1.5MV风电检修运行

金风1.5MW风力发电机LUST变桨系统2F5空开跳闸获得的启示２０１０年２月２１日，龙源玉门地卧铺风电场，９号机组报变桨位置比较故障，之后连续几天相继报变桨运行模式故障、主旋编故障、自启动超限、变桨安全链、且有时报故障时叶片无法顺桨，复位后故障消失。

由于此故障，杂乱无章且没有规律，查看Ｂ文件发现主旋编有跳变现象，因此调换２号与３号主旋编，故障任未排除，之后几天又时常发生２号变桨柜２Ｆ５空开跳闸现象，２Ｆ５是变桨系统２４Ｖ直流总电源，主要为电磁刹车、ＰＬＣ模块、pitch master 控制系统、传感器、旋编等供电，如果２Ｆ５空开发生跳闸，则24V回路有过载或接地现象，仔细查看变桨柜内外线路有无接地和短路现象，但未发现异常，只好比对2号柜与3号柜个用电设备电阻，希望能发现什么，经检查未发现异常，在即将陷入僵局时，我们中的一位同事无意中发现2号变桨电机支架根部限位开关线路绝缘损坏，由于此处线路绑扎不规范，导致扎带断裂，线路与变桨电机支架发生摩擦，最终将绝缘磨损，导致机组在旋转过程中24V回路瞬间接地，电压下降，致使pitch master控制系统运行程序发生故障，各模式之间无法完成切换，致使叶片无法完成顺桨。

由此得出的结论是，当机组报出的故障非常乱时，切记不要忘了认真检查系统中的每一根线，有时候一些疑难故障是由于一些细微之处造成的，当发现它时会让人觉得有些无奈甚至可笑，但是我们所做的只能是仔细点再仔细点，这样也许能弥补对故障理论推理上的不足，就我个人认为对于故障处理，只有对机组运行规律、运行原理有更加深刻的理解，对理论知识更加扎实的学习并理解，才能以不变应万变，理论知识只有理解了才会装进自己的大脑，如果不理解它永远只留在书本上，至于经验它只能停留在理论知识缺乏的基础上，它并不能做到以不变应万变，但它可以让我们更加有效的进行工作，这是我对这次故障处理获得的一点启示，希望对大家有所帮助。

浅谈风力发电机组故障的特殊处理方法浅谈风力发电机组故障的特殊处理方法茆春俊上海奉贤海湾风力发电场坐落于美丽的杭州湾畔，目前共有4台850KW的风力发电机组。

在日常的故障处理中，一般按照先查看微机屏幕上的故障信息，再根据故障手册所述内容进行分析，最后现场排查检修，直至故障处理完毕。

这是较为常规的故障处理方法，现在想谈一谈在本风场工作中碰到的一些特殊的处理方法。

一、故障处理时整体考虑的重要性故障处理时对机组各系统的整体考虑是很重要的。

例如，本风场的4号机曾在一段时间内，运行时其液压系统油温常常比其它三台机高出10℃左右，在夏季高风速发电时常因油温到达65℃而引起停机，造成发电量的损失。

当时对可能的故障原因做了种种判断。

包括液压油老化；安全阀可能存在内部泄漏；电磁阀可能存在内部泄漏；PT100温度传感器可能出现问题造成温度虚高；比例阀对风速的响应和反馈出现偏差，引起变桨系统频繁动作，造成油温过高等，凡此种种基本都集中在对液压系统的分析上，但在对相关部件进行了备品更换后，故障依旧。

随后通过运行观察却发现此液压系统存在一个油温升高的分界点，即风速在8米/秒以上持续时，油温会逐步上升，直至65℃停机；但若风速在8米/秒以下持续时，油温则与其它三台机差不多，即使起始油温在60℃以上，也会逐步降至正常油温，同时风速在8米/秒以上持续时，变桨角度值在同等风速下要比其它三台机大，而且角度变化和液压泵启停也比其它三台机频繁一些。

于是开始对液压系统外的其他系统展开了排查，最终找到了故障原因，为发电机编码器的联轴器部分损坏所致。

发电机编码器的联轴器部分损坏后（即部分松动，但仍可工作），引起控制系统在高风速时接受到的发电机转速值不准，从而使变桨系统工作出现偏差所致。

从本次故障处理结果和现场观察可知，在联轴器部分损坏后，控制系统通过编码器得到的数值与实际数值是有误差的，但在低风速时（8米/秒以下），转速相对较低，误差值可能较小，故而未对变桨系统造成较大的影响；而在高风速时（8米/秒以上），发电机已经处于超同步运行状态，转速在同步速1500转/分以上，相对较高，则误差值增大，但又未达到故障停机限定值，于是控制系统根据不准确的测速值给出了不准确的变桨角度（此处为角度偏大），使得在同等风速下，4号机比其它三台机吸收的风能要少，造成高风速时发电量也少；同时又因为联轴器部分损坏，使得测出的转速值不稳定，导致控制系统频繁给出变桨调节信号，引起变桨系统频繁动作，液压泵动作时间缩短，使液压油温逐步升高，再加上夏季机舱温度也偏高，不利于散热，最终导致油温高而停机。

通过此次故障处理可以看到，看似是液压系统元件有问题，但最终结果却是一个小小的联轴器损坏所致。

这说明在解决风电机组的一些故障时，需要从整体考虑，系统间相互控制反馈，其它系统部件的损坏也会影响到本系统的工作状况；同时在平时的检修维护中，对小型部件的维护也不能掉以轻心，小部件往往会引起大问题。

二、日常巡检对防止故障发生的重要性本风场的定期预防性保养维护为半年一次，但平时的定期巡回检查对防止故障发生同样具有重要意义。

例如，本风场的2号机曾因齿轮箱油位低而停机，现场查看后发现齿轮油大幅度泄露，排查后发现竟然是由于齿轮箱油泵马达至冷却风扇的油管因长期与机舱底盘坚韧处碰撞振动磨损导致破裂，引起油管破裂和油的泄露。

在更换油管和补油后，故障解除。

通过此次故障处理，引起了我们的警觉，对所有风机的油管都进行了检查，又发现了一些因碰撞振动而引起的磨损现象（如下图），给予了及时处理。

这说明防止故障的发生不能光指望定期预防性保养维护，日常巡检一样很重要。

三、运行分析对故障处理的作用大部分的故障都可以根据故障报警及故障手册来进行处理，但有些故障光靠故障信息也不一定就能及时处理，需要通过运行分析来解决。

例如，本风场自投产后，所有风电机都经常因故障报警“机舱顶部和地面通信错误”而停机，但现场复位后即可恢复运行。

当时根据故障手册所述内容曾对故障原因做过一些推测，现场也做过一些处理，包括更换光缆和光纤接头等，但都无济于事，故障照样频发，一时间故障原因似乎无从查找。

但后来通过进一步运行分析发现，大部分故障发生的时间基本上都集中于上午八点至九点间，这一条规律给了我们启示，于是对风电场周围情况展开排查，检查有无外部通信设备对风电机通信造成干扰。

结果得知离风电场不远处有一个解放军边防部队，在上午八点至九点间会开启雷达工作，所以判断是此原因对风电机通信造成了干扰，后来在风电机的通信模块上加装覆盖了铜丝布，加强了屏蔽效果，故障从此不再频发。

从这一点可以看出，处理故障不能光靠故障信息，还必须认真做好运行工作，多分析情况，多总结经验，发现规律，才能更全面地处理好故障。

虽然风电机组的单机额定容量远小于火力发电机组，即使故障停机也对大型电网的负荷没有什么影响，但对于风电场本身来说，在经济效益方面还是具有一定影响的。

风电“靠天吃饭”的特性决定了在高风速时，只有用正确的方法和清晰的思路处理好不同类型的故障，恢复运行，才能充分利用好有效风力资源，减少经济损失。

安全链中的触点包括了风轮过速模块的触点开关、变频器系统失效/短路保护触点、振动开关、扭缆限位开关、机舱中的两个急停按钮、塔底一个急停按钮、变桨距系统急停触点和风机控制器失效触点。

风电机组在运行过程中一旦发生安全链断开，就会有一个自锁安全继电器断开，该自锁安全继电器可以通过人工复位，但是不能远程复位。

兆瓦级风力发电机组的安全策略随着风电机组单机容量不断扩大，风电机组的结构和运行控制策略越来越复杂，对风电机组运行的安全提出的要求也越来越高的，所以在大型风力发电机组的设计研发过程中，安全策略尤为重要。

风电机组的安全系统包括控制器、监控装置、执行机构、保护装置等子系统，这些子系统相互配合保障风电机组在各种条件下都能遵循安全策略，执行相应的安全保护动作。

本文从安全策略的标准要求入手，详细阐述一套兆瓦级风力发电机组安全策略的设计方案，目的是与风电控制领域的同行探讨。

1 安全策略描述风力发电机组电控系统的策略包含两个部分：控制策略和安全策略。

控制策略主要负责风机的运行控制；安全策略的主要作用是当风机发生故障时，能够保障风机进入安全状态，不会造成风机事故或人身伤害。

GL标准中列出了主要与安全相关的参数和运行控制参数，并描述了安全与控制系统的相互关系。

如图1所示。

图1 安全与控制系统的关系（点击图片放大）风力发电机组控制系统的策略设计，要求当控制系统一旦失效不能把风机运行参数控制在正常的范围之内时，系统必须能够保障风机进入安全的状态。

2 机组总体安全策略在兆瓦级风电机组的控制系统中，安全保护主要分为软件保护和硬件保护。

软件保护主要是在控制程序中设置参数的限定值，一旦监测装置检测到运行参数超过限定值，就会触发对应级别的制动程序，同时报出故障，以保障风机的安全。

一旦控制系统失效，硬件保护作为冗余保护也会触发相应的制动程序，使风机进入安全状态。

故障处理程序流程见图2。

图2 故障处理程序流程图（点击图片放大）兆瓦级控制系统将风机运行主要分为8种运行状态：①准备运行状态；②正常运行状态；③正常停机状态1；④正常停机状态2；⑤正常停机状态3；⑥紧急停机状态1；⑦紧急停机状态2和⑧维护状态。

控制系统根据故障的不同安全级别，设置了5个停机程序来保障风机运行的安全，即正常停机程序1，正常停机程序2，正常停机程序3，紧急停机程序1和紧急停机程序2。

当系统运行的参数超过（或低于）限定值不符合设置的要求时就会触发相应的制动程序，让风机进入相应的停机状态，各种停机状态需要相应的复位程序复位。

制动程序通过刹车系统来实现：变桨系统是风机的主刹车系统，每个叶片具有独立的电变桨控制，各自备有蓄电池以防控制系统失效或系统掉电时无法动作；机械刹车是风机的辅助刹车系统，安装在驱动链的高速轴侧，当主刹车系统失效或紧急停车时才起作用。

风机控制器由不同的模块组成，不同功能的模块分布在机舱和塔底控制器中，模块之间通过一个总线系统进行通讯，总线系统不停地监测风机各部分的检测信号是否有故障；另外，控制器内部程序中写入看门狗程序，用于检查控制器内部出错的情况。

风机控制器与UPS连接，在电网掉电后，UPS能让控制器继续工作1h以上，确保内部数据的安全。

3 与安全相关信号的策略为了确保机组的安全，所有与安全相关的传感器以及保障风机无故障运行所必须的传感器通常至少要配两套保持冗余，运行中采用了通过比较两套传感器信号的一致性确定系统状态的对策；如果两套传感器的信号被控制系统判定为正常，那么这两个信号的平均值将被用于控制，如果检测出两套传感器的信号不一致，那么系统会通过控制器的判断程序来辨识正确的传感器信号；一旦无法辨识系统将启动相应程序报出故障并让风机停机。