對(duì)接觸器或者墊片進(jìn)行更換。對(duì)接觸器觸頭的檢查應(yīng)對(duì)接觸器吸合后各相的導(dǎo)通電阻進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試電阻阻值小于300微歐為合格，如有一相測(cè)試結(jié)果超過該數(shù)值，應(yīng)解體檢查接觸器主觸頭是否需打磨或更換。對(duì)三相中任意一相磨損厚度超過3mm、嚴(yán)重?zé)龘p或開焊脫落的觸點(diǎn)進(jìn)行更換。對(duì)輕微燒損的觸點(diǎn)進(jìn)行打磨處理。打磨或更換后的接觸器動(dòng)靜觸點(diǎn)在重裝時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)，三相應(yīng)能夠同時(shí)閉合。如三相觸點(diǎn)動(dòng)作不一致應(yīng)調(diào)節(jié)觸點(diǎn)彈簧使三相觸點(diǎn)動(dòng)作一致。接觸器恢復(fù)后應(yīng)對(duì)接觸器相間絕緣電阻使用500V絕緣搖表進(jìn)行測(cè)量，其相間阻值不應(yīng)低于10兆歐。還需要對(duì)輔助觸點(diǎn)進(jìn)行檢查，包括確保其安裝是否到位，對(duì)于活動(dòng)卡槽的模式問題，應(yīng)對(duì)輔助觸點(diǎn)進(jìn)行更換。而就彈簧壓力不足的問題來說，這會(huì)使得接觸器的吸和出現(xiàn)不正常的問題。在彈簧反作用力較大的情況下，也會(huì)使得吸和變得緩慢。觸頭的釋放壓力與彈簧壓力過大，會(huì)使得觸頭無法完全閉合。所以，可以對(duì)彈簧壓力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，或者對(duì)彈簧進(jìn)行更換。

2.1.3更換與電壓相符的線圈

對(duì)于接觸器線圈的絕緣老化或者線圈匝間短路的情況，應(yīng)對(duì)接觸器或者線圈進(jìn)行更換;而對(duì)于線圈的工作電源與電壓不相符的情況，應(yīng)對(duì)線圈進(jìn)行更換，以此確保電源電壓與工作電壓相符。

2.1.4檢查接觸器噪音及振動(dòng)

對(duì)于接觸器噪音過大的問題來說，可以對(duì)鐵芯的極面做抹平處理，也可以將線圈拆下并進(jìn)行挫平處理;也可以利用汽油對(duì)油污進(jìn)行清理。而對(duì)于鐵芯斷裂的問題來說，可以對(duì)其進(jìn)行更換，還應(yīng)緊固校正鐵芯，避免歪斜現(xiàn)象。此外，對(duì)于短路環(huán)的斷裂問題來說，應(yīng)在對(duì)其進(jìn)行維修的過程中，需要按照原樣對(duì)其進(jìn)行重新更換，或者焊接牢固斷裂處，并對(duì)其進(jìn)行加固處理，可以采用環(huán)氧樹脂作為加固原料。并且，還應(yīng)對(duì)觸頭的大小進(jìn)行控制，并且保證銜鐵和鐵芯應(yīng)完全吸和，以此對(duì)噪聲和振動(dòng)問題進(jìn)行避免。對(duì)于鐵芯端面上的油垢引起的振動(dòng)問題，則應(yīng)先將其進(jìn)行拆卸處理后對(duì)其進(jìn)行清洗[3]。

2.2并網(wǎng)斷路器運(yùn)維建議

2.2.1加強(qiáng)對(duì)斷路器保護(hù)定值的檢查

在機(jī)組整年期、半年期維護(hù)過程中對(duì)斷路器保護(hù)定值進(jìn)行核對(duì)，包括且不限于過載保護(hù)的保護(hù)電流、保護(hù)時(shí)間整定值，短延時(shí)保護(hù)的保護(hù)電流、保護(hù)時(shí)間整定值，瞬時(shí)保護(hù)的保護(hù)電流、保護(hù)時(shí)間整定值。

2.2.2對(duì)斷路器進(jìn)行定期檢查

對(duì)于雙饋機(jī)組并網(wǎng)斷路器的運(yùn)行來說，需要檢修人員以斷路器的使用情況為依據(jù)，對(duì)檢查時(shí)間進(jìn)行確定。正常情況下，應(yīng)每年至少檢查一次;對(duì)于經(jīng)歷過重負(fù)載后的斷路器來說，也就是說負(fù)荷電流高于額定電流的情況下，應(yīng)立即對(duì)其進(jìn)行檢查;而對(duì)于新安裝的斷路器，在其的分合閘超過一千次后，也需要檢查機(jī)械分合閘性能、觸頭系統(tǒng)、滅弧室等。

2.2.3定期更換斷路器觸頭系統(tǒng)

通常來講，在開斷、合閘的過程中，最容易別耗損的部件就是觸頭，并且，由于開合閘也會(huì)在電弧的作用下使觸頭出現(xiàn)磨損，并且，電弧的侵蝕也會(huì)使觸頭的接觸面受傷，從而使觸頭的爆炸風(fēng)險(xiǎn)增加。此外，斷路器觸頭的穩(wěn)定性是有一定理論依據(jù)的，在動(dòng)靜觸頭閉合的一瞬間一旦電流經(jīng)過就會(huì)使斷路器產(chǎn)生霍姆力，也就是觸頭之間會(huì)形成一種斥力。

結(jié)語

可再生能源進(jìn)行發(fā)展的重要性被世界上更多國家所重視。因此，風(fēng)電發(fā)展行業(yè)近年來得到了較好的發(fā)展。但是，在雙饋機(jī)組運(yùn)行的過程中，會(huì)出現(xiàn)并網(wǎng)斷路器發(fā)生故障的情況，所以，應(yīng)通過有效的技術(shù)手段對(duì)這一問題進(jìn)行避免。

參考文獻(xiàn)

[1]王平.萬能式斷路器使用故障分析與處理[J].電工電氣，2019（03）：42-45.

[2]任建柱.基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的斷路器的檢測(cè)與維護(hù)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014（03）：196-197.

[3]黃繼攀.真空斷路器運(yùn)行維護(hù)及故障分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012（24）：83-85.

國華（齊齊哈爾）風(fēng)電有限公司，黑龍江齊齊哈爾?161000