風(fēng)電機組變頻器故障原因分析及日常維護

徐校

摘要：根據(jù)某風(fēng)電場多年的運行經(jīng)驗，本文總結(jié)了風(fēng)力發(fā)電機組變頻器系統(tǒng)常見故障，通過對常見故障分析，旨在為同類型變流器故障處理提供參考與借鑒，并提供相應(yīng)的日常維護方法。

關(guān)鍵詞：變頻器;故障分析;波形分析;維護

引言

社會經(jīng)濟與科技的發(fā)展，推動了我國風(fēng)電領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，對于風(fēng)力發(fā)電機組而言，變頻器在其中的整體可用性中起著非常重要的作用。根據(jù)云南某風(fēng)電場多年的運行經(jīng)驗，本文就風(fēng)力發(fā)電機組變頻器系統(tǒng)常見故障展開分析，并通過有針對性的維護降低變頻器故障率，提高風(fēng)力發(fā)電機組的可靠性。

1、變頻器作用及工作原理

在雙饋風(fēng)力發(fā)電機中，雙饋變流器通過對轉(zhuǎn)子提供低頻交流勵磁電源，使發(fā)電機不但定子能向電網(wǎng)饋電，轉(zhuǎn)子也能夠吸收或向電網(wǎng)供電即能實現(xiàn)電能的雙向流動，同時使其既能調(diào)節(jié)無功功率，也能調(diào)節(jié)有功功率。雙饋電機交流勵磁用雙PWM變換器是由兩個背靠背連接的PWM變換器構(gòu)成的交-直交（AC-DC-AC）變換器，靠近電網(wǎng)一側(cè)的稱為網(wǎng)側(cè)變換器，靠近雙饋電機轉(zhuǎn)子一側(cè)的稱為轉(zhuǎn)子側(cè)變換器。

2、變頻器常見故障分析

某風(fēng)電場風(fēng)力發(fā)電機組為聯(lián)合動力1.5MW機型，采用ABB、日立兩種變頻器。

（1）編碼器類故障。故障現(xiàn)象為變頻器報出“電流越限類”故障，每次報出電流越限故障的相序不同，相序隨機報出。同時變頻器功率模塊運行聲音不正常，會斷斷續(xù)續(xù)產(chǎn)生很大的“轟轟”聲，聲音越大電流越大。通過采集故障數(shù)據(jù)波形發(fā)現(xiàn)編碼器波形異常，如圖1所示。

編碼器鋸齒波形發(fā)生缺失，位置數(shù)據(jù)丟失。由于變頻器在坐標(biāo)變換等控制中需要編碼器給的角度信號，如果信號出現(xiàn)問題將導(dǎo)致變頻器3/2及2/3變換控制發(fā)生錯誤而報出故障。

（2）并網(wǎng)類故障。日立變頻器并網(wǎng)時報出“同步故障”，由于同步時定子電壓與網(wǎng)側(cè)電壓幅值差在5%以上報出此故障。同步時波形如圖2所示。

通過圖2波形可以看出，發(fā)電機定子電壓與電網(wǎng)電壓的幅值相差過大（實際在8%），隨后對變頻器轉(zhuǎn)子電流監(jiān)視發(fā)現(xiàn)U相電流（圖3）異常，由于轉(zhuǎn)子電流需要參與變頻器的控制，電流漂動太大嚴(yán)重影響變頻器PWM輸出控制。隨后檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子U相電流霍爾傳感器阻值異常并進行了更換。

（3）預(yù)充電類故障?，F(xiàn)場故障現(xiàn)象為日立變頻器預(yù)充電后88S接觸器吸合，直流母線電壓達到150V后立即故障停機?，F(xiàn)場檢查網(wǎng)側(cè)電抗、電容、預(yù)充電電阻均無問題，隨后對網(wǎng)側(cè)模塊進行檢查，驅(qū)動板電壓在11V左右（日立變頻器驅(qū)動板通常在11V左右），判斷驅(qū)動板無異常。隨后對網(wǎng)側(cè)模塊IGBT上的并聯(lián)二極管進行測量，發(fā)現(xiàn)兩個模塊各有一個并聯(lián)二極管損壞。后續(xù)有一臺為LVRT上的并聯(lián)二極管損壞，同樣出現(xiàn)直流母線電壓達到150V后立即故障停機的現(xiàn)象。

3、變頻器維護

風(fēng)電場需定期對變頻器進行除塵，重點是電氣控制柜，變頻器散熱底座、變頻器主線接線端子排、變頻器下進風(fēng)口、上出風(fēng)口是否積塵或因積塵過多而堵塞。變頻器因本身散熱要求通風(fēng)量大，故運行一定時間以后，表面積塵十分嚴(yán)重，須定期清潔除塵;同時需仔細檢查交、直流母排有無變形、腐蝕、氧化，母排連接處螺絲有無松脫，各安裝固定點處堅固螺絲有無松脫，固定用絕緣片或絕緣柱有無老化開裂或變形，如有應(yīng)及時更換，重新緊固;對已發(fā)生變形的母排須校正后重新安裝。電氣控制柜內(nèi)風(fēng)扇運行及轉(zhuǎn)動是否正常，停機時，用手轉(zhuǎn)動，觀察軸承有無卡死或雜音，必要時更換軸承或維修;中間直流回路中的電容器有無漏液，外殼有無膨脹、鼓泡或變形，對不符合要求的電容進行更換，對新電容或長期閑置未使用的電容，更換前須對其進行鈍化處理。濾波電容的使用周期一般為5年;對整流、逆變部分的二極管、IGBT用萬用表進行電氣檢測，測定其正向、反向電阻值，并在事先制定好的表格內(nèi)認(rèn)真做好記錄，看各極間阻值是否正常;仔細檢查端子排有無老化、松脫，是否存在短路隱性故障，各連接線連接是否牢固，線皮有無破損，各電路板接插頭接插是否牢固。

4、結(jié)語

變頻器作為風(fēng)力發(fā)電機組運行過程中的重要系統(tǒng)，對風(fēng)力發(fā)電機的安全運行至關(guān)重要。隨著運行時間的增加變頻器故障逐漸增加，變頻器波形為我們精準(zhǔn)查找故障提高了可靠依據(jù)，定期對變頻器進行維護是保證其安全穩(wěn)定運行的基本保證。

（作者單位：云南龍源風(fēng)力發(fā)電有限公司）