關于明陽MY1.5Se風電機組變槳通訊故障原因分析及處理措施

張孝義 杜洪杰 賈越偉 高宇

摘 要：隨著我國風電產業和科學技術的不斷發展，越來越多的風電項目并網發電，風機運行可靠性與穩定性對風電企業的重要性越來越備受關注。該文通過總結新疆托克遜小草風電場明陽MY1.5Se風機變槳系統故障處理的實際經驗，闡述了明陽MY1.5Se風電機組變槳通訊產生故障的11個原因，并針對這些故障提出相應的處理措施。

關鍵詞：變槳通訊 ?滑環 ?故障 ?措施

中圖分類號：TE359 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0060-03

隨著風電技術的不斷成熟與發展，風電機組功率等級也逐漸增加，變槳控制技術應運而生，并且凸顯出很大的優越性。目前變槳控制系統主要用于兆瓦級風電機組，既能提高風力機運行的可靠性，又能保證高的風能利用系數和不斷優化的輸出功率曲線。然而變槳控制系統在實際運行中也出現了諸多問題。

新疆托克遜小草風電場地處超Ι類風區，常年風頻變化較快、夏季高溫及冬季嚴寒，所使用的明陽MY1.5Se型風電機組采在實際運行中出現“水土不服”現象，頻繁報變槳通訊故障，導致風機可大規模停機，直接影響了風電場的發電量和經濟效益，解決此類問題迫在眉睫。

1 變槳系統原理概述

（1）變槳系統：風機的整個葉片可以繞葉片中心軸旋轉，使葉片攻角在一定范圍（一般0°～90°）內變化;以便調節輸出功率不超過設計容許值。在機組出現故障時，需要緊急停機時，先使葉片順槳，可以減小機組結構中的受力，以保證安全可靠停機。

（2）變槳系統的工作原理：變槳系統主要由PLC、可逆直流調速裝置、直流電機、絕對式位置編碼器等組成，并由蓄電池作為后備電源。PLC組成變槳的控制系統，它通過現場總線和主控制系統通信，接受主控制系統的指令，并控制可逆直流調速裝置驅動直流電機，帶動槳葉朝要求的方向和角度轉動，同時PLC還負責蓄電池的充電控制、蓄電池電壓的監控等輔助控制。

2 變槳系統運行中存在的問題

新疆托克遜小草湖風電場MY1.5Se型風電機組在運行中通過觀察分析，變槳通訊故障有很多是瞬間故障引起，動力電纜的干擾信號竄入信號電纜，通訊線固定不牢引起變槳系統通訊閃斷等變槳通訊故障引起的，并非設備本身的問題，如果解決該問題，便可從根本上解決變槳通訊故障的問題。明陽MY1.5Se型風電機組的可利用率必需達到95%以上，否則將嚴重影響風電場的發電量和經濟效益，且參考同類型風電場及華能集團系統內其他風電場，可利用率都在95%以上。因此完全有必要解決華能新疆托克遜小草湖風電一場機組可利用率低的問題。可以用較小的投入，解決變槳系統通訊故障的問題。

3 變槳通訊故障原因分析

3.1 6751通訊模塊的損壞

檢查6751通訊模塊上的燈有無異常閃動或狀態指示燈不亮，判斷此模塊的損壞的方法就是拿一個新的6751模塊替換（圖1）。

3.2 變槳系統中控箱通訊插頭松動引起變槳系統通訊閃斷

通過檢查輪轂中控箱的通訊電纜，發現存在通訊插頭松動、斷線現象，造成信號閃斷或丟失，從而報變槳通訊故障。

3.3 機艙柜的206U1浪涌保護器損壞（圖2）

（1）206U1浪涌保護器質量問題。

（2）運行過程中釋放的浪涌大于206U1浪涌保護器的通流容量。

（3）206U1浪涌保護器前端沒有加保護開關或保險絲，由于線路斷路引起的浪涌保護器燒壞。

3.4 滑環插針損壞、固定不穩

通過檢查發現滑環在安裝、壓線或更換的過程中存在金針壓接不緊的工藝質量問題，導致滑環運行很不穩定，因此報變槳通訊故障（圖3）。

3.5 滑環內部受污染

滑環經長時間運行，內部有灰塵、金屬磨屑以及碳粉等雜物經長時間累積不清理。因為滑環有環形軌道，即有相對駐留位置，駐留位置附近由于訊號電的吸附作用，導致灰塵更容易停留，導致滑環內部受到污染，變槳通訊信號時斷時續，致使控制單元無法接受和反饋信號，從而報變槳通訊故障（圖4）。

3.6 滑環質量問題

滑環是利用導電環的滑動接觸、靜電耦合或電磁耦合，在固定座架轉動部件與滾動或滑動部件之間傳遞電信號和電能傳遞的精密輸電裝置。

明陽1.5Se風機原來使用的北京恒瑞景勝的滑環，頻繁報變槳通訊故障，經檢查發現多為滑環質量問題（電刷磨損嚴重或嚴重燒毀）。由于滑環內部構造的原因，滑環為滑動接觸式，長時間運行，可能造成滑環磁道磨損嚴重，造成滑道與觸點接觸不良等現象，也會引起信號的中斷和延時。

3.7 Profibus電纜出現連接錯誤

明陽1.5Se風機使用了大量的Profibus電纜，從出現故障的情況來看，Profibus電纜線電纜皮薄，容易在拉電纜時損壞電纜皮，出現電纜露銅現象，造成信號跳變。（檢查時特別注意滑環到輪轂的Profibus線，因為距離比較長，又經過轉動部件，易磨損。）

3.8 動力電纜的干擾信號竄入信號電纜

動力電纜與信號電纜混放，由于電力電纜多為非屏蔽電纜，其交變電流會在周圍產生交變的磁通，頻率較低，信號電纜處于低頻率磁場中，如果低頻電磁能量達到一定值就會在控制電纜內導體之間產生電動勢，造成線路上的干擾。

3.9 輪轂中控箱Canopen板的問題

Can open通訊板為中控箱中最小的一塊PCB板，與變槳通訊故障有直接的關系。檢查can open通訊板是否損壞的方法就是測量終端電阻（正常阻值為118～121 Ω）。

3.10 轂中控箱PCP板問題

PCP板作為中控箱的變槳控制板，是唯一一塊需要程序的PCB板，是整個變槳系統的核心。無法直接確認PCP板是否異常，在確認前面所有的通訊模塊、電纜及通訊版正常后，可使用替換法進行測試。

4 變槳通訊故障處理措施

（1）更換6751模塊;

（2）通過檢查輪轂中控箱的通訊電纜存在接觸不良，斷路、短路等，必要時可更換插頭;

（3）關于206U1浪涌保護器燒毀的問題，解決的辦法就是更換機艙柜內的206U1浪涌保護器;

（4）滑環插針損壞、固定不穩可以利用重新壓接金針、緊固金針等方法重新固定內部的金針接頭，一定要保證壓接、安裝工藝，才能從根本上解決這個問題;

（5）對于滑環內部受污染的問題，解決辦法是定期對滑環內部進行檢查，及時清理內部的灰塵、金屬磨屑等，保證滑環環形軌道的清潔;

（6）更換滑環廠家（北京恒瑞更換為四川漢威），更換滑環廠家后的風機，問題得到明顯改善;

（7）定期、仔細檢查滑環到輪轂的Profibus線，發現有磨損、露銅現象時，及時更換Profibus通訊線;

（8）通訊線接地問題，增加通訊線單獨接地，把通信線多點接地，動力接地線與信號接地線分開，防止動力電纜的干擾信號竄入信號電纜;

（9）更換輪轂中控箱can open通訊板;

（10）更換輪轂中控箱PCP板。

5 結語

通過對風機變槳通訊整改，新疆托克遜小草湖風電一場風電機組因變槳通訊故障引起停機時間會大大的減少，風電場風機報變槳通訊機組可利用率可大幅提升，減少電量損失，提高了風場的發電量和經濟效益。

參考文獻

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