3MW風力發電機機側斷路器常閉技術改進

摘 要：斷路器是一種保護電器，在電器配電裝置中應用比較廣泛，具備性能優越、使用方便及價格合理等優點。但是斷路器容易出現頻繁動作、閉合超時等故障，需要我們引起足夠重視，及時采取解決措施，保證斷路器正常、穩定運行。為減少機側斷路器閉合超時故障，使機側斷路器經常處于閉合的狀態，從而大大減少斷路器損壞。本文結合實際工作情況，介紹了3MW風力發電機機側斷路器常閉技術改進措施。

關鍵詞：機側斷路器；欠電壓脫扣器；分勵脫扣器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.161

某電場32臺風機自并網發電以來，常有發電機側斷路器因頻繁動作而損壞，或報機側斷路器閉合超時故障，使風機故障停機，從而降低風機可利用率，影響發電量。通過研究試驗發現，減少機側斷路器動作，可大大降低斷路器故障機率，延長其使用壽命。

1 斷路器構成介紹

通常來說，斷路器中包括輔助觸頭和報警觸頭，其中前者能夠與主電路分合機構機械一起動作，將斷路器分合兩種狀態表現出來。輔助觸頭和控制電路連接起來以后，在斷路器分合作用下來，讓電器得到了有效控制，并實現了連鎖，從而將信號傳輸至信號燈和繼電器等[1]。而后者能夠在斷路器發生故障后動作，將警報信息發送出來，同時還需要斷路器脫扣分段，報警觸頭才能運行。報警觸頭自由脫扣的條件為斷路器負載出現了過載短路的現象，或者是存在著欠電壓問題等，這樣將由常開狀態轉變成閉合狀態，并連接到輔助線路上的蜂鳴器、電鈴和指示燈，將斷路器故障脫扣信息顯示出來。對斷路器而言，很少因為負載問題引起自由脫扣，所以其壽命不足斷路器的1/8，報警觸頭在運行過程中，電流一般在1A以下。

2 雙饋異步風力發電機并網過程

眾所周知，雙饋異步風力發電機的并網過程是：（1） 預充電接觸吸合，變頻器進行預充電，此時直流母線電壓為950V，網側變頻器同步；（2） 當直流母線電壓達到1150V時，網側斷路器閉合，同時，預充電接觸器分開； （3）緊接著啟動機側變頻器；（4） 發電機同步；（5）定子斷路器閉合，風機并網發電。從這個過程中，可以明顯發現變頻器機側的斷路器可以不用動作并始終處于閉合的狀態。

但是，在風機實際并網過程中卻并非如此。在實際過程中，機側斷路器頻繁動作，有時甚至引發機側斷路器閉合反饋超時故障，導致風機無法并網，究其原因，是由斷路器內部構件中分勵脫扣器和欠電壓脫扣器的作用造成的。

3 3MW風力發電機機側斷路器故障分析

分勵脫扣器主要通過電壓源激勵的方式，避免了受到主電路電壓的影響。從實際情況來看，分勵脫扣器通常在遠程控制中應用較多，利用按鈕與繼電器觸點，與分勵線圈接通，可以讓斷路器跳閘。利用分勵脫扣器，能夠在較遠距離對分閘進行控制，若是電源電壓為額定控制電壓的70%到110%，那么就能夠可靠的將斷路器分斷。分勵脫扣器是一種短時工作制的脫扣器，線圈通電時間通常在1S以下，若是超出這個時間，將引起線圈被燒壞的問題。為防止斷路器上發生這種現象，需要將分勵脫扣線圈和微動開關進行串聯，通過銜鐵吸合之后，微動開關不再保持常閉位置，而是處于常開的位置[2]。當分勵脫扣器電源控制線路被切斷以后，即使按下按鈕，同樣也沒有電流聽過分勵線圈，這樣線圈就不會被燒壞。接下來斷路器再扣合閘，能夠讓微動開關處于常閉位置。

在欠電壓脫扣器的端電壓降低到某個限定值以后，會有延時或無延時將斷路器斷開。如果電源電壓降低至額定工作電壓的35%-70%的范圍以后，欠電壓脫扣器會工作，如果電源電壓達到脫扣器額定電壓的35%后，才能進行動作，這樣斷路器也不會閉合。若是電源電壓超過脫扣器額定電壓的85%后，在熱態條件下，能夠保證斷路器正常閉合。當被保護電路中發生電壓降低的現象以后，斷路器能夠被及時斷開，同時電源也將因此切斷，從而避免電壓為負載電氣、電氣設備等造成破壞。欠電壓脫扣器在工作期間，其線圈會連接到斷路器電源側，如果欠電壓脫扣器中出現了電流，斷路器將閉合，不然斷路器無法合閘。

4 3MW風力發電機機側斷路器常閉技術改進措施

所以盡管機側斷路器可以一直處于閉合狀態，但是在分勵脫扣器和欠電壓脫扣器的作用下，使得機側斷路器不得不頻繁動作，縮短了機側斷路器的使用壽命，也經常引發斷路器閉合反饋超時等故障，使風機被迫停機。鑒于此，我們通過理論判斷和試驗論證，確定了將機側斷路器內部的分勵脫扣器和欠電壓脫扣器拆除方案，使機側斷路器始終處于閉合狀態，減少了斷路器許多不必要的動作，這樣既降低了機側斷路器的故障機率，也延長了它的使用壽命，保證了風機的可利用率。技改完成后，該風電場32臺風機至今都沒有一臺是因為機側斷路器出現問題而故障停機，每臺風機機側斷路器都運行良好，沒有任何故障產生，說明本次技改效果顯著，達到了改造要求。

參考文獻：

[1]達麗敏，肖明明，邵慧.低溫環境下斷路器不合閘分析及改進[J].電器與能效管理技術，2016（18）：78-81.

[2]時寶良，孫燕霞，王冰.2.5MW風力發電機組斷路器頻繁跳閘故障原因分析[J].內蒙古電力技術，2015（02）：47-52.

作者簡介：楊寶榮（1966-），男，專科，工程師，從事電站電氣專業施工技術管理工作。endprint