基于场路耦合的永磁风力发电机匝间短路故障分析优化

姚文武

摘要：近年来，随着人们生活水平的提高，电力消耗也越来越多。通过节能减排、节约用电的宣传，缓解了能源紧张的局面，但工业生产仍然面临着巨大的压力。所以风电场电气设备的正常运行至关重要。风力机正常运行，既能保证供电，又能避免安全事故，发电稳定。

关键词：永磁风力发电机;匝间短路;场路耦合;故障分析

分类号：TH122;TM351

引言

风力发电作为一种清洁、无污染的可再生能源，在传统能源消耗急剧增加、环境污染日益严重的今天，已不再是一种辅助能源。它对能源结构起重要作用。同其它风力发电机相比， PMSM具有效率高，温升低，噪音小，重量轻，结构简单，易于维护等优点。因此，研究和推广永磁同步发电机已引起国内外学者的重视，并在风力发电中得到广泛的应用。其中，风电机组采用 PMSM技术的优点是可以实现多段低速运行，目前风电机组增压增压速率一般在50～120倍之间，如此高的增长速度将缩短齿轮箱的使用寿命，其运行维护费用也将迅速增加。本系统采用多级低速运行方式，本系统采用多段低速运行方式，可将风力机的齿轮箱转速比降到5-8之间，极大地降低了运行成本，提高了风力机的综合效益。

一、风力发电机的运行

就像其名称所示，风力发电使用一种把风能转换成电力的装置。风力机在运转，风力机运行时，对风力有一定要求的，一般适用于地势平坦、风力大的地区。

城市中心喧闹拥挤，不适合风吹。风电多建在偏远山区，住房稀少，充分利用自然风能。但是，由于风力发电机组所处的地理位置并不优越，其安全运行管理在一定程度上存在着不完善的问题，必须不断探索和加强管理，使技术人员能够运用计算机技术，实现设备的连接和远程监控。

二、永磁同步发电机常见故障

永磁同步电机的常见故障可分为机械故障和电磁故障。机械故障包括转子偏心、轴承损坏等;电磁波故障主要有定子绕组匝间短路和漏磁。匝间短路发生概率为30%-40%，属于高概率故障。绕组匝间短路对 PMSM正常工作的影响主要有：绕组匝间短路使线圈温度升高，引起永久性失磁故障;定子绝缘进一步失效;以及不对称分布的气隙磁场引起转子偏心失效。分析研究 PMSC线圈匝间短路，可改善线圈的工作状态，提高其可靠性。

三、匝间短路故障程度识别

双馈型风力发电机转子绕组匝间短路时，电磁转矩直流分量t0和2 sf谐波调幅T1会发生变化，因此可以选择T0和T1作为评价指标。当转子绕组匝间短路发生故障时，定子绕组 A相电流基频幅值ia0和定子绕组 A相电流（1-2 s） f的谐波幅值IA1会发生变化。评价指标可以选择ia0和IA1。提出了发电机定子绕组 A相电流基频幅值、（1-2 s） f谐波幅值、 U相电压幅值、电磁转矩基频幅值、2 sf谐波幅值的五种评价方法，故障范围分别为0%、4%、8%、12%和16%;介绍了一种诊断发电机转子绕组短路程度的故障识别方法。将收集到的数据作为样本，样本灰色关联分析。最后，利用熵權代代法计算出灰色加权关联度，并据此判断出短路程度。

四、风力发电机匝间短路故障处理分析

1、加强电气设备检修

为防止电力设备发生故障，应定期对设备进行检查。记录观察到的数据，并与电气设备在工作状态下的性能参数和操作状态进行比较。通过对数据的对比，可以发现和解决问题。电气设备操作人员应了解各设备的结构状况，如何进行检修，充分了解设备的运行状况，并注意维护。电气设备操作人员应了解各设备的结构状况，如何进行检修，充分了解设备的运行状况，并注意维护。

2、优化风力发电机状态监测

通过对发电机各部件的振动信息进行采集和分析，确定各部件的运行状态，是传统的风电机组状态监测系统的具体实现。

风电机组状态监测系统在国外有许多企业。仅仅收集和分析振动数据，对于风力发电的诊断就会产生偏差。

风力发电机组状态监测系统国外很多企业。仅靠对振动数据的收集和分析，就可能对风电的诊断产生偏差。该系统能够采集和监测发电机的电信息以及风机输送链各部分的振动信号，然后采用负序电流法、负序电流法，并将负序电流法、谐波分量分析法等常用的电力信号处理方法进行集成。

3、定期进行电气设备的内部清理

因为在运行过程中风扇和其它电器设备并未完全关闭，所以在运行过程中，

灰尘必然会带到机组内部，灰尘在机组内部聚集附着，在一定程度上影响了机组的散热。一些灰尘和混合物会形成油性固体，很难清洁。一些灰尘和混合物会形成油性固体，很难清洁。长期粘着腐蚀设备，使其无法安全运行。工作人员要定期清理设备内部的油污和灰尘，使其不再覆盖内部，增加散热面积，消除安全隐患，减少设备短路和漏电现象。

结束语

总之，风力发电是一种环保、清洁、高效的发电方式，能够满足社会对电力的需求。因此怎样做好电气设备的安全运行和维修工作，成为管理者关注的焦点。设备在日常运行中经常会出现漏电短路、跳闸现象、叶片故障、变频器故障、发电机故障等故障。对此，管理者应完善相关法规，强化技术人员的管理，焦点。设备在日操作员要注意设备保养，定期进行内部清洗，不断提高自身综合素质，增强设备的故障预报能力，从而能够最大限度地避免安全事故的发生，确保风电设备的安全运行，保障相关企业的人身和财产安全，促进企业持续健康发展。

参考文献

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