GE風機1.5WM ESS變槳系統常見故障淺析及應對措施

高振宇 穆帥

（江蘇龍源風力發電有限公司，江蘇南通 226000）

GE風機1.5WM ESS變槳系統常見故障淺析及應對措施

高振宇 穆帥

（江蘇龍源風力發電有限公司，江蘇南通 226000）

變槳控制系統是變速恒頻風電機組的重要組成部分，變槳系統故障繁多不僅嚴重影響風電機組的發電量而且嚴重威脅風電機組安全穩定運行。本文通過介紹GE風機ESS變槳系統的基本結構，變槳控制系統邏輯動作原理為風機故障處理提供思路，同時總結風電機組檢修當中的實際經驗，提出了相應的措施，確保風電機組長期安全穩定運行。

變槳系統 故障 檢修 預防措施

本文介紹的是GE1.5WM ESS變槳系統，通過變槳系統控制原理介紹、常見運行故障分析，有針對性的提出相應的解決措施，實現風電機組穩定可靠運行。

1　GE1.5MW 風機ESS變槳系統簡介

1.1變槳系統的組成

變槳系統包括一個中央柜，3個軸柜及其電池柜，3個變槳電機。中央柜主要接受主控指令，發送指令、將滑環傳輸的供電分配至各個軸柜同時接收軸柜的反饋信息，主要包括AEPC板、交換機等主要部件。軸柜包含電機控制和保護電路、接收變槳電機位置反饋和調節電機速度，主要包括變壓器、藍盒子（Power converter）、AEPA板、接觸器等主要部件。電池柜在急停變槳模式下給電機供電，保證機組安全停機，同時在吊裝過程中組裝葉輪時也起重要作用，主要包括電池和充電板。

1.2變槳啟動和運行內部動作邏輯簡介

（1）當外界環境溫度低于5℃時，外部供電正常，滑環至輪轂的24V電源經AEPC板提供給AEPA板內部的溫控單元，溫度單元激活加熱器繼電器K8，K9，K10，加熱器開始工作，溫度升高到10℃后，加熱器停止工作，24V供電繼電器K6被激活，AEPA板和AEPC板24V供電回路得電，同時藍盒子（變槳變頻器）開始預充電，電壓達90V左右?；h至輪轂的安全鏈供電、主接觸器供電正常，AEPA板內部安全鏈繼電器K1，主接觸器吸合繼電器K4得電，藍盒子使能繼電器K3得電，繼而K21接觸器吸合，電機運行回路處于閉合狀態。

（2）主控發出角度命令后，輪轂中央柜AEPC板發出信號至AEPA板驅動剎車打開（首先在150ms內提供60V電壓，然后在5s內降至40v，最后剎車釋放電壓保持在20V，剎車打開。），AEPA板發出24V enable信號至藍盒子，藍盒子發出確認信號反饋至AEPA板，藍盒子被激活，K23線圈兩端產生15V壓降其觸點動作，同時藍盒子將回路診斷信息通過RS-485通訊回路反饋至AEPA板。之后，AEPA板發送4-20mA的扭矩參考值給藍盒子，藍盒子通過直流斬波電路來調節電機的直流電流，從而達到控制其轉矩來驅動電機運行，電機編碼器將電機位置及速度反饋至AEPA板。

2　變槳系統常見故障分析及應對措施

變槳控制系統故障率一直居高不下，據不完全統計，變槳系統故障占風電機組故障的50%以上，嚴重威脅機組安全穩定運行?，F對風電機組的常見故障進行簡要分析并提出相應的措施。

2.1電池充電電壓錯誤

原因分析：2014年夏季，江蘇如東地區風場電池充電板在兩個月內損壞數量高達30余塊，造成了很大的電量損失，究其主要原因由于GE風機投運時間已達6年之久，而變槳蓄電池壽命只有3-5年，由于夏季高溫導致電池失效問題集中爆發。同時電池充電板設計有放電回路，但設計卻有失完善，變槳蓄電池失效時，充電板器件處于高能耗狀態，時間一長導致充電板元件燒毀。

應對措施：1）更換蓄電池組應及時做好記錄，待電池到達壽命期限前進行更換。2）定期對蓄電池內阻進行測試一般內阻在12mΩ左右，及時更換內阻過大的變槳蓄電池。

2.2變槳閘流管及葉片角度不可靠故障

（1）滑環故障。滑環是輪轂控制柜和機艙控制柜供電和信號傳輸的重要部件?；h長時間運轉經常發生金針脫軌、跳針，軌道磨損過度、接線松動等故障，同時軌道磨損產生的雜質也會嚴重影響滑環的功能。

應對措施：1）定期對滑環進行檢查維護（至少每半年一次），對滑環進行清洗，適當潤滑，并及時更換滑環密封圈防止外界異物侵入。2）對滑環400V緊固螺釘畫力矩線，并對滑環接線定期進行緊固。

（2）滑環至輪轂接線磨損。滑環線由于長時間運轉經常發生磨損、通訊線內部斷裂，由于滑環線內置于齒輪箱和主軸的內部，其發生故障很難判斷。

應對措施：1）在輪轂和齒輪箱出線端加裝護套，進一步減少滑環線表皮磨損。2）滑環線通訊線使用較粗的帶有屏蔽層的導線，既可以防止外部電磁干擾保證通訊質量，又可以避免旋轉導致導線內部斷裂。

（3）電氣元件老化、接觸器觸頭氧化。原因分析：如東地區風電場地處沿海地區，鹽霧腐蝕嚴重，由于輪轂內控制柜鎖扣磨損、密封條老化導致柜體密封不良，柜內存在灰塵、雜質、潮氣，加速了電氣元件的老化。

應對措施：1）定期檢查柜體鎖扣、密封條磨損老化情況并及時更換，防止潮氣雜質進入。2）在輪轂中央柜及軸柜內安裝簡易除濕裝置，去除柜體內潮氣，減緩鹽霧腐蝕速度。

3　結語

變槳系統發生電氣故障應多方位、多角度分析故障原因，處理變槳系統故障應熟知變槳動作邏輯，在消除故障的同時查找分析故障的根本原因，提出切實可行安全經濟高效的解決方案，為風電機組內部元件營造良好的運行環境，確保風電機組安全穩定長期運行。

高振宇（1987—），男，河北廊坊人，大學本科，風電場場長，主要從事風電機組檢修維護工作。