3MW风力发电机机侧断路器常闭技术改进

摘 要：断路器是一种保护电器，在电器配电装置中应用比较广泛，具备性能优越、使用方便及价格合理等优点。但是断路器容易出现频繁动作、闭合超时等故障，需要我们引起足够重视，及时采取解决措施，保证断路器正常、稳定运行。为减少机侧断路器闭合超时故障，使机侧断路器经常处于闭合的状态，从而大大减少断路器损坏。本文结合实际工作情况，介绍了3MW风力发电机机侧断路器常闭技术改进措施。

关键词：机侧断路器；欠电压脱扣器；分励脱扣器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.161

某电场32台风机自并网发电以来，常有发电机侧断路器因频繁动作而损坏，或报机侧断路器闭合超时故障，使风机故障停机，从而降低风机可利用率，影响发电量。通过研究试验发现，减少机侧断路器动作，可大大降低断路器故障机率，延长其使用寿命。

1 断路器构成介绍

通常来说，断路器中包括辅助触头和报警触头，其中前者能够与主电路分合机构机械一起动作，将断路器分合两种状态表现出来。辅助触头和控制电路连接起来以后，在断路器分合作用下来，让电器得到了有效控制，并实现了连锁，从而将信号传输至信号灯和继电器等[1]。而后者能够在断路器发生故障后动作，将警报信息发送出来，同时还需要断路器脱扣分段，报警触头才能运行。报警触头自由脱扣的条件为断路器负载出现了过载短路的现象，或者是存在着欠电压问题等，这样将由常开状态转变成闭合状态，并连接到辅助线路上的蜂鸣器、电铃和指示灯，将断路器故障脱扣信息显示出来。对断路器而言，很少因为负载问题引起自由脱扣，所以其寿命不足断路器的1/8，报警触头在运行过程中，电流一般在1A以下。

2 双馈异步风力发电机并网过程

众所周知，双馈异步风力发电机的并网过程是：（1） 预充电接触吸合，变频器进行预充电，此时直流母线电压为950V，网侧变频器同步；（2） 当直流母线电压达到1150V时，网侧断路器闭合，同时，预充电接触器分开； （3）紧接着启动机侧变频器；（4） 发电机同步；（5）定子断路器闭合，风机并网发电。从这个过程中，可以明显发现变频器机侧的断路器可以不用动作并始终处于闭合的状态。

但是，在风机实际并网过程中却并非如此。在实际过程中，机侧断路器频繁动作，有时甚至引发机侧断路器闭合反馈超时故障，导致风机无法并网，究其原因，是由断路器内部构件中分励脱扣器和欠电压脱扣器的作用造成的。

3 3MW风力发电机机侧断路器故障分析

分励脱扣器主要通过电压源激励的方式，避免了受到主电路电压的影响。从实际情况来看，分励脱扣器通常在远程控制中应用较多，利用按钮与继电器触点，与分励线圈接通，可以让断路器跳闸。利用分励脱扣器，能够在较远距离对分闸进行控制，若是电源电压为额定控制电压的70%到110%，那么就能够可靠的将断路器分断。分励脱扣器是一种短时工作制的脱扣器，线圈通电时间通常在1S以下，若是超出这个时间，将引起线圈被烧坏的问题。为防止断路器上发生这种现象，需要将分励脱扣线圈和微动开关进行串联，通过衔铁吸合之后，微动开关不再保持常闭位置，而是处于常开的位置[2]。当分励脱扣器电源控制线路被切断以后，即使按下按钮，同样也没有电流听过分励线圈，这样线圈就不会被烧坏。接下来断路器再扣合闸，能够让微动开关处于常闭位置。

在欠电压脱扣器的端电压降低到某个限定值以后，会有延时或无延时将断路器断开。如果电源电压降低至额定工作电压的35%-70%的范围以后，欠电压脱扣器会工作，如果电源电压达到脱扣器额定电压的35%后，才能进行动作，这样断路器也不会闭合。若是电源电压超过脱扣器额定电压的85%后，在热态条件下，能够保证断路器正常闭合。当被保护电路中发生电压降低的现象以后，断路器能够被及时断开，同时电源也将因此切断，从而避免电压为负载电气、电气设备等造成破坏。欠电压脱扣器在工作期间，其线圈会连接到断路器电源侧，如果欠电压脱扣器中出现了电流，断路器将闭合，不然断路器无法合闸。

4 3MW風力发电机机侧断路器常闭技术改进措施

所以尽管机侧断路器可以一直处于闭合状态，但是在分励脱扣器和欠电压脱扣器的作用下，使得机侧断路器不得不频繁动作，缩短了机侧断路器的使用寿命，也经常引发断路器闭合反馈超时等故障，使风机被迫停机。鉴于此，我们通过理论判断和试验论证，确定了将机侧断路器内部的分励脱扣器和欠电压脱扣器拆除方案，使机侧断路器始终处于闭合状态，减少了断路器许多不必要的动作，这样既降低了机侧断路器的故障机率，也延长了它的使用寿命，保证了风机的可利用率。技改完成后，该风电场32台风机至今都没有一台是因为机侧断路器出现问题而故障停机，每台风机机侧断路器都运行良好，没有任何故障产生，说明本次技改效果显著，达到了改造要求。

参考文献：

[1]达丽敏，肖明明，邵慧.低温环境下断路器不合闸分析及改进[J].电器与能效管理技术，2016（18）：78-81.

[2]时宝良，孙燕霞，王冰.2.5MW风力发电机组断路器频繁跳闸故障原因分析[J].内蒙古电力技术，2015（02）：47-52.

作者简介：杨宝荣（1966-），男，专科，工程师，从事电站电气专业施工技术管理工作。endprint