风力发电厂电气设备安全运行的诊断探究

中国水电顾问集团瓜州风电厂 甘肃 酒泉 736102

设备安全诊断技术对风力发电厂电气设备的安全运行有重要意义，其不仅关乎发电厂生产安全、设备检修，还可以及时发现安全隐患、排除故障，预防重要电气设备突然发生安全事故，确保发电厂整体运行安全。

一、风力发电厂电气设备故障诊断与安全运行

电气设备在目前正快速发展、更新，出现很多新的扩展项目，故障诊断与安全运行问题随之暴露出来，制约电厂电气设备与设施的可持续运行。为了改善电厂电气设备运行现状，设备生产与设计、条件、生产过程等息息相关，为提高设备安全运行水平，必须重视诊断工作的落实[1]。对于电厂电气设备故障来说，很多都是由安全事故引起的，在运行时对安全诊断、安全管护的考虑不够全面、深入，出现设备调试不到位、运行检修效率低、电气系统运行不稳等问题，急需改进和强化。

二、风力发电厂电气设备安全运行诊断技术

(一)经验诊断技术。工作人员凭借个人经验对电气设备进行简单的诊断，这具有一定的效果。常用经验诊断技术包括:第一，观测诊断，适用于诊断具有明显外部特点的故障，例如短路造成的线路损毁故障、元器件松懈或脱落故障、设备过载故障等。第二，弹压诊断，用于诊断电气设备中的开关、按钮和接触器等动作部件存在的故障，在反复弹压中提升部件灵活度，将接触不良故障诊断出来。第三，检测诊断，用简单的万用表等仪器测量电气设备的电压、电流和电阻等参数，诊断故障的部位、元件等。但这一诊断技术的效率较低，难免误判，并不适用于电厂中技术先进、集成化程度高的电气设备安全运行诊断。

(二)相对温差诊断技术。为了对电厂电气设备运行是否安全做出准确的诊断、预判，除了以上常用经验诊断技术，还应引入相对温差诊断技术。如果电气设备运行时出现外部短路事故或者负荷电流增大，就会产生过热现象，严重时会引发安全事故。利用相对温差诊断技术，对电气设备发热部件的温度进行测量，计算温升变化情况，就可以判断设备有没有出现运行故障[2]。这一诊断技术反映电气设备运行中电阻相对偏差的大小不会被环境条件、所受负荷的大小等因素影响，体现电气设备的常规试验标准和要求。在诊断电气设备的载流部件过热现象方面，相对温差诊断技术得到广泛的应用。如果运行环境的温度较低或者电气设备的负荷较小，那么设备温度必然比高温环境、大负荷运行时的温度要低。然而在测量的电气设备温度值较高时，也有发生故障的可能，判别相对温差就是为此提出的，通过测量电气设备红外图像的温度相对差值，将异常点对应的相对温升值计算出来，和电气设备安全运行时的温度比较，重点检测疑似故障点。

(三)小波变换诊断技术。在安全运行状态下，电气设备的电磁信号是平稳的，发生故障时会出现奇异点。按照小波变换理论可以实施奇异信号的多辨率分析，基于不同尺度分解信号，将原信号不同的组成情况反映出来。针对分析所得故障信号，可以实施状态监测，达到诊断电气设备故障的目的。其过程一般是:采集信号、消除噪声、变换不同尺寸小波、分析小波、诊断故障、排除故障。例如当电厂的交流电机定子绕组匝间出现短路故障时，会产生高次谐波电流，既增加铁芯损耗，又会因负序谐波减小电动机转矩，出现发热、噪声和振动等现象。利用小波变换诊断技术对信号实行采样分析，能够准确找出信号奇异点，准确监测故障，并分析其故障原因。

三、风力发电厂电气设备安全运行的保障措施

(一)加强设备运行调试。每一个风电厂都配备了不同的电气设备，电厂要按照实际情况有计划地调试电气设备。相关工作人员在调试电气设备的过程中要尽量提高效率，保证整套电气设备有充足的联调空间，在交叉作业时尤其要谨慎对待每一道工序，高质量开展电气设备运行调试工作，收集并整理相关资料，为其安全运行的诊断与维护做充足的准备。

(二)加强设备运行检修。在风电厂电气设备安全运行的诊断和管护中，应采取科学的手段开展设备检修与维护工作，确保电气设备运行稳定[3]。与此同时，管理人员要严格执行有关于电气设备运行安全的状态检修制度，收集、整理设备运行环节产生的所有数据和信息，做好分析工作，把获取的数据与信息如实记录在册。如在对电气设备运行安全信息进行整理时，应详细统计电气设备在运行中发生短路、断路、电压波动等故障的时间、次数和原因等，明确其型号、编号，分析调试不合格、漏气、绝缘性差等数据，提供电气设备检修依据，基于电厂电气设备运行安全情况制定检修方案。

(三)加强电气系统管理。电气系统对于风电厂的电气设备运行安全而言是命脉所在，直接关系到其运行能否安全、高效。为此，电厂必须加强电气系统管理，制定并执行完善的安全管理制度。第一，针对本厂技术人员、维修人员及管理人员开展安全教育培训活动，保证每个人都参与其中，定期接受安全教育，奠定电气设备安全运行的基础。第二，完善安全运行风险防控机制，由管理人员以身作则，增强风险防控意识，到第一现场观察、诊断，掌握电气设备运行情况，对频繁发生故障的部位进行重点监控，第一时间发现安全隐患，有效排除故障，保证电气设备安全运行。第三，完善奖惩机制，通过制度对人员行为进行控制，使其规范操作，一旦发生违规操作行为，必须严惩当事人，尽可能提升电气设备的安全运行系数。

综上所述，在现阶段风力发电事业蒸蒸日上的形势下，发电厂务必要提高对电气设备安全运行的重视程度，在其运行过程中有序实施故障诊断，掌握运行状态，及时消除故障和隐患，以最大限度降低安全事故发生率，为电气设备的安全稳定运行提供强有力的保障。