电气和控制设备在风电机组的检修分析

汪海成（中国水电顾问集团风电泸西有限公司，652499）



电气和控制设备在风电机组的检修分析

汪海成
（中国水电顾问集团风电泸西有限公司，652499）

摘要：最近几年，风电装机的容量正在快速增长过程中，为人类提供了大量的绿色能源，有助于电气事业的发展。本文在对电气系统故障检查工作思路进行有效归纳总结的基础上，明确了控制系统以及电气系统设备的主要功能，从而探究有效的设备检修方法，为风电装机组件检修提供支持。

关键词：电气；风电机组；控制设备；检修

0 前言

风电机组的发展非常迅速，为人们提供了丰富的风能，符合可持续发展观的内在要求。风电场在投入2～5年生产后，一般已经过了质保期，风电机组的维修需要风电场来展开。风电场组件检修中，有不少人员没有设备检修经验。在对实习期新加入员工的毕业生素质进行改善，需要加强对新员工的安全以及检修技能的培训，从而在短时间内培养其设备检修的基本能力。

1 风电机组概述

新风电机组一般运行比较稳定，发生故障的几率比较低，师傅可以在实习期引导学生进行上机维护，从而积累检修经验。为了有效解决新员工的素质培养难题，检修部门一般会自行编制检修作业指导书或者故障处理受测，对新员工提供知识资料。为了有效改善新员工的操作能力，本文主要从控制系统、电气系统方面，重点分析了电气与控制系统检修思路，从而为检修人员设备检修操作能力的培养提供支持，维持风电机组的正常运行，创造出良好的经济效益与社会效益。

风机出口电压690伏（0.69千伏），每台风电机组带一个箱变，变比一般是0.69/35（或者0.69/10.5）千伏，升压至35kv后，多台风电机组通过场内汇集线路（可以是架空线路也可以是电缆）像葡萄一样串起来，一个50MW的风电场一般是3～4回汇集线；汇集后接到风电场升压变的35kV侧，因为单台变压器的容量有限，所以大容量的风电场可能会有多台升压变；至于电容器，因为并网导则要求风电场具有一定的无功功率调节能力，所以一般会在升压变低压侧配置一定的无功补偿装置，电容器仅仅是其中的一种，还可以是SVC或者SVG，风电场送出线路较长的话，有时候还需要安装一定容量的感性无功设备。风力发电机组控制系统工作的安全可靠性已成为风力发电系统能否发挥作用，甚至成为风电场长期安全可靠运行的重大问题。

2 电器和控制设备检查

控制系统作为风电机组的重要神经中枢，是能够感知以及控制风电机组系统所有设备的系统，是系统正常运行的重要保障。风电机组控制系统主要模块有PLC主机、数字输入DI、模拟输入模块AI、PLC通讯模块等。通信模块主要是利用通讯协议，能够有效传输PLC主机的设备以及指令状态信息，同时可以保证电气设备处于所需工作状态下。风电机组的安全链回路模块，是风电机组安全有效运行的重要保障，使用串联回路将节点有效连接。串联回路中，如果有一个节点被断开，则整个处于短路状态，可以有效避免安全事故的发生。因此，安全链回路的功能是保障风电机组的安全性。安全链中，各个节点的关系为逻辑与，只有在每个逻辑量都为1的情况下，机组才能够正常运行。安全链主要用于监测变桨、紧急停机按钮、偏航纽缆、振动等多种项目。

2.1PLC故障检查。PLC作为风电机组的控制核心，其在风电机组的运作过程中具有重要的应用价值。因此，在风电机组故障检查中，可以首先从PLC检查入手。对操作界面的有效检查，从而确认所应用的软件版本，并确定工作状态是否处于正确状态。通过检查PLC的运行状态，获得对PLC外壳的有效感知，同时确定设备工作是否有热现象。

2.2通讯故障检查。在PLC检查后，开始检查风电机组的通讯功能。如果风电机组包括安全链在内的所有设备状态的信号都无法检测到，则说明控制系统通讯有问题。对通讯模块的检查，主要内容有通讯模块的电源供电模块、接头、接线、设置波特率等。同时还应该检查通讯地址、通讯信号强度等。

2.3安全链故障检查。当通讯功能恢复正常后，需要检查安全链回路。如果机组主要设备停止运行，则可能是由于安全链回路没有闭合的原因。在对安全链回路进行检测的过程中，需要分析软件工作状态、模块是否发生损坏。安全链回路检查是后续检查实施的重要基础。在排除掉软硬件故障之后，需要结合电路图纸的接线原理，分析回路安全节点的功能，同时具体分析故障产生的原因。当安全链信号传输的过程中，受到干扰时，安全链节点功能也会存在异常现象。在检查回路安全性的基础上，应该分清故障原因。例如，当发生严重纽缆状态、机场振动超限等情况，其实质是设备的运行状态达到了安全警报极限，可以通过闭合安全链回路，等待状态恢复正常，从而进行分析同的故障检查。

2.4分系统故障检查。风电机组分系统主要包括变桨系统、偏航系统、液压系统、冷却系统、润滑系统，对这些系统进行检查时，应该要严格结合电路图指示。电气回路检查类别主要有两种，一种是控制回路，一种是动力回路。控制回路的功能，可以分为测量、反馈以及控制。控制回路的测量功能主要是将压力、温度、位置、风速、电压、电流等多种信号，有效转换为电压信号，从而供PLC卡件进行测量。传感器的检查中，应该要注意电流传感分压电阻的质量水平，同时注意分压电阻的正确安装。控制功能可以利用PLC卡件有效发出控制信号，从而达到电源接通或断开的目的，最终实现自动化控制。

接触器的主要故障原因有触头粘连、电磁线圈实效等，接触器的故障会导致电气设备的无法有效控制，能够检测出设备状态参数。电气设备故障的检查，应该结合故障类型，结合对照图纸，根据电气回路对故障现象进行具体分析，判断是否为跳闸、烧损、过热故障，同时判断是否有热现象产生。同时检查设备工作状态是否正确，以及检查设备是否有损坏，判断反馈回路是否正常。

3 强化风电机组电气与控制系统科学检修分析

风电机组出现故障时，多采用的故障检查法，基本原则是对症下药，不需要对风电机组进行全面系统检查。部分新员工对设备的认知比较局限，缺乏系统性以及连贯性。在故障的报警列表中，缺乏经验的员工不能直观看出故障的直接联系。电气故障的分析，需要检查人员具有系统的知识体系以及扎实的检修技能。风电机组电气故障时影响风电机稳定性的重要因素，对电气与控制系统故障有效排除，能够为风电机组维护提供保障。通过对电气故障进行有效排除，不断强化对风电机组电气与控制系统的故障诊断以及分析。在风电机组故障管理过程中，应该有效应用科学管理理念，排除相关的安全隐患，严格按照标准进行电气故障维护，有效提高电气系统的稳定性，从而增加风电机组的使用寿命。

4 结束语

在实际应用过程中，尤其是一般风力发电机组控制与检测系统中，控制系统满足用户提出的功能上的要求是不困难的。往往不是控制系统功能而是它的可靠性直接影响风力发电机组的声誉。有的风力发电机组控制系统的功能很强，但由于工作不可靠，经常出故障，而出现故障后对一般用户来说维修又十分困难，于是这样一套控制系统可能发挥不了它应有的作用。因此对于一个风力发电机组控制系统的设计和使用者来说，系统设备的检修工作必须认真加以考虑，必须引起足够的重视。

参考文献

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作者简介

汪海成（1980-09-15），男，白族，籍贯：云南大理，学历：本科，专业：自动化，职称级别：工程师，研究方向：风电场运行和维护。

Analysis and maintenance of electrical and control equipment in wind turbine

Wang Haicheng
（HydroChina Wind Power Luxi Co，Ltd，652499）

Abstract：The on the basis of electrical system fault inspection work ideas effectively summarize the，clear the main functions of the control system and electrical system， so as to explore the effective method of equipment maintenance， for the wind power installed machine components maintenance support.

Keywords：Electrical； wind turbine； control equipment； maintenance