探究风电场电气设备中风力发电机的运行维护的措施

李 莉

（大荔西北水电新能源有限公司）

0 引言

风电场电气设备中风力发电机的运行维护，是保证风电场电气设备正常运行，风能资源高效应用的重要措施。随着传统能源压力的增加，风能开发应用研究力度不断加大，特别是新能源技术迅速发展背景下，风力发电得到广泛应用。风力发电的实现需要风电场电气设备的支持，借助风力发电技术，协调传统能源应用与生态环境保护的矛盾，平衡能源供需结构等。风力发电机作为风电场电气设备运行基本支撑，运行维护能够有效延长发电机运行寿命，为风电场电气设备应用价值的发挥与风力发电技术发展提供助力。

1 风电场风力发电机运行特点分析

风力发电机运行维护工作的开展，必须对其运行特点详细了解，认识到风力发电机对风电场电气设备运行的重要性，掌握其基本组成的条件下，对风力发电机运行维护策略有效优化。风电场采集的风能，必须经过专业转化，得到机械能、电能才能应用，风力发电机是转化的主要载体。图1为风力发电机组成示意图，结合图1对风力发电机有更准确的认识。

图1 风力发电机组成示意图

风力发电机在风电场中的应用，因为风电场的框架设计特殊，受影响因素较多，所以风力发电机运行期间不可避免会受到影响。加上风电场位置多为偏远郊区，涉及机组设备基数大，人为操作失误等，都会对风力发电机运行造成影响，一旦风力发电机出现问题，必然会波及风力发电效率，为风电场电气设备运行带来一系列问题。正因如此，必须加大对风力发电机运行维护力度，精准定位运行故障并解决，科学排除风力发电机运行风险，提高运行稳定性［1］。不仅如此，风力发电机的有效维护，在很大程度上延长各组件运行寿命，增强运行技能。风力发电机在风电场中的应用，具有成本低、运行稳定、效率高等优势，因此积极优化风力发电机运行维护策略，夯实风电场电气设备运行基础。

2 风力发电机运行故障与维护措施

2.1 叶片故障的维护处理

根据对风力发电机组成分析可以发现，叶片是风力发电机的重要组成。风力发电机正常运行期间，风能为叶片提供动力，加上周围风环境不断变化，增加了叶片受损风险。叶片结构松动是叶片常见故障之一，若不能及时处理，逐渐演变为裂缝，恶劣天气叶片内部被雨水侵蚀，影响到叶片的结构安全与平衡性。此外因为风电场的选址均为风能资源丰富区域，储备风能资源过程中，叶片受到强风的影响，会出现断裂情况，加上风沙、冰冻及工艺缺陷等，叶片还会出现腐蚀、脱漆情况。叶片故障若得不到及时解决，必然会增加叶片变形、结构开裂风险，甚至出现桨距失控。

叶片故障的维护处理，首先对叶片外观进行全方面检查，针对叶片最大弦长、后缘、梁帽、前缘、叶尖等保证无任何异常。其次是检查叶片内部，具体包括后缘、吸力侧、压力侧、壳体铺层、夹心材料、后缘腹板、前缘腹板、前缘、主梁帽等。再次是应用无损探伤技术，记录与分析检测传输信号具体情况，特别是可变频率，继而对叶片状态进行判断，迅速定位叶片缺陷位置［2］。最后是为提高叶片维护水平，对叶片损坏与故障等准确预测，积极安装振动传感器，保证机舱振动信号能够得到及时准确采集，以此去提高叶片故障诊断效率。

2.2 变流器故障的维护处理

变流器故障的维护处理，必须明确变流器维护项目及维护间隔。柜体检查、线缆检查的维护间隔时间为12个月；冷却系统检查、功率单元检查、控制系统检查的维护间隔为6个月。本文主要选择双馈变流器展开故障维护处理研究，图2为双馈变流器运行原理示意图，结合图2对双馈变流器运行与故障维护处理进行深层次分析。

图2 双馈变流器运行原理示意图

变流器机组分布中，并网柜、控制柜、功率柜是基本组成，由电网提供动力，机侧变流器、网侧变流器的作用下，变流器实现全功率运行。变流器运行中，常见故障分三方面，其一是外围故障；其二是网侧故障；其三是机侧故障。

2.2.1 外围故障的维护处理

变流器外围故障中，需根据故障具体情况采取对应处理方法。若变流器的主断路器闭合异常，技术人员需及时检查断路器状态，尤其是储能机构运行是否正常。在确认断路器断开状态下，检查反馈信号插接牢固性，面对损坏严重的部件及时更换。变流器若出现电感过热故障，首先应用红外线测温仪，对电感表面温度进行测量，并检查电感风扇工作状态；其次是对电感阻值状态进行测量，定位故障点并及时解决。通讯中断故障的检查与处理，第一检查主控通讯线缆的状态，确定表面是否存在损伤；第二检查通信接头插接牢固性。

2.2.2 网侧故障的维护处理

网侧常见故障主要体现在三方面，其一是A相、B相、C相模块过流故障，处理方法是首先对网侧模块损伤情况进行检查，其次是借助后台软件对过流现象确认，最后是对过流保护参数设置检查，确定其符合变流器运行设定标准。其二是母线预充电出现超时、过压或者是欠压的情况，对于该故障的处理，首先是检测直流母线电压实际值，其次是针对性检测预充电接触器动作，确定其是否正常，最后是对充电电压保护参数进行检查。其三是主熔断器断开故障，其处理方法主要是对熔断器反馈信号进行检查，确定是否存在异常情况，同时还要检查熔断器通断性，确定是否需要更换。

2.2.3 机侧故障的维护处理

机侧故障维护处理中，针对IGBT过流故障，第一检查其驱动板指示灯，确定是否处于点亮状态；第二是检测机侧驱动板，判断有无损坏，若存在损坏判断是否达到更换标准，确保驱动板更换及时；第三是检测IGBT是否损坏，确保模组更换及时。针对运行欠速与超速故障，第一检查编码器接线情况，确保其无松动，第二检查电机编码器，若安装松动及时处理。针对并网接触器异常断开故障，首先需检查并网接触器的反馈触点，其次检查接触器线圈是否正常。

根据上述对变流器常见故障及处理方法的分析，对变流器检查维修养护重点进行提炼，着重体现在两方面，具体如下：

电气检查：检查电缆连接情况、UPS电源、接地情况、防雷器件、滤波单元。

功率单元检查：检查散热器功率、电抗器功率、断路器功率、功率单元波动。

2.3 偏航变桨减速机故障的维护处理

偏航变桨减速机故障的出现，同样会威胁到风力发电机的正常运行。工作人员日常维护中，必须注意做好油脂泄漏检查，并定期更换油脂，面对减速机出现的异响或振动及时检查处理。以下对偏航变桨减速机常见故障及处理方法进行了整理，为工作人员提高故障处理效率与维护水平提供参考。

2.3.1 油封漏油故障现象

根据现场实况分析出现该现象的原因，若油封损坏原因导致，立即更换油封；若为润滑油添加过多导致，立即按照油标中线位置放出多余润滑油。

2.3.2 透气帽漏油故障现象

如果引发这一现象的原因是由于润滑油添加过量，应立即按照油标中线位置放出多余润滑油；如果引发这一现象的原因是透气帽质量问题，需立即更换透气帽。

2.3.3 齿轮箱振动异响

齿轮箱振动异响的出现，主要原因为设备内部故障。工作人员需根据故障实况，及时拆箱检查，锁定损坏零部件及时更换。

2.3.4 电机通电但齿轮箱不运行故障

减速机在实际应用中，还存在电机已经通电，但是齿轮箱却不运行。这一问题出现的原因主要集中于三方面，其一是电机安装不正确，需重新检查与安装；其二是制动器始终为抱紧状态，虽然电机通电，但是这一状态并未变化，这种情况下就需要对制动器手柄适当调整；其三是内部故障引起，解决措施为更换新电机。

2.3.5 齿轮箱反转与转动卡死故障

齿轮箱反转故障的出现，电机电源线接错、电机内部相序错误均为重要原因，工作人员需对电机接线进行调整，并及时与电机厂家取得联系，针对电机内部相序错误加以解决。齿轮箱转动期间，会出现突然卡死的情况，引发这一故障的主要原因为内部故障，要求工作人员进行拆箱检查，并及时更换损坏零件。

2.4 设备发电机故障的维护处理

风力发电机故障处理与维护，发电机是设备运行基本动力源，发电机主要包括空气冷却器、电机定子、电机转子、集电滑环等组成。发电机运行中，绕组温度异常、绝缘损坏、轴承损坏、振动异常等均为常见故障，对于这些故障的解决与预防，需要提出针对性解决措施。

2.4.1 做好发电机机构检查

仔细检查发电机外观，确定是否存在磨损或异常，观察发电机结构运行状态，特别是振动频率与运行声响。

2.4.2 加大接线检查力度

发电机运行中，涉及动力电缆、信号电缆的连接，若发电机运行出现故障，及时展开接线检查，保证所有电缆连接检查仔细、到位。

2.4.3 定转子与集电滑环检查

定转子检查中，重点在于定子绝缘状态、转子绝缘状态的判断，还需要检查接地碳刷，以此确定故障定位是否为定转子组成。集电滑环检查中，主要针对滑环本体状态检查，监控信号波动情况，还包括主碳刷性能。

2.4.4 润滑系统的检查

润滑系统同样是发电机故障维护检查的重要组成，润滑系统检查中，润滑油位、润滑泵试运行、废油清理均为重点项。与此同时，还要兼顾冷却系统的全面检查，对风扇试运行状态进行记录，检查冷却系统的散热管与导风筒等，在此基础上，迅速定位发电机故障位置，以最快速度解决发电机故障，为设备正常运行提供支持。

3 结束语

综上所述，通过对风电场电气设备中的风力发电机运行维护研究，对风力发电机有更准确的认识。风力发电机运行故障的出现，必然会威胁到设备正常运行。针对其中的叶片故障、变流器故障、偏航变桨减速机故障、发电机故障等，客观分析故障出现原因，制定针对性解决处理与维护方案，借此达到提高风力发电机故障解决效率与运行维护水平的目的。