淺談風電場電氣設備中風力發電機的運行維護

蘇偉

（大唐汝城新能源有限公司 湖南郴州 424100）

淺談風電場電氣設備中風力發電機的運行維護

蘇偉

（大唐汝城新能源有限公司 湖南郴州 424100）

在我國經濟發展的過程中，風電場占據重要地位，是我國經濟的主要組成部分。風電場中最為重要的設備便是風力發電機，其對風電場的安全運行有著重要影響。本文將分析風電場電氣設備中風力發電機的內涵，研究風電場中風力發電機的運行及故障情況，并分析如何做好風力發電機的運行維護工作。

風電場；電氣設備；風力發電機；運行；維護

1 引言

近年來，對于電力資源的需求量不斷擴大，除了火力發電以外，風力、水力以及太陽能發電等均得到了快速的發展。風力發電十分環保高效，因此受到業內的廣泛重視。對于風力發電而言，風力發電機是其核心的組成部分，其能夠實現風能、機械能和電能之間的三者轉換，因此需做好其運行維護工作。

2 風電場電氣設備中風力發電機的內涵

在風電場的建設過程中（具體建設流程如圖1），風力發電機屬于重要的電氣設備，其主要有風輪、對風裝置、調速裝置、傳動裝置、塔架和發電機等，其主要功能是實現風能轉化為機械能和電能。近年來，風電場的數量不斷增多，規模不斷擴大，風力發電機的工作量快速增加，導致風力發電機存在機組老化的問題，因此對設備維護提出了更高的要求，做好風力發電機的運行維護有著重要意義，其安全運行直接影響風電場的正常運行。

3 風力發電機的運行與故障情況

3.1 設備運行

在風電場的電氣設備運行中，發電系統主要是借助多個CPU進行統一運行，采取微處理器進行控制。風力發電機的運行維護主要包括三方面的內容，分別是故障排除、數據統計以及故障分析。

3.2 故障排除

在風電場電氣設備運行的過程中，任何設備均會受到損壞，風力發電機組也不例外。因為受到風力的影響，風力發電機組要進行長時間的運作，在發電的同時因為零部件長時間的工作，可能會出現一定程度的磨損，比如：齒輪磨損、螺絲松動等。這些現象均屬于機械損耗，若不能對其進行及時的護理與保養，則可能導致發電機組產生嚴重故障，甚至停止運行。

（1）葉片故障。發電機組一定要借助葉片轉動，將風能轉化成機械能，然后借助發電機將其轉化成電能。由于葉片尖部旋轉的速度高，因此一定要增加葉片厚度以提高葉片的穩定性，否則極易導致產生折斷現象。一般來說，葉片故障主要表現為葉片彎曲、折斷，均是由于長期損耗以及自然因素導致的。

（2）變流器故障。風力發電機組中變流器發生故障的概率也較高。在風力發電機組中，變流器是一個十分重要的結構，通常直驅式、雙饋式風力發電機的運行中均需要有變流器。我國一般采用雙饋式風力發電機，其特點是控制系統一定要安裝穩定可靠的控制室，處于強電環境下。因此，對于生產廠家需要加強產品的抗干擾性，同時要求工程施工中做好抗干擾工作，以減少其對系統的影響。對于控制系統而言，其干擾因素較多，包括電源、信號輸入、電纜鋪設不合理以及接地系統不合理而產生的的干擾，只有保證其抗干擾能力方可保證系統安全穩定的運行。

保證控制系統抗干擾能力的措施如下：合理選配電源、合理鋪設電纜以及選擇正確的接地方式。對于控制系統供電而言，為保證電力供應穩定，可適當增加UPS設備，該設備不但能夠確保電力穩定輸出，此外能夠在停電的狀態下保證持續設備持續供應。在電纜布局的過程中，電纜型號不同其傳輸的信號也有所不同。作為電纜需要按照不同信號進行分層鋪設，因此不可采用一根電纜進行多種信號的傳送，需要遠離動力電纜從而避免電磁干擾。

進行控制系統接地時，一定要采取直接接地的方式，采用一根大截面的銅母線以連接各裝置柜體中心的接地點，繼而在接地母線進行直接接地，接地電阻需小于等于4Ω。在信號源接地的過程中，屏蔽層需在信號側進行接地，當信號源不需要接地時，其屏蔽層需在接地系統的旁邊進行設置接地。由于控制系統的輸入輸出需要對現場設備進行直接制動，為減少并避免外部配線干擾，交流信號與直流信號的輸出、輸入均需要采取各自的電纜。要想保證開關量輸出信號避免受到驅動設備的影響，必須加設中間繼電器，以保證開關信號受到保護。在故障排除的過程中，需要對風速的最大限定值進行自動復位，從而避免風向以及風速的不可控風險，能夠自動復位溫度的最大限定值。

圖1 風電場建設流程圖

3.3 數據統計

在風電場的運行中，做好管理工作必須做好運行數據的統計，借助統計能夠提高工作的效率。在所有統計工作中，對風力發電機進行運行維護是最為重要內容，同時也要進行月數據統計。按照統計信息能夠對風力發電機的維護周期進行制定，以最大限度保證設備運行的穩定，從而節約損耗。

3.4 故障分析

進行故障分析能夠減少設備發生故障的概率，以提高設備的運行效率及壽命，比如：對Vestas風力發電機組的偏航電機超負荷使用故障進行分析。借助檢修能夠找出故障發生的原因，一般是因為機械上部分電機輸出軸承以及鍵塊磨損造成設備超負荷，另外，齒盤斷裂也會導致偏航電機超負荷產生。通過研究分析，最終得出導致故障產生的原因主要是電壓波動正負值的調頻過低，解決的手段是調整偏航電機安裝的程序，從而有效的減少電壓不穩導致的故障。

4 風力發電機的運行維護措施分析

風力發電機屬于一種綜合性的產品，其集機械、空氣動力學以及電氣于一體，其各部分緊密相關。風力發電機的運行維護結果會對風電場的發電量和經濟效益產生直接影響，且風力發電機的本身需要通過維護、檢修以保證性能。在日常發電工作中，若能及時發現風力發電機中的故障隱患，并及時處理，減少故障次數，提高風力發電機利用的效率。因此，需要做好風力發電機的定期及日常維護工作：

4.1 定期維護

對風力發電機進行定期維護，可以保證其處于最佳狀態，從而延長其使用的壽命。定期維護風力發電機主要可從以下幾點入手：

對風力發電機的聯接件進行檢查，特別是檢查螺栓力矩，從而各傳動的部件間潤滑性能和各項測試的功能均得到有力的保障。正常運行狀態下的風力發電機，螺栓和各連接部件的運行環境會發生振動，導致其產生松動。若各聯接部件和螺栓發生松動，但仍繼續工作，則會由于受力不均造成螺栓的局部遭到剪切。所以，對連接部件進行定期螺栓力矩檢查具有十分重要的意義。在進行螺栓緊固檢查的過程中，需避開風力發電機高出力的季節，通常需安排在夏季。

風力發電機中的潤滑系統一般分為稀油潤滑、干油潤滑。在風力發電機中，齒輪箱以及偏航減速齒輪箱上一般采用稀油潤滑，維護的方法為：采樣化驗并補加，一旦潤滑油不能繼續使用，則必須進行更換。一般來說，干油潤滑用于發電機軸承、偏航軸承以及偏航齒等部件之上。此類部件在運行時的溫度較高，因此潤滑油易發生變質，導致軸承受到磨損，其定期維護的主要方法是每次進行補加。此外，根據要求劑量進行發電機軸承補加，需控制計量，過多補加會導致潤滑油擠入電機繞組使得電機被燒壞。進行風力發電機的定期維護中，還需做好過速測試，一般包括振動開關、緊急停機、扭纜開關以及液壓系統各元件定值的測試，此外還能夠對控制器的極限定值進行測試。

4.2 日常維護

在風力發電機運行的過程中，發生故障在所難免，一定要親臨現場進行運行故障的研究處理。一般可進行以下操作：

（1）看。對風力發電機中的梯子以及安全平臺的連接進行觀察，確定其是否牢固，連接螺栓有無松動的現象；檢查風力發電機控制柜中的電纜線是否存在松動、異味、夾板移位的現象；對扭纜傳感器的拉環進行檢查，確定其完好；研究偏航齒潤滑的情況；確定偏航齒輪箱、油位和液壓油是否存在變質、干枯的現象；確定液壓站表計壓力進行檢查，確定旋轉部件與轉動部件間是否存在磨損、失效現象；研究各油管的接頭是否滲漏；確定齒輪油、液壓油的濾清器的指示是否正常。

（2）聽。聽控制柜中是否存在放電聲音，若有聲音，則可判斷為存在接觸不良的接線端子，需對其重點檢查；聽偏航時是否存在干磨聲音；聽齒輪箱以及發電機的軸承是否存在異常；聽閘盤和閘墊間、葉片切風聲音是否存在異常聲響。

（3）動手操作。做好修檢工作后，需清理工作現場，將液壓站的各元件和管接頭處油脂等異物清理干凈，觀察有無泄漏現象。

5 結束語

綜上所述，對于風電場而言，風力發電機的運行維護水平決定其經濟效益，因此需要對其進行定期與日常維護，從而保證風力發電機的正常運行。在風力發電機運行的過程中，必須加強其運行維護以確保正常運作，從而實現風電場的穩步發展。

[1]李文鶴，李文鳳.淺談風力發電機的維修與保養[J].商品與質量，2015：32～33.

[2]高云崗.淺談風電場風力發電機基礎施工[J].城市建設理論研究：電子版，2012：78～79.

[3]劉萬洋.風電場電氣設備中風力發電機的維護[J].黑龍江科技信息，2015（23）：14.

[4]李乃佳.對風電場電氣設備中風力發電機的運行維護分析[J].電子制作，2014：98～99.

TM315

A

1004-7344（2016）06-0071-02

2016-2-10

蘇偉（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事風力發電等工作。