2.1MW双馈风力发电机故障排查手册V1.0

2.1MW双馈风力发电机故障排查手册V1.0

2.1MW双馈风力发电机

故障排查手册FD2.1(V1.0)

西安正麒电气有限公司

版本说明：

版本更改内容编写更改日期备注

FD2.1

初始版本李剑2015.06.09 （v1.0）

目录

1 手册的描述 4

2电机结构

8

3 双馈电机简介，工作原理 9

4 电机常见故障 12

5 电机主要部件常见故障及解决方法 22

6 注意事项 23

1.手册的描述

本维修手册适用于2.1KW双馈风力发电机，指导相关技术人员和专业维修人员对电机的故障诊断、异常处理以及维护工作。

特别注意：

●请认真阅读使用说明书，本手册对系统的外部接口、性能参数等

不再作具体介绍。

●请相关人员仔细阅读学习本手册和用户手册，只有通过系统学习

和培训，完全熟悉安全注意、结构安装、操作维护的人员，才能从事本系统的维修工作。

●对于擅自拆除和错误维修导致系统损坏，本公司不承担任何法律

责任。

●在没有得到本公司书面许可时，任何单位和个人不得对本手册擅

自摘抄、复印，不得以任何形式进行传播。

●本产品在改进的同时，资料可能有所改动，恕不另行通知

2.电机结构

2.1MW 双馈风力发电机为2100kW 三相异步电机，定子接线方式三角形型连接，转子接线方式星形连接，冷却方式为风冷却。

图1

图1.电机外观

空冷却器风

注油

器

定子

定子接线盒 端盖

轴承

接地

刷

图2.电机外观图

图3.电机外观图

转子接线盒

转子避雷器

电机滑环室

电机滑环

1.1定子，机座为焊接结构，内部铁芯叠压后由轴向扣片拉紧定子线圈为3相成型线圈嵌线后整体真空压力浸漆绝缘等级H三相绕组由电缆线引固定在机座上的大接线盒内。

1.2转子，为绕线式转子铁心采用压力安装在轴上转子绕组为波形绕组，绕组K、L、M端头通过轴孔引出与非传动端滑环连接轴接地采用接地电刷电刷装在滑环室并有电刷磨损报警单元编码器安装于轴的非传动端。

1.3加热器，加热器位于电机定子腔内，主要用于低温环境下对电机绕组进行加热。

1.4端盖、轴承端盖采用铸造结构轴承采用两个绝缘深沟球轴承。

1.5冷却和通风，发电机采用机壳水内冷却，电机内部风扇使空气循环流动把热量传到电机机壳机壳中循环的冷却水将热量带走，滑环室内部空气自然流动，热量传递给滑环室再经过顶部装的水冷机构进行冷却。

1.6滑环室滑环室，装在电机外部的非传动端防护等级IP23滑环装在轴上，刷架系统装配于滑环室内，然后固定在非传动端端盖上，用传感器监控主电刷和轴接地电刷磨损外接信号电缆固定于辅助接线盒内。

1.7接线盒，大接线盒位于电机传动端顶部从右侧出线从传动端看。

1.8电器连接，电机定子、转子三相绕组由外接电缆引出固

定于接线盒内，是日常维护电机所必需的维护。包括轴承，润滑，滑环和电刷维护，清洁电机和附件。

3.双馈电机简介，工作原理：

（1）简介

双馈异步风力发电机（DFIG，Double-Fed Induction Generator）是一种绕线式感应发电机，是变速恒频风力发电机组的核心部件，也是风力发电机组国产化的关键部件之一。该发电机主要由电机本体和冷却系统两大部分组成。电机本体由定子、转子和轴承系统组成，冷却系统分为水冷、空空冷和空水冷三种结构.

双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过变流器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成了"柔性连接"，即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电压，使其能满足要求。

（2）工作原理：

双馈感应发电机由定子绕组直连定频三相电网的绕线型感应发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。

“双馈”的含义是定子电压由电网提供，转子电压由变流器提供。该系统允许在限定的大范围内变速运行。通过注入变流器的转子电流，变流器对机械频率和电频率之差进行补偿。在正常运行和故障期间，发电机的运转状态由变流器及其控制器管理。

变流器由两部分组成：转子侧变流器和电网侧变流器，它们是彼此独立控制的。电力电子变流器的主要原理是转子侧变流器通过控制转子电流分量控制有功功率和无功功率，而电网侧变流器控制直流母线电压并确保变流器运行在统一功率因数（即零无功功率）。

功率是馈入转子还是从转子提取取决于传动链的运行条件：在超同步状态，功率从转子通过变流器馈入电网；而在欠同步状态，功率反方向传送。在两种情况（超同步和欠同步）下，定子都向电网馈电。

（3）优点：

首先，它能控制无功功率，并通过独立控制转子励磁电流解耦有功功率和无功功率控制。其次，双馈感应发电机无需从电网励磁，而从转子电路中励磁。最后，它还能产生无功功率，并可以通过电网侧变流器传送给定子。但是，电网侧变流器正常工作在单位功率因数，并不包含风力机与电网的无功功率交换。

4.电机常见故障

4.1：电机过热的原因有哪些？

（1）负载过大；

（2）缺相；

（3）风（水）道堵塞；

（4）低速运行时间过长；

（5）电源谐波过大。

4.2：电机三相电流不平衡的原因有哪些？

（1）三相电压不平衡；

（2）电机内部某相支路焊接不良或接触不好；

（3）电机绕组匝间短路或对地、相间短路；

（4）接线错误。

（5）主接线盒内的连接螺栓个别没有紧固或导线接触面不干净。

4.3：电机缺相的原因有哪些？

电源方面：

（1）开关接触不良；

（2）变压器或线路断线；

（3）保险熔断。

电机方面：

（1）电机接线盒螺丝松动接触不良；

（2）内部接线焊接不良；

（3）电机绕组断线。