王有發(fā)
摘 要:針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)濾波電容進(jìn)行分析,從網(wǎng)側(cè)濾波電容的安裝、控制和內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行研究,提出需要通過改良安裝工藝、更換網(wǎng)側(cè)濾波電容型號來解決變流系統(tǒng)故障根源問題。
關(guān)鍵詞:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;變流系統(tǒng);濾波電容;控制器
中圖分類號:TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.115
北京京能新能源有限公司旗桿風(fēng)電場(以下簡稱“旗桿風(fēng)電場”)位于內(nèi)蒙古赤峰市翁牛特旗境內(nèi),一期的裝機(jī)容量為49.5 MW,安裝新疆金風(fēng)科技股份有限公司生產(chǎn)的GW87/1500直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組33臺,于2012-03-16全部并網(wǎng)發(fā)電。風(fēng)電場并網(wǎng)運(yùn)行近1年時間,機(jī)組常報變流系統(tǒng)故障,降低了風(fēng)機(jī)的可利用率,給風(fēng)電場造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。
變流器采用了IGBT整流的方式把發(fā)電機(jī)發(fā)出的電整流變?yōu)橹绷麟?,通過網(wǎng)側(cè)逆變模塊把直流電變成工頻交流電并入電網(wǎng)。
網(wǎng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)各有獨(dú)立的控制器,以網(wǎng)側(cè)控制器為主控制器,其他控制器為子控制器。如果機(jī)組發(fā)生了變流系統(tǒng)故障,將造成風(fēng)機(jī)停機(jī),減少風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)效益,因此,風(fēng)電場要對此故障進(jìn)行分析和解決。
1 變流系統(tǒng)工作原理
變流器工作原理如圖1所示,1U1為網(wǎng)側(cè)逆變功率模塊,2U1和3U1為發(fā)電機(jī)側(cè)整流功率模塊,4U1為制動功率模塊。
網(wǎng)側(cè)逆變功率模塊1U1的作用是將直流母線上的電能轉(zhuǎn)換成為電網(wǎng)能夠接受的形式,并傳送到電網(wǎng)上;而發(fā)電機(jī)側(cè)整流功率模塊2U1和3U1則是將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換成為直流電能傳送到直流母線上;制動功率模塊4U1則是在某種原因使得直流母線上的電能無法正常向電網(wǎng)傳遞或直流母線電壓過高時,將多余的電能在電阻4R1和5R1上通過發(fā)熱消耗掉,以免直流母線電壓過高造成器件的損壞。
2 故障情況
2.1 故障統(tǒng)計
為全面了解2012年度金風(fēng)1.5 MW風(fēng)電機(jī)組變流系統(tǒng)故障現(xiàn)狀,從后臺監(jiān)控SCADA數(shù)據(jù)庫中調(diào)取了2012-03—12變流
系統(tǒng)故障相關(guān)數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)可以得出,2012-03—12風(fēng)電機(jī)組變流系統(tǒng)故障共發(fā)生29次,月平均2.9次,相對故障率較高。其中,“網(wǎng)側(cè)濾波電容故障”和“溫度低”特別突出,冬季故障率比夏季故障率高很多。
2.2 故障分析處理
經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),網(wǎng)側(cè)濾波大電容額定電壓為780 V,額定容量為68 μF,每相三個并聯(lián)按角形連接。網(wǎng)側(cè)噪聲小電容額定電壓為400 V,額定容量為9 μF,每相一個按星形連接。網(wǎng)側(cè)濾波大電容額定電壓低,容易損壞,導(dǎo)致變流器故障。
現(xiàn)有變流器分為網(wǎng)側(cè)變流器1U1,機(jī)側(cè)變流器2U1、3U1,分別安裝在三個柜子當(dāng)中,其中,1U1所在的柜子是主控柜,集中控制1U1、2U1、3U1。主控柜中配有一臺風(fēng)機(jī),配合冷卻水的溫度來平衡柜內(nèi)溫度,其他兩個柜子中無任何加熱裝置。我風(fēng)電場地處內(nèi)蒙古西部,冬季平均氣溫-26.7 ℃,最低氣溫可達(dá)到-35.6 ℃。在低溫情況下,三個變流柜內(nèi)的溫度與環(huán)境溫度一樣,變流器無法在低氣溫狀態(tài)下正常工作,因此冬季變流器的故障率較高。
由于水冷系統(tǒng)缺水、漏水等原因,造成變流器不能得到及時散熱,從而使風(fēng)機(jī)產(chǎn)生故障。另外,電網(wǎng)波動時會影響變流器的正常工作。
2.3 故障反饋出的問題及改進(jìn)方法
經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查、分析,發(fā)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)濾波電容器額定電壓選擇存在缺陷,為此,我場及時聯(lián)系廠家技術(shù)人員,要求重新設(shè)計網(wǎng)側(cè)濾波電容器,從而解決該故障問題。
重新選用電容器,現(xiàn)用的為網(wǎng)側(cè)濾波大電容額定電壓780 V、額定容量68 μF,每相三個并聯(lián)按角形連接;網(wǎng)側(cè)噪聲小電容額定電壓400 V、額定容量9 μF,每相一個按星形連接。經(jīng)過技術(shù)論證,重新選用的電容器為網(wǎng)側(cè)濾波大電容額定電壓850 V、額定容量68 μF,每相三個并聯(lián)按角形連接;網(wǎng)側(cè)噪聲小電容額定電壓575 V、額定容量4.7 μF,每相兩個并聯(lián)按星形連接。
3 結(jié)束語
通過對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)電容問題進(jìn)行分析,得出變流系統(tǒng)故障主要是由網(wǎng)側(cè)濾波電容器額定電壓選擇存在缺陷造成的。變流系統(tǒng)決定著風(fēng)電機(jī)組的正常并網(wǎng),是風(fēng)電機(jī)組的核心部件。只有保障變流器的正常、穩(wěn)定工作,風(fēng)電機(jī)組才能源源不斷地發(fā)出電能,為風(fēng)電場創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1]吳努斌,蹇浪.大功率風(fēng)機(jī)變流器冷卻系統(tǒng)的計算與應(yīng)用[J].電子質(zhì)量,2012(03).
〔編輯:王霞〕