樊敏

（太原理工大學(xué)期刊中心，太原 030024）

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策

樊敏

（太原理工大學(xué)期刊中心，太原 030024）

風(fēng)能從能源安全，保護(hù)環(huán)境等方面已成為替代能源的首選。風(fēng)電直流系統(tǒng)由蓄電池、充電設(shè)備、微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)裝置、饋線柜構(gòu)成，大量用于控制回路、繼電保護(hù)裝置、信號(hào)回路、事故照明回路。作為保證重要大型設(shè)備安全的動(dòng)力設(shè)備，其重要性不言而喻，通過(guò)對(duì)風(fēng)力發(fā)電直流系統(tǒng)設(shè)備調(diào)試檢測(cè)、接地故障進(jìn)行分析，提出了防范措施，以保證風(fēng)力發(fā)電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

風(fēng)力發(fā)電；直流系統(tǒng)；絕緣監(jiān)測(cè)；防范措施

風(fēng)電是目前除水電外技術(shù)最成熟、最具規(guī)?；l(fā)展前景的可再生能源。根據(jù)中國(guó)氣象局組織的第三次全國(guó)風(fēng)能資源普查結(jié)果，我國(guó)可開(kāi)發(fā)風(fēng)能總儲(chǔ)量約有43.5億kW。2008年我國(guó)風(fēng)能新增裝機(jī)容量達(dá)到630萬(wàn)kW，總裝機(jī)容量達(dá)到1 221萬(wàn)kW，成為世界第四的風(fēng)電大國(guó)，在新能源產(chǎn)業(yè)的各子行業(yè)中，風(fēng)電將是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。風(fēng)電的發(fā)展需要有雄厚的技術(shù)實(shí)力和強(qiáng)大的風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)為支撐。目前我國(guó)大多數(shù)風(fēng)電制造商都是通過(guò)引進(jìn)技術(shù)進(jìn)入風(fēng)電領(lǐng)域，仍處于由“技術(shù)引進(jìn)和消化吸收”轉(zhuǎn)向“自主創(chuàng)新”的初期階段。目前被閑置的風(fēng)電設(shè)備不在少數(shù)，數(shù)據(jù)顯示，截至2008年底，風(fēng)電并網(wǎng)總?cè)萘績(jī)H為894萬(wàn)kW，與當(dāng)年風(fēng)電總裝機(jī)容量相比，意味著有近28%的已建風(fēng)電設(shè)備被閑置。

直流系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)系統(tǒng)中占重要的位置，直流電源大量用于控制回路、繼電保護(hù)裝置、信號(hào)回路及事故照明回路和保證重要大型設(shè)備安全的動(dòng)力設(shè)備，因此直流系統(tǒng)分布廣，遍布全場(chǎng)各點(diǎn)。只有完善可靠的直流系統(tǒng)，才能保證風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行；只有直流系統(tǒng)調(diào)試合格并且定期進(jìn)行設(shè)備檢測(cè)，才能保證場(chǎng)站其它設(shè)備的順利投入運(yùn)行。

1 風(fēng)電直流系統(tǒng)

風(fēng)電直流系統(tǒng)主要由蓄電池、充電設(shè)備、微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)裝置、饋線柜構(gòu)成。

1）蓄電池調(diào)試。蓄電池一般選用鉛酸蓄電池，其額定電壓為2 V~2.5 V。為保證蓄電池組的容量，在交付使用、定期容量校核時(shí)一般要進(jìn)行10 h放電的測(cè)試，在放電終止時(shí)，每一節(jié)蓄電池的電壓不得低于1.8 V。為了提高蓄電池的放電性能，完全達(dá)到荷電狀態(tài)要進(jìn)行初充電。

2）充電設(shè)備。充電設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)承擔(dān)著直流電負(fù)荷的供電，同時(shí)向蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電，使蓄電池組以滿容量的裝態(tài)備用。新充電設(shè)備進(jìn)行調(diào)試、定期設(shè)備維護(hù)校核蓄電池容量后，首先要設(shè)置其輸出電壓和輸出電流的調(diào)節(jié)范圍，用以滿足蓄電池組充電的需要；其次要保證其恒定輸出電壓及輸出電流，以保證蓄電池組在各種工作方式下安全運(yùn)行。

3）各饋線設(shè)備的檢測(cè)。為測(cè)量、監(jiān)視和調(diào)整直流電源系統(tǒng)運(yùn)行狀況及各饋線出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警，直流系統(tǒng)設(shè)置了監(jiān)控裝置。在直流系統(tǒng)新投運(yùn)前檢查時(shí)，對(duì)安裝測(cè)量表計(jì)要進(jìn)行校驗(yàn)，保證直流系統(tǒng)指示正確，保證巡檢人員及時(shí)準(zhǔn)確了解設(shè)備運(yùn)行狀況。對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行調(diào)整測(cè)試，依據(jù)設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)正確設(shè)定檢測(cè)參數(shù)，保證設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能準(zhǔn)確發(fā)出報(bào)警提醒巡檢人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理故障或有選擇的切除故障，保證設(shè)備安全穩(wěn)定[1]。

2 微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)裝置的原理

微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，能監(jiān)測(cè)出直流系統(tǒng)接地，還可以監(jiān)測(cè)出具體發(fā)生接地的直流饋線。其工作原理是，在裝置內(nèi)有一低頻電壓信號(hào)發(fā)生器，該信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的低頻電壓加在直流母線與地面之間。直流系統(tǒng)饋線回路出現(xiàn)接地故障時(shí)，在饋線上流過(guò)低頻電流信號(hào)，低頻電流信號(hào)經(jīng)輔助電流互感器傳遞給監(jiān)測(cè)儀，經(jīng)計(jì)算判斷出接地饋線及接地電阻的大小。

風(fēng)電場(chǎng)的直流系統(tǒng)是經(jīng)高阻接地的接地系統(tǒng)，正常工況下，對(duì)地的直流電位正常應(yīng)等于直流系統(tǒng)電壓的一半。對(duì)直流監(jiān)測(cè)裝置的調(diào)整、測(cè)試，除要現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作可靠，還要求裝置測(cè)量電壓表內(nèi)阻足夠大。如果絕緣監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量電壓表內(nèi)阻過(guò)小，直流系統(tǒng)在正常條件下已經(jīng)一點(diǎn)接地，當(dāng)發(fā)生另一點(diǎn)接地時(shí)，就構(gòu)成兩點(diǎn)接地，使站內(nèi)聯(lián)系電網(wǎng)的斷路器拒跳或誤跳。在對(duì)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行調(diào)整測(cè)試時(shí)，應(yīng)檢測(cè)直流表計(jì)內(nèi)阻值是否達(dá)到要求。在實(shí)際工作中，220 V直流測(cè)量電壓表內(nèi)阻不低于20 kΩ；110 V直流測(cè)量電壓表內(nèi)阻不低于10 kΩ。對(duì)每一路直流饋線正、負(fù)極分別經(jīng)一電阻進(jìn)行模擬接地，檢測(cè)絕緣監(jiān)測(cè)裝置是否報(bào)警正確，報(bào)警支路數(shù)與實(shí)際接線位置一致[2]。

3 直流系統(tǒng)接地檢查及注意事項(xiàng)

3.1檢測(cè)方法

1）逐級(jí)檢測(cè)方法。目前風(fēng)電場(chǎng)大都采用一一對(duì)應(yīng)的直流送電方式，每一支路對(duì)應(yīng)一負(fù)荷取代直流環(huán)網(wǎng)小母線，這樣降低了因直流接地查找故障時(shí)失電的設(shè)備范圍，也有利于故障的查找。采用直流分屏分級(jí)送電，通過(guò)各級(jí)分屏絕緣監(jiān)測(cè)裝置的報(bào)警支路逐級(jí)查找，不采用停電的方法就可以找到發(fā)生接地的負(fù)荷[3]。

2）人工采用萬(wàn)用表檢測(cè)方法。當(dāng)發(fā)生接地故障報(bào)警時(shí)，首先了解發(fā)生報(bào)警時(shí)，操作哪些設(shè)備，對(duì)操作設(shè)備進(jìn)行逐個(gè)檢測(cè)，其次斷開(kāi)直流饋線后，對(duì)直流正、負(fù)極分別對(duì)地進(jìn)行測(cè)量觀測(cè)對(duì)地電壓的變化，如果接地現(xiàn)象未消除應(yīng)立即恢復(fù)供電查找下一路，直至確定出接地點(diǎn)所在的負(fù)荷。

3.2檢測(cè)直流接地饋線回路時(shí)注意的問(wèn)題

1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況、當(dāng)時(shí)的天氣情況及操作情況，判斷接地點(diǎn)可能出現(xiàn)的范圍，以便迅速確定接地點(diǎn)位置。

2）在進(jìn)行斷電檢測(cè)時(shí)，應(yīng)按照先信號(hào)后操作回路；先室外后室內(nèi)的順序。

3）不論接地點(diǎn)是否在斷電回路內(nèi)，應(yīng)盡快恢復(fù)，一般時(shí)間不容許超過(guò)3 s。

4）在有保護(hù)裝置的負(fù)荷中，斷電前應(yīng)將直流消失后容易誤動(dòng)的保護(hù)退出運(yùn)行。

3.3接地點(diǎn)的確定及注意事項(xiàng)

在直流系統(tǒng)運(yùn)行、定期檢測(cè)期間，直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣降低或直接接地的原因，通常是二次線接線錯(cuò)誤或二次回路導(dǎo)線接線時(shí)不按施工規(guī)范，使電纜芯線絕緣受損，二次設(shè)備絕緣受潮。在查找故障點(diǎn)及處理應(yīng)注意問(wèn)題：

1）應(yīng)有兩人同時(shí)進(jìn)行。

2）應(yīng)使用帶絕緣的工具，以防止直流短路或另一點(diǎn)接地。

3）應(yīng)使用高內(nèi)阻的萬(wàn)用表或數(shù)字萬(wàn)用表。

4）做好安全措施，防止造成跳閘等事故。

4 防范直流接地系統(tǒng)故障的措施

直流接地故障主要是由于二次電纜絕緣下降或遭到破壞引起，可采取以下措施：

1）規(guī)范施工工藝，避免電纜敷設(shè)穿管或剝線時(shí)損壞電纜絕緣。

2）保證室外端子箱、機(jī)構(gòu)箱密封嚴(yán)密，并且保證箱內(nèi)清潔干燥。

3）保證二次電纜穿管處封堵完好，避免雨水流入破壞絕緣。

4）直流回路不能與交流回路共用同一電纜，否則將影響繼電保護(hù)及控制回路的正常運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

直流系統(tǒng)是保障風(fēng)電場(chǎng)安全操作及重大設(shè)備安全運(yùn)行的保障電源，在調(diào)試、定期檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)完善細(xì)致，保證在出現(xiàn)故障時(shí)直流系統(tǒng)可以及時(shí)準(zhǔn)確做出相應(yīng)報(bào)警。發(fā)生接地報(bào)警時(shí)只有認(rèn)真分析、熟悉查找直流接地方法才能快速準(zhǔn)確處理問(wèn)題，保證場(chǎng)內(nèi)設(shè)備正常運(yùn)行，保證電氣設(shè)備安全穩(wěn)定不遺留事故隱患。

[1]李玉海.電力系統(tǒng)主設(shè)備繼電保護(hù)試驗(yàn)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005.

[2]孫寶成,徐海明.直流設(shè)備檢修[M].北京:中國(guó)電力出版社,2003.

[3]蔡旭.直流系統(tǒng)接地故障檢測(cè)新原理及裝置[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào),1998(1):96-99.

（編輯：武曉平）

表2 試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)的參數(shù)

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本“兆瓦級(jí)機(jī)械功率全封閉加載試驗(yàn)臺(tái)”的研制，能夠?qū)崿F(xiàn)大型輸送機(jī)專用變速箱的加載試驗(yàn)，保證大功率變速箱的制造質(zhì)量。與電功率試驗(yàn)臺(tái)相比，機(jī)械式試驗(yàn)臺(tái)的制造成本僅為其一半，運(yùn)行成本僅為其1/3。因此，無(wú)論制造成本，還是運(yùn)行成本都較電功率封閉加載試驗(yàn)臺(tái)的成本低，而且在運(yùn)行過(guò)程中有智能維護(hù)功能，具有能耗少，效率高，制造成本低，運(yùn)行穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，適用于齒輪箱制造企業(yè)對(duì)齒輪箱出廠加載試驗(yàn)使用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡康.大功率風(fēng)電齒輪箱試驗(yàn)臺(tái)的關(guān)鍵問(wèn)題研究[D].杭州：浙江大學(xué),2012.

[2]李喜梅,容一鳴.機(jī)械式封閉功率流試驗(yàn)臺(tái)原理[J].機(jī)械研究與開(kāi)發(fā),2011,35(9):45-47.

[3]樊世耀,梁新文,曹全水.兆瓦級(jí)機(jī)械加載器的研發(fā)與應(yīng)用[J].機(jī)械工程師,2011(6):26-28.

[4]樊世耀，梁新文，曹全水.兆瓦級(jí)機(jī)械功率全封閉試驗(yàn)臺(tái)[J].機(jī)械傳動(dòng),2011,35(9):82-84.

（編輯：薄小玲）

Problem s and Counterm easures in W ind Power Generation System

FAN M in
(Journal Center,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China)

Wind energy has become the first choice as an alternative energy in terms of energy security and environmental protection.Consisting of battery,charging equipment,microcomputer insulationmonitoring devices,and feeder cabinets,a large number ofwind power DC systemsare used in the control loops,relay protection devices,signal circuit,and accident lighting circuits.It is essential for power equipment to ensure the safety of important large-scale equipment.Through the debugging and testing of thewind power DC system and the analysis of the ground faults,the countermeasures are put forward to ensure the safe and stable operation of thewind powerequipment.

wind powergeneration;DC system;insulationmonitoring;precautions

TM 612

A

1672-5050（2016）06-064-03 DO I:10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.12.019

2016-10-10

樊敏（1972-），女，山西原平人，大學(xué)本科，館員，從事期刊編輯工作。