XE82-2000风机变桨驱动故障与排除

王志阳

（福建省福能新能源有限责任公司，福建莆田 351100）

XE82-2000风机变桨驱动故障与排除

王志阳

（福建省福能新能源有限责任公司，福建莆田 351100）

分析风电场湘电XE82-2000风机的多发性变桨驱动故障，即驱动过温问题，提出降低故障发生率的方法，确保风机正常运行。

XE82-2000 风机；变桨；驱动；过温

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.15

0 概述

漳州某风电场共有44台风机，装机容量88 MW，所用机型均为湘电风能。其中I期24台采用XE82-2000，II期20台采用XE93-2000。XE82-2000变桨驱动采用的是ABB DCS800，风机变频器采用的是ABB ACS800-87LC；XE93-2000变桨驱动采用的是艾默生MP75A4R，风机变频器采用的是阳光WG 2000KFP-V312。XE82和XE93均是一种3叶片、直驱型、可变速、可变桨控制的风力发电机。机组采用电力变频器将交流电整流成直流电，再将直流电逆变成与电网频率一致的交流电并入电网。风机通过调整叶片的角度在低风速时捕捉最大风能，在风速太高时去掉超出额定功率部分的风能。每个叶片都是通过一套由直流伺服电机组成的电气执行系统来控制的，变桨驱动的作用是根据主控PLC给的指令来控制直流伺服电机的转速和转向，使桨叶达到预定的位置。

1 故障现象

隆教一期24台风机变桨驱动采用的是ABB DCS800，内部装有2个散热风扇对驱动内部（主要是直流模块）进行散热，如果散热风扇因某种原因未运行时，将导致变桨驱动过温，尤其是在大风天气，桨叶频繁变桨，变桨驱动直流模块产生大量热量不能及时排出，使驱动内部热量聚集，温度迅速升高至过温造成停机，在风速过高的情况下，因人员无法登机处理，可能造成风机停机几个小时甚至十几个小时，不仅会造成风电场的发电量损失，还影响风力发电机组的安全与稳定运行。

2016年8月至今，有据可查的一期变桨驱动故障中，有70%～80%是由于驱动散热风扇未运行引起的（如 1#，7#，9#，17#，20#，24#等）。这几台风机发生变桨驱动故障停机时，经过登机查看变桨驱动液晶显示板的故障代码都是“504”即“变桨驱动过温”，检测变桨驱动实际温度确实过高，检查散热风扇有的在运行，有的未运行，但是常常在排查中又突然运行起来。复位和排除变桨驱动故障后，启动风机，有的风机几天后再次报警此故障发生，有的当天就报。

2 故障分析

检查变桨驱动散热风扇的控制回路，散热风扇无外部温控开关控制、不受变桨驱动控制，220 V电源不经过任何中间设备直接接到散热风扇电源端子，即变桨驱动散热风扇的启停未受外部控制。拆解散热风扇后，发现电机绕组内设置了热保护器（UP62-120C）,当散热风扇内部短路、轴承卡涩、堵转、长时间运行或叶片被异物卡住时，则导致散热风扇电机内部温度升高。在温度超过热保护阀值时，热保护器动作切断电源回路，散热风扇停止运行。待散热风扇电机内部温度降到阀值以下时，电源回路再次接通，散热风扇继续运行。

这种热保护器事实上更增加了故障率和故障的排查难度，因为故障后，经常是待维修人员登上风机时，散热风扇内部温度已经降到阀值以下，散热风扇已恢复运行。再者，变桨驱动工作时内部温度已经很高，散热风扇本身就处在高温环境中，热保护是否有必要、阀值是否合理等，都值得商榷。检查处理的几台变桨驱动过温的散热风扇，并未发现卡涩、异响、堵转等引起风扇电机内部过温的异常现象。因此，热保护器在这种工作环境并不具有长期稳定的可靠性（图1）。

3 解决措施和建议

风机塔基控制柜、机舱控制柜、轮毂控制柜等都用到散热风扇（三者一致，不带内置热保护器），为此，对比轮毂控制柜门的散热风扇和变桨驱动的散热风扇参数，见表1。

表1 轮毂控制柜门与变桨驱动的散热风扇参数对比

通过对比发现，电气参数及尺寸基本一致，可以考虑将变桨驱动散热风扇换成控制柜门风扇，这样做有3点好处。

（1）方便故障排除，如若风扇故障则可以很直观的判断出来。

（2）避免因散热风扇热保护器的误动作引起变桨驱动故障而造成停机，减少发电量的损失。

（3）统一了备件型号，方便后期管理。

4 结论

变桨驱动是风机变桨系统中的核心设备，一旦发生故障，风机就不能正常变桨，同时紧急变桨系统介入使桨叶收到限位位置，因此频繁的变桨驱动故障，对紧急变桨后备电源的使用寿命也会产生影响。变桨驱动故障的类型有很多种，“驱动过温”是在现场比较常见及多发的一种故障。通过对该故障进行深入分析，找到发生原因，采取有效的防范措施，不仅对其他类型的变桨驱动故障排除有所帮助，对风机的故障的处理也有参考意义。

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〔编辑 王永洲〕