●陳飛

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)是葉片正常收槳的重要保護(hù)之一，尤其是出現(xiàn)風(fēng)機(jī)瞬時故障時，風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)能快速將風(fēng)機(jī)槳葉收回，從而保護(hù)風(fēng)機(jī)安全停運(yùn)。但風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)由于變槳逆變器或變槳電機(jī)故障等原因，均會造成風(fēng)機(jī)葉片收槳不成功，從而影響風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文針對廣西欽州市靈山縣懷山風(fēng)電場2.5 兆瓦直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳逆變器OK 信號丟失故障原因進(jìn)行分析，同時對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳逆變器及變槳電機(jī)故障處理提出相應(yīng)解決方案，全面提高風(fēng)電場安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一、故障情況

國家電投集團(tuán)廣西靈山大懷山新能源有限公司已建設(shè)的懷山風(fēng)電場，位于廣西欽州市靈山縣新圩鎮(zhèn)、佛子鎮(zhèn)一帶山脊，距離靈山縣約25 千米，距離欽州市約134 千米，總裝機(jī)容量200 兆瓦，共安裝93 臺新疆金風(fēng)科技公司生產(chǎn)的永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。2021 年8 月10日，懷山風(fēng)電場99 號風(fēng)機(jī)（單機(jī)容量2.5 兆瓦）報2 號變槳逆變器OK 信號丟失故障，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)故障，參照金風(fēng)科技2.5 兆瓦機(jī)組變槳系統(tǒng)故障解釋手冊《GW-12FA0241 歸檔版》，故障代碼為173。對照查看故障文件發(fā)現(xiàn)99 號風(fēng)機(jī)2 號變槳系統(tǒng)延遲收槳，風(fēng)機(jī)變槳逆變器OK 信號異?！，F(xiàn)場實(shí)地查看99 號風(fēng)機(jī)槳葉處于安全位置，但2 號變槳系統(tǒng)不能執(zhí)行手動變槳操作，變槳逆變器OK 信號反饋處于有規(guī)律的異常狀態(tài)（重復(fù)高電頻閃爍9 次），處于不正常狀態(tài)。

二、現(xiàn)場檢查與測試

（一）按照永磁直驅(qū)型風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組葉片變槳（變頻）電氣邏輯原理，首先對變槳系統(tǒng)控制原理進(jìn)行分析，懷山風(fēng)電場2.5兆瓦機(jī)組葉片變槳控制柜主電路采用交流—直流—交流回路，通過變槳逆變器（AC-2）作為風(fēng)機(jī)葉片變槳電機(jī)供電，變槳電機(jī)為交流異步電機(jī)。其次檢查風(fēng)機(jī)PLC 變槳控制系統(tǒng)，通過現(xiàn)場總線（profibus-DP 總線）和主控制系統(tǒng)交互的通信，接受主控制系統(tǒng)指令，主要為槳葉轉(zhuǎn)動的速度指令，并通過控制交流調(diào)速裝置驅(qū)動交流電動機(jī)，帶動槳葉按照控制系統(tǒng)設(shè)定的要求和方向進(jìn)行角度轉(zhuǎn)動，同時監(jiān)測變槳系統(tǒng)的內(nèi)部信號（AC-2 OK 信號，變槳方向/速度信號），將指令直接傳遞至主控制系統(tǒng)，變槳逆變器（AC-2）同時具備控制變槳電機(jī)電磁剎車和冷卻風(fēng)扇啟停功能，并實(shí)時監(jiān)控變槳電機(jī)繞組對地絕緣狀態(tài)。

（二）按照金風(fēng)科技兆瓦機(jī)組電纜連接作業(yè)指導(dǎo)書《GW-00FW0050 歸檔版》，再次通過排查99 號風(fēng)機(jī)主控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，結(jié)合故障解釋定義進(jìn)行邏輯性分析，可得出以下結(jié)論：

1.變槳逆變器（AC-2）本體損壞，從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)主控制系統(tǒng)不能正常接收變槳逆變器OK信號。

2.變槳電機(jī)接地故障，從而導(dǎo)致變槳逆變器OK 信號丟失。

3.變槳逆變器（AC-2）、變槳電機(jī)、變槳旋轉(zhuǎn)編碼器、變槳充電模塊等電氣元器件之間接線松動，均可導(dǎo)致變槳逆變器OK 信號丟失故障。

最終結(jié)合新疆金風(fēng)科技公司2.5 兆瓦變槳柜Ⅰ型電氣原理圖，通過99 號風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)故障文件中變槳相關(guān)變量進(jìn)行深入分析，初步判斷變槳逆變器損壞，導(dǎo)致變槳逆變器OK 信號丟失故障。

（三）主控制系統(tǒng)故障代碼173 解釋為單相電壓低，驅(qū)動器檢查電機(jī)的三相電壓對地短接（一相或三相），此時應(yīng)檢查風(fēng)機(jī)變槳超級電容及充電器至變槳逆變器（AC-2）的并聯(lián)輸入端是否虛接或短路情況。由于此次故障為99 號風(fēng)機(jī)2 號變槳的變槳逆變器心跳信號丟失，故障文件中變槳逆變器OK 信號在故障0 時刻前出現(xiàn)異常，0 時刻后有規(guī)律的異常狀態(tài)，重復(fù)高電頻閃爍7 次，間歇閃爍9 次后不斷重復(fù)，解析為單項(xiàng)電壓低（驅(qū)動器檢測變槳電機(jī)三相電壓對地短接），電容（內(nèi)部）充電超時，一相電壓達(dá)到電容上限值，變槳逆變器（AC-2）安全端口斷開。

（四）根據(jù)現(xiàn)場檢測及故障分析，重點(diǎn)排查99 號風(fēng)機(jī)變槳逆變器（AC-2）、變槳電機(jī)、變槳旋轉(zhuǎn)編碼器、變槳充電模塊等電氣元器件之間是否接線松動或虛接或短路。

第一步：通過倒換99 號風(fēng)機(jī)1 號變槳模塊至2 號變槳模塊進(jìn)行測試，分析故障是否轉(zhuǎn)移來判斷模塊是否損壞。如有，可判斷為變槳模塊損壞，及時進(jìn)行模塊更換，處理故障過程中，變槳模塊備件已運(yùn)至現(xiàn)場。

第二步：排查99 號風(fēng)機(jī)變槳電機(jī)繞組引出線對地電阻是否異常，通過接線端導(dǎo)通進(jìn)行判斷變槳電機(jī)是否處于正常狀態(tài)。如有，及時更換變槳電機(jī)，處理故障過程中，變槳電機(jī)備件需運(yùn)至現(xiàn)場。

第三步：檢測99 號風(fēng)機(jī)變槳逆變器（AC-2）、變槳電機(jī)、變槳旋轉(zhuǎn)編碼器、變槳充電模塊等電氣元器件之間是否接線松動或虛接或短路，以及其他原因?qū)е伦儤盘杺鬟f不暢等現(xiàn)象，如有，進(jìn)行接線緊固。

第四步：檢查99 號風(fēng)機(jī)變槳逆變器（AC-2）信號輸入輸出情況，若有信號輸入，無信號輸出，應(yīng)立即更換變槳逆變器（AC-2），處理故障過程中，變槳逆變器（AC-2）備件需運(yùn)至現(xiàn)場。

三、原因分析及處理

（一）現(xiàn)場將99 號風(fēng)機(jī)2 號變槳柜內(nèi)模塊與正常運(yùn)行的1 號變槳柜進(jìn)行相應(yīng)倒換，1 號變槳系統(tǒng)仍可以正常運(yùn)行，2 號變槳系統(tǒng)故障無變化，故障未消失，可排除模塊失效導(dǎo)致99 號風(fēng)機(jī)變槳逆變器OK 信號丟失故障。

（二）使用萬用表阻值檔位測量99 號風(fēng)機(jī)變槳電機(jī)繞組對地電阻為10 兆歐，繞組對地不導(dǎo)通，可判斷電機(jī)無異常。

（三）檢測99 號風(fēng)機(jī)變槳逆變器（AC-2）、變槳電機(jī)、變槳旋轉(zhuǎn)編碼器、變槳充電模塊等電氣元器件之間連接狀態(tài)，變槳逆變器輸入端口交流230 伏，輸出端口直流24 伏正常，排除元器件之間接線松動或虛接或短路等問題，同時進(jìn)行接線重新緊固。

（四）按照金風(fēng)科技2.5 兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場電氣安裝手冊《GW-12FW0027 歸檔版》，通過手動變槳方式，檢查變槳模塊發(fā)出命令（直流24 伏），可正常傳遞至變槳逆變器輸出端口，通過檢測變槳逆變器在直流輸入端電壓正常（直流100 伏）的狀態(tài)下，接收到命令后未輸出（交流49 伏）至變槳電機(jī)，從而可判斷變槳逆變器損壞。

（五）將99 號風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)修改成強(qiáng)制手動狀態(tài)，通過強(qiáng)制變槳的方式，消耗超級電容儲存的電能后，進(jìn)行更換變槳逆變器（AC-2），但故障未消除。

（六）通過分析99 號風(fēng)機(jī)故障文件中故障信號閃爍7 次，變槳電機(jī)存在異常但現(xiàn)場未排查出來的可能，于是將2 號變槳柜內(nèi)變槳逆變器與變槳電機(jī)接線全部轉(zhuǎn)移至1 號變槳電機(jī)后，2號變槳系統(tǒng)恢復(fù)正常，最終判斷變槳電機(jī)故障。

（七）由于更換變槳電機(jī)需將葉片角度通過手拉葫蘆的方式，強(qiáng)制將葉片轉(zhuǎn)到90°位置，安裝葉片鎖定擋塊，避免電機(jī)拆卸后葉片自動轉(zhuǎn)動造成人員設(shè)備損傷。電機(jī)更換后需要重新對葉片角度進(jìn)行調(diào)整，過程中至少需要兩人進(jìn)行配合，一人變槳一人觀察防止葉片朝相反方向轉(zhuǎn)動，同時避免風(fēng)機(jī)變槳齒形帶撕裂。

四、結(jié)語

此次99 號風(fēng)機(jī)變槳逆變器OK 信號丟失故障處理事件，最終檢測故障報出是由于風(fēng)機(jī)變槳電機(jī)損壞導(dǎo)致，現(xiàn)場針對拆下的變槳電機(jī)進(jìn)行繞組電阻大小及對地導(dǎo)通狀態(tài)測量時，繞組對地電阻為44.6 歐，繞組對地處于導(dǎo)通狀態(tài)。最初檢測風(fēng)機(jī)變槳電機(jī)繞組電阻大小及對地測量繞組導(dǎo)通時，由于未拆下變槳電機(jī)本體與變槳逆變器（AC-2）電纜連接線，導(dǎo)致檢測結(jié)果失真，整體影響了對故障點(diǎn)的判斷，耽誤了故障處理時間，最終重新更換變槳電機(jī)后，機(jī)組恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)。

通過此次變槳逆變器故障及處理，提醒相關(guān)單位和部門，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場風(fēng)機(jī)檢修及巡視檢查工作，加強(qiáng)風(fēng)機(jī)安全隱患排查治理和風(fēng)險分級管控，重點(diǎn)開展風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)監(jiān)測，保證風(fēng)機(jī)在緊急情況下能夠正常收槳，避免發(fā)生“黑天鵝”事件，全面提高風(fēng)電場安全穩(wěn)定運(yùn)行。