浅谈风电场电气设备中风力发电机的运行维护

苏伟

（大唐汝城新能源有限公司 湖南郴州 424100）

浅谈风电场电气设备中风力发电机的运行维护

苏伟

（大唐汝城新能源有限公司 湖南郴州 424100）

在我国经济发展的过程中，风电场占据重要地位，是我国经济的主要组成部分。风电场中最为重要的设备便是风力发电机，其对风电场的安全运行有着重要影响。本文将分析风电场电气设备中风力发电机的内涵，研究风电场中风力发电机的运行及故障情况，并分析如何做好风力发电机的运行维护工作。

风电场；电气设备；风力发电机；运行；维护

1 引言

近年来，对于电力资源的需求量不断扩大，除了火力发电以外，风力、水力以及太阳能发电等均得到了快速的发展。风力发电十分环保高效，因此受到业内的广泛重视。对于风力发电而言，风力发电机是其核心的组成部分，其能够实现风能、机械能和电能之间的三者转换，因此需做好其运行维护工作。

2 风电场电气设备中风力发电机的内涵

在风电场的建设过程中（具体建设流程如图1），风力发电机属于重要的电气设备，其主要有风轮、对风装置、调速装置、传动装置、塔架和发电机等，其主要功能是实现风能转化为机械能和电能。近年来，风电场的数量不断增多，规模不断扩大，风力发电机的工作量快速增加，导致风力发电机存在机组老化的问题，因此对设备维护提出了更高的要求，做好风力发电机的运行维护有着重要意义，其安全运行直接影响风电场的正常运行。

3 风力发电机的运行与故障情况

3.1 设备运行

在风电场的电气设备运行中，发电系统主要是借助多个CPU进行统一运行，采取微处理器进行控制。风力发电机的运行维护主要包括三方面的内容，分别是故障排除、数据统计以及故障分析。

3.2 故障排除

在风电场电气设备运行的过程中，任何设备均会受到损坏，风力发电机组也不例外。因为受到风力的影响，风力发电机组要进行长时间的运作，在发电的同时因为零部件长时间的工作，可能会出现一定程度的磨损，比如：齿轮磨损、螺丝松动等。这些现象均属于机械损耗，若不能对其进行及时的护理与保养，则可能导致发电机组产生严重故障，甚至停止运行。

（1）叶片故障。发电机组一定要借助叶片转动，将风能转化成机械能，然后借助发电机将其转化成电能。由于叶片尖部旋转的速度高，因此一定要增加叶片厚度以提高叶片的稳定性，否则极易导致产生折断现象。一般来说，叶片故障主要表现为叶片弯曲、折断，均是由于长期损耗以及自然因素导致的。

（2）变流器故障。风力发电机组中变流器发生故障的概率也较高。在风力发电机组中，变流器是一个十分重要的结构，通常直驱式、双馈式风力发电机的运行中均需要有变流器。我国一般采用双馈式风力发电机，其特点是控制系统一定要安装稳定可靠的控制室，处于强电环境下。因此，对于生产厂家需要加强产品的抗干扰性，同时要求工程施工中做好抗干扰工作，以减少其对系统的影响。对于控制系统而言，其干扰因素较多，包括电源、信号输入、电缆铺设不合理以及接地系统不合理而产生的的干扰，只有保证其抗干扰能力方可保证系统安全稳定的运行。

保证控制系统抗干扰能力的措施如下：合理选配电源、合理铺设电缆以及选择正确的接地方式。对于控制系统供电而言，为保证电力供应稳定，可适当增加UPS设备，该设备不但能够确保电力稳定输出，此外能够在停电的状态下保证持续设备持续供应。在电缆布局的过程中，电缆型号不同其传输的信号也有所不同。作为电缆需要按照不同信号进行分层铺设，因此不可采用一根电缆进行多种信号的传送，需要远离动力电缆从而避免电磁干扰。

进行控制系统接地时，一定要采取直接接地的方式，采用一根大截面的铜母线以连接各装置柜体中心的接地点，继而在接地母线进行直接接地，接地电阻需小于等于4Ω。在信号源接地的过程中，屏蔽层需在信号侧进行接地，当信号源不需要接地时，其屏蔽层需在接地系统的旁边进行设置接地。由于控制系统的输入输出需要对现场设备进行直接制动，为减少并避免外部配线干扰，交流信号与直流信号的输出、输入均需要采取各自的电缆。要想保证开关量输出信号避免受到驱动设备的影响，必须加设中间继电器，以保证开关信号受到保护。在故障排除的过程中，需要对风速的最大限定值进行自动复位，从而避免风向以及风速的不可控风险，能够自动复位温度的最大限定值。

图1 风电场建设流程图

3.3 数据统计

在风电场的运行中，做好管理工作必须做好运行数据的统计，借助统计能够提高工作的效率。在所有统计工作中，对风力发电机进行运行维护是最为重要内容，同时也要进行月数据统计。按照统计信息能够对风力发电机的维护周期进行制定，以最大限度保证设备运行的稳定，从而节约损耗。

3.4 故障分析

进行故障分析能够减少设备发生故障的概率，以提高设备的运行效率及寿命，比如：对Vestas风力发电机组的偏航电机超负荷使用故障进行分析。借助检修能够找出故障发生的原因，一般是因为机械上部分电机输出轴承以及键块磨损造成设备超负荷，另外，齿盘断裂也会导致偏航电机超负荷产生。通过研究分析，最终得出导致故障产生的原因主要是电压波动正负值的调频过低，解决的手段是调整偏航电机安装的程序，从而有效的减少电压不稳导致的故障。

4 风力发电机的运行维护措施分析

风力发电机属于一种综合性的产品，其集机械、空气动力学以及电气于一体，其各部分紧密相关。风力发电机的运行维护结果会对风电场的发电量和经济效益产生直接影响，且风力发电机的本身需要通过维护、检修以保证性能。在日常发电工作中，若能及时发现风力发电机中的故障隐患，并及时处理，减少故障次数，提高风力发电机利用的效率。因此，需要做好风力发电机的定期及日常维护工作：

4.1 定期维护

对风力发电机进行定期维护，可以保证其处于最佳状态，从而延长其使用的寿命。定期维护风力发电机主要可从以下几点入手：

对风力发电机的联接件进行检查，特别是检查螺栓力矩，从而各传动的部件间润滑性能和各项测试的功能均得到有力的保障。正常运行状态下的风力发电机，螺栓和各连接部件的运行环境会发生振动，导致其产生松动。若各联接部件和螺栓发生松动，但仍继续工作，则会由于受力不均造成螺栓的局部遭到剪切。所以，对连接部件进行定期螺栓力矩检查具有十分重要的意义。在进行螺栓紧固检查的过程中，需避开风力发电机高出力的季节，通常需安排在夏季。

风力发电机中的润滑系统一般分为稀油润滑、干油润滑。在风力发电机中，齿轮箱以及偏航减速齿轮箱上一般采用稀油润滑，维护的方法为：采样化验并补加，一旦润滑油不能继续使用，则必须进行更换。一般来说，干油润滑用于发电机轴承、偏航轴承以及偏航齿等部件之上。此类部件在运行时的温度较高，因此润滑油易发生变质，导致轴承受到磨损，其定期维护的主要方法是每次进行补加。此外，根据要求剂量进行发电机轴承补加，需控制计量，过多补加会导致润滑油挤入电机绕组使得电机被烧坏。进行风力发电机的定期维护中，还需做好过速测试，一般包括振动开关、紧急停机、扭缆开关以及液压系统各元件定值的测试，此外还能够对控制器的极限定值进行测试。

4.2 日常维护

在风力发电机运行的过程中，发生故障在所难免，一定要亲临现场进行运行故障的研究处理。一般可进行以下操作：

（1）看。对风力发电机中的梯子以及安全平台的连接进行观察，确定其是否牢固，连接螺栓有无松动的现象；检查风力发电机控制柜中的电缆线是否存在松动、异味、夹板移位的现象；对扭缆传感器的拉环进行检查，确定其完好；研究偏航齿润滑的情况；确定偏航齿轮箱、油位和液压油是否存在变质、干枯的现象；确定液压站表计压力进行检查，确定旋转部件与转动部件间是否存在磨损、失效现象；研究各油管的接头是否渗漏；确定齿轮油、液压油的滤清器的指示是否正常。

（2）听。听控制柜中是否存在放电声音，若有声音，则可判断为存在接触不良的接线端子，需对其重点检查；听偏航时是否存在干磨声音；听齿轮箱以及发电机的轴承是否存在异常；听闸盘和闸垫间、叶片切风声音是否存在异常声响。

（3）动手操作。做好修检工作后，需清理工作现场，将液压站的各元件和管接头处油脂等异物清理干净，观察有无泄漏现象。

5 结束语

综上所述，对于风电场而言，风力发电机的运行维护水平决定其经济效益，因此需要对其进行定期与日常维护，从而保证风力发电机的正常运行。在风力发电机运行的过程中，必须加强其运行维护以确保正常运作，从而实现风电场的稳步发展。

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TM315

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1004-7344（2016）06-0071-02

2016-2-10

苏伟（1984-），男，助理工程师，本科，主要从事风力发电等工作。