风力发电系统中常见问题及对策

樊敏

（太原理工大学期刊中心，太原 030024）

风力发电系统中常见问题及对策

樊敏

（太原理工大学期刊中心，太原 030024）

风能从能源安全，保护环境等方面已成为替代能源的首选。风电直流系统由蓄电池、充电设备、微机绝缘监测装置、馈线柜构成，大量用于控制回路、继电保护装置、信号回路、事故照明回路。作为保证重要大型设备安全的动力设备，其重要性不言而喻，通过对风力发电直流系统设备调试检测、接地故障进行分析，提出了防范措施，以保证风力发电设备安全稳定运行。

风力发电；直流系统；绝缘监测；防范措施

风电是目前除水电外技术最成熟、最具规模化发展前景的可再生能源。根据中国气象局组织的第三次全国风能资源普查结果，我国可开发风能总储量约有43.5亿kW。2008年我国风能新增装机容量达到630万kW，总装机容量达到1 221万kW，成为世界第四的风电大国，在新能源产业的各子行业中，风电将是未来发展的重点。风电的发展需要有雄厚的技术实力和强大的风电设备制造业为支撑。目前我国大多数风电制造商都是通过引进技术进入风电领域，仍处于由“技术引进和消化吸收”转向“自主创新”的初期阶段。目前被闲置的风电设备不在少数，数据显示，截至2008年底，风电并网总容量仅为894万kW，与当年风电总装机容量相比，意味着有近28%的已建风电设备被闲置。

直流系统在风力发电场系统中占重要的位置，直流电源大量用于控制回路、继电保护装置、信号回路及事故照明回路和保证重要大型设备安全的动力设备，因此直流系统分布广，遍布全场各点。只有完善可靠的直流系统，才能保证风力发电场安全、经济、稳定运行；只有直流系统调试合格并且定期进行设备检测，才能保证场站其它设备的顺利投入运行。

1 风电直流系统

风电直流系统主要由蓄电池、充电设备、微机绝缘监测装置、馈线柜构成。

1）蓄电池调试。蓄电池一般选用铅酸蓄电池，其额定电压为2 V~2.5 V。为保证蓄电池组的容量，在交付使用、定期容量校核时一般要进行10 h放电的测试，在放电终止时，每一节蓄电池的电压不得低于1.8 V。为了提高蓄电池的放电性能，完全达到荷电状态要进行初充电。

2）充电设备。充电设备正常运行时承担着直流电负荷的供电，同时向蓄电池进行补充充电，使蓄电池组以满容量的装态备用。新充电设备进行调试、定期设备维护校核蓄电池容量后，首先要设置其输出电压和输出电流的调节范围，用以满足蓄电池组充电的需要；其次要保证其恒定输出电压及输出电流，以保证蓄电池组在各种工作方式下安全运行。

3）各馈线设备的检测。为测量、监视和调整直流电源系统运行状况及各馈线出现异常时及时发出报警，直流系统设置了监控装置。在直流系统新投运前检查时，对安装测量表计要进行校验，保证直流系统指示正确，保证巡检人员及时准确了解设备运行状况。对监控设备进行调整测试，依据设备各项参数正确设定检测参数，保证设备发生故障时，能准确发出报警提醒巡检人员及时发现处理故障或有选择的切除故障，保证设备安全稳定[1]。

2 微机绝缘监测装置的原理

微机绝缘监测装置，能监测出直流系统接地，还可以监测出具体发生接地的直流馈线。其工作原理是，在装置内有一低频电压信号发生器，该信号发生器产生的低频电压加在直流母线与地面之间。直流系统馈线回路出现接地故障时，在馈线上流过低频电流信号，低频电流信号经辅助电流互感器传递给监测仪，经计算判断出接地馈线及接地电阻的大小。

风电场的直流系统是经高阻接地的接地系统，正常工况下，对地的直流电位正常应等于直流系统电压的一半。对直流监测装置的调整、测试，除要现场检测开关动作可靠，还要求装置测量电压表内阻足够大。如果绝缘监测装置测量电压表内阻过小，直流系统在正常条件下已经一点接地，当发生另一点接地时，就构成两点接地，使站内联系电网的断路器拒跳或误跳。在对直流系统绝缘监测装置进行调整测试时，应检测直流表计内阻值是否达到要求。在实际工作中，220 V直流测量电压表内阻不低于20 kΩ；110 V直流测量电压表内阻不低于10 kΩ。对每一路直流馈线正、负极分别经一电阻进行模拟接地，检测绝缘监测装置是否报警正确，报警支路数与实际接线位置一致[2]。

3 直流系统接地检查及注意事项

3.1检测方法

1）逐级检测方法。目前风电场大都采用一一对应的直流送电方式，每一支路对应一负荷取代直流环网小母线，这样降低了因直流接地查找故障时失电的设备范围，也有利于故障的查找。采用直流分屏分级送电，通过各级分屏绝缘监测装置的报警支路逐级查找，不采用停电的方法就可以找到发生接地的负荷[3]。

2）人工采用万用表检测方法。当发生接地故障报警时，首先了解发生报警时，操作哪些设备，对操作设备进行逐个检测，其次断开直流馈线后，对直流正、负极分别对地进行测量观测对地电压的变化，如果接地现象未消除应立即恢复供电查找下一路，直至确定出接地点所在的负荷。

3.2检测直流接地馈线回路时注意的问题

1）根据现场实际运行情况、当时的天气情况及操作情况，判断接地点可能出现的范围，以便迅速确定接地点位置。

2）在进行断电检测时，应按照先信号后操作回路；先室外后室内的顺序。

3）不论接地点是否在断电回路内，应尽快恢复，一般时间不容许超过3 s。

4）在有保护装置的负荷中，断电前应将直流消失后容易误动的保护退出运行。

3.3接地点的确定及注意事项

在直流系统运行、定期检测期间，直流系统对地绝缘降低或直接接地的原因，通常是二次线接线错误或二次回路导线接线时不按施工规范，使电缆芯线绝缘受损，二次设备绝缘受潮。在查找故障点及处理应注意问题：

1）应有两人同时进行。

2）应使用带绝缘的工具，以防止直流短路或另一点接地。

3）应使用高内阻的万用表或数字万用表。

4）做好安全措施，防止造成跳闸等事故。

4 防范直流接地系统故障的措施

直流接地故障主要是由于二次电缆绝缘下降或遭到破坏引起，可采取以下措施：

1）规范施工工艺，避免电缆敷设穿管或剥线时损坏电缆绝缘。

2）保证室外端子箱、机构箱密封严密，并且保证箱内清洁干燥。

3）保证二次电缆穿管处封堵完好，避免雨水流入破坏绝缘。

4）直流回路不能与交流回路共用同一电缆，否则将影响继电保护及控制回路的正常运行。

5 结束语

直流系统是保障风电场安全操作及重大设备安全运行的保障电源，在调试、定期检测过程中应完善细致，保证在出现故障时直流系统可以及时准确做出相应报警。发生接地报警时只有认真分析、熟悉查找直流接地方法才能快速准确处理问题，保证场内设备正常运行，保证电气设备安全稳定不遗留事故隐患。

[1]李玉海.电力系统主设备继电保护试验[M].北京:中国电力出版社,2005.

[2]孙宝成,徐海明.直流设备检修[M].北京:中国电力出版社,2003.

[3]蔡旭.直流系统接地故障检测新原理及装置[J].华北电力大学学报,1998(1):96-99.

（编辑：武晓平）

表2 试验台技术的参数

4 结束语

通过本“兆瓦级机械功率全封闭加载试验台”的研制，能够实现大型输送机专用变速箱的加载试验，保证大功率变速箱的制造质量。与电功率试验台相比，机械式试验台的制造成本仅为其一半，运行成本仅为其1/3。因此，无论制造成本，还是运行成本都较电功率封闭加载试验台的成本低，而且在运行过程中有智能维护功能，具有能耗少，效率高，制造成本低，运行稳定性好的特点，适用于齿轮箱制造企业对齿轮箱出厂加载试验使用，经济效益显著。

参考文献：

[1]胡康.大功率风电齿轮箱试验台的关键问题研究[D].杭州：浙江大学,2012.

[2]李喜梅,容一鸣.机械式封闭功率流试验台原理[J].机械研究与开发,2011,35(9):45-47.

[3]樊世耀,梁新文,曹全水.兆瓦级机械加载器的研发与应用[J].机械工程师,2011(6):26-28.

[4]樊世耀，梁新文，曹全水.兆瓦级机械功率全封闭试验台[J].机械传动,2011,35(9):82-84.

（编辑：薄小玲）

Problem s and Counterm easures in W ind Power Generation System

FAN M in
(Journal Center,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China)

Wind energy has become the first choice as an alternative energy in terms of energy security and environmental protection.Consisting of battery,charging equipment,microcomputer insulationmonitoring devices,and feeder cabinets,a large number ofwind power DC systemsare used in the control loops,relay protection devices,signal circuit,and accident lighting circuits.It is essential for power equipment to ensure the safety of important large-scale equipment.Through the debugging and testing of thewind power DC system and the analysis of the ground faults,the countermeasures are put forward to ensure the safe and stable operation of thewind powerequipment.

wind powergeneration;DC system;insulationmonitoring;precautions

TM 612

A

1672-5050（2016）06-064-03 DO I:10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.12.019

2016-10-10

樊敏（1972-），女，山西原平人，大学本科，馆员，从事期刊编辑工作。