浅谈金风1.5MW安全链及改进的探讨

2017-08-10

中国设备工程 2017年15期

（华润电力北方大区运维公司，山西太原 030006）

浅谈金风1.5MW安全链及改进的探讨

刘贵星，张艳锋，李杰

（华润电力北方大区运维公司，山西太原 030006）

风能是目前一种新型的、绿色的能源，气候的变化，全国各地雾霾加重，利用风能进行发电日益受到人们的重视。随着科学技术的不断发展，风力发电技术尤其是风电控制技术在世界范围内得到了飞快的发展，风力发电逐步走上了功率大、重量轻、造价低、可靠性高的商业化发展道路，风电机组中的控制系统中安全链作为机组的最高级别的保护可谓是风电机组中重中之重了。

风能；控制技术；安全链

风电机组的安全系统，在行业内称为安全链，之所以称之为安全链，主要是因为安全链是对风力机组造成致命伤害的故障点重点串联起来，这些致命保护中的任何一个点断开，机组将会进入紧急停机以保护机组安全，所以叫做安全链了。本文主要针对金风1.5MW机组中的安全链部分进行阐述，并针对目前所用安全链中存在的一些问题，作一些改进的探讨。

1 金风1.5MW安全链简述

1.1 安全链的组成

金风1.5MW中将紧急停机按钮（塔底主控制柜）、发电机过速模块1(19.6rpm)和2(20.8rpm)、扭缆开关、来自变桨系统安全链的信号、紧急停机按钮（机舱控制柜）、振动开关、PLC急停、到变桨系统的安全链信号这些可能给机组造成致命后果危险点的信号串联在一起连接到安全链继电器中，一旦其中任何一个节点动作，将引起整条回路断电，机组进入紧急停机过程，并使主控系统和变流系统处于闭锁状态。

1.2 安全继电器的应用

从图1中可以看出，所有安全链中的硬件节点均最后连接到安全继电器中。

图1 金风1.5MW机组硬节点连接安全链继电器原理图

图2 金风1.5MW机组安全继电器实图

安全继电器并非字面意义的“没有故障继电器”，而是发生故障时做出有规则的动作，它具有强制导向接点机构，万一发生接点熔接现象时也能确保安全，这一点主要是其与一般继电器的区别，在金风机组安全链回路中使用的菲尼克斯安全继电器中可以看出以下几点。

（1）A1、A2为继电器电源A1 接24V+、A2接0V。

（2） S11-S10、S12为安全输出的必要条件即安全链所有节点必须全部闭合。

（3）复位电路中，S33、S35为接入复位的条件，金风机组中有塔底主控复位、机舱复位、通过PLC复位节点，三个节点并列接入安全继电器，所有在安全链断开复位时三个复位等级是一样的。

（4）最后输出电路中13、14节点以及23、24节点到普通继电器122K2、122K3，通过这两个继电器的节点来向主控制器来反馈安全链是否正常闭合。

机组中为什么安全链断开后，即使电路中安全链实际闭合了也必须通过复位才能使故障消除，这其实是使用了安全继电器的在故障未消除或者故障未确认前，设备是无法正常运转的自我保护功能。

举个例子而言，就是假如金风1.5MW机组中对应的安全链回路断开了，即S11-S10、S12断开，即使机组复位也不会13、14节点以及23、24节点闭合，如果安全链回路断开了又马上闭合了，此时安全继电器已经得到了反馈回路的闭合信号，但是也不会13、14节点以及23、24节点闭合，还必须进行复位也就是安全继电器自我保护中的确认故障已经消除，此时最终得13、14节点以及23、24节点才会闭合，安全继电器在风机安全链回路的应用，大大地提高了机组的安全性能，尤其是对机组保护中致命的故障点。

2 金风1.5MW安全链的改进探讨

从金风1.5MW机组的安全链中的节点中有：机舱、塔底急停按钮、发电机过速模块1(19.6rpm)和2(20.8rpm)、扭缆开关、变桨安全链节点、振动开关、PLC急停这些点中的任何一个节点断开都会导致安全链断开，即去变桨122K2、偏航使能122K3继电器失电，也就是说一方面控制变桨紧急停机而另一个控制点就是禁止偏航，换言之就是上述任何一个节点断开就会导致机组紧急停机同时禁止偏航，这种控制逻辑也为机组的安全性埋下了隐患，在设计逻辑中发生过速、变桨安全链、振动等事件时，机组应该紧急停机但是允许偏航的，这样设计其实是为了在机组发生极端小概率事故下发生叶轮过速飞车事故时，也可以通过远程将机组侧风来降低转速规避机组运行风险。那么如何控制使得这一功能实现呢？

我们可以通过两套安全链来实现以上功能：即将扭缆开关、塔底、机舱急停、等需要必须禁止偏航的信号节点定义为一级安全链，而其余节点定义二级安全链，两者之间是共同具备安全链断开后紧急停机功能，但是一级安全链断开后是禁止偏航的，而二级断开后是允许自动偏航的，我们可以设计成如图3所示的电路图。

从图中可以看出除了凸轮类故障以及机舱、主控柜急停会导致偏航使能继电器123K2失电会其余安全链中的节点均不会导致偏航使能继电器失电，从而满足了设计逻辑。