風電電氣運行中的常見故障及應對措施

伊海濤 劉曉青

摘 要：電氣設備是風力發電系統中重要的組成部分，也是確保風力發電是否能夠穩定運行的關鍵要素。文章對風力發電電氣運行中的常見故障進行分析，然后提出相應的應對措施，為風力發電的安全穩定運行奠定良好的基礎。

關鍵詞：風力發電；電氣設備；故障；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.166

風力發電是將風的動能轉換為電能的發電形式，我國風能資源豐富，且風能作為一種清潔可再生能源，利用風能進行發電，非常符合我國開發新能源以及節能減排的政策號召。在風力發電系統中，電氣設備是保證發電工作順利運行的重要保障，但是由于風力發電所處環境的特殊性，會對電氣設備的運行產生一定的影響，一旦電氣設備出現故障，會直接影響到風力發電運行的安全性和穩定性。所以需要對風電電氣運行中的常見故障進行分析，找出問題的原因，然后有針對性的制定應對措施，最大程度的降低電氣設備的故障率，確保風力發電的安全穩定運行。

1 風電電氣運行中的常見故障

1.1 風電場集電線路常見故障

集電線路是風力發電系統中重要的電氣設備，其運行的穩定性直接關系到風機的可利用率和發電量。由于受到風電場惡劣的自然環境的影響，會對集電線路的安全產生極大的隱患。導致集電線路故障的原因主要有設計、施工和投運后的維護，風電場設計及設備選型考慮不充分是發生電氣隱患的關鍵因素，在風電場建設初期，如果設計單位對風電場的地理環境以及其后特點沒有充分的了解，設備的選型就會出現一定的偏差，在投運后就會出現線路桿塔抗風能力差，風機變壓器運行故障，跌落開關燒損等故障現象，直接威脅到風電運行的安全性。如果施工質量較差，在投運后就會發生設備跳閘、倒塔以及斷線等故障的發生。設備投運后，由于維護和排查不力，在惡劣的自然環境下，集電線路中的電氣設備會發生嚴重的故障。

1.2 風力發電中發電機的常見故障

發電機作為風力發電系統中的核心部件，是各項能量轉化的樞紐，其運行的穩定性非常關鍵。在發電機中的常見故障主要有葉片故障、變流器故障以及保護故障等，通過發電機葉片的轉動將風能轉換為機械能，由于葉片長期處于高速旋轉的狀態，就會導致葉片磨損和老化，影響葉片運行的穩定性。交流器在運行過程中，經常會出現局部高溫、電磁干擾以及灰塵淤積等現象，進而導致交流器出現過熱、過電流以及過電壓等現象，在超負荷運行的情況下還會出現擊穿和燒毀等故障，直接影響到發電機運行的安全性。在發電機組長期處于超負荷運行的狀態下，如果沒有采取相應的保護措施，就會因為構件磨損嚴重而出現斷裂現象，發電機無法正常運行。

1.3 風電電氣設備中齒輪箱常見故障

齒輪箱的主要功能是將風輪風力作用下產生的動力傳遞給發電機，起到增速的作用。現階段，我國風力發電中，齒輪箱故障已經占據風機故障的40%，主要故障類型有齒面磨損、膠合、點蝕、斷齒、軸承損壞以及滲漏油等。齒輪箱中構件的故障多數是因為長期處于高速旋轉狀態而導致的磨損，在重載、交變荷載、高溫、潤滑不佳等狀態下發生膠合、軸承損壞，一旦超出構件材料的疲勞極限，還會發生點蝕。由于齒輪箱密封不嚴以及磨損等原因發生滲漏油，就會影響齒輪和軸承等部件的潤滑效果，加劇配件之間的摩擦，降低零件的使用壽命。

2 風電電氣運行常見故障的應對措施

2.1 風電場集電線路故障的應對措施

為了提高集電線路運行的安全穩定性，降低故障的發生幾率，應該從設計、施工、運行維護等幾個方面加強管理。首先，在風電場設計階段，應該對施工現場的地理環境和氣候特點進行詳細的調查分析，通過大量的數據查證和經驗，選擇適宜的電氣設備，保證集電線路中的電氣設備符合相關的標準要求。在施工階段，嚴格按照設計圖紙執行，嚴禁私自更改施工方案，每個環節都要保證施工質量，加強施工監理。在集電線路投運后，做好維護檢修工作，定期開展集電線路設備的隱患排查，制定排查維護方案和具體內容，在排查時一定要認真仔細，發現問題及時處理。尤其是在大風季節以及特殊的天氣情況下，更要加大排查的力度，保證集電線路中各電氣設備的可靠運行。

2.2 風力發電中發電機故障的應對措施

為了確保發電機的正常運行，應該加強故障排查力度，做好各項安全保護工作。對于葉片故障，可以對葉片的厚度與弦長進行逐步遞增的設計，提高葉片結構的穩定性，可有效降低葉片因為磨損和老化帶來的故障。加強交流器的抗干擾設計，定期清除交流器的積灰，通過檢查盡量避免交流器處于超負荷運行狀態，減少超溫、超壓現象。加強對發電機組的保護措施，尤其是對于發電機組容量增加的情況下，應該采取多種保護措施，避免發電機組因為電磁影響和磨損等現象而發生故障。加強對發電機的故障排查，做好日常維護工作，避免事故的擴大化。

2.3 齒輪箱常見故障的應對措施

通過對齒輪箱的故障研究，提前做好各項防范措施具有很強的必要性。通過調查分析，齒輪箱發生的故障多數都是可以采取合理的措施避免故障的發生。為了保證齒輪箱的正常運行，做好隨機監控和定期檢查工作，定期對齒輪箱的溫度、清潔度、噪聲、振動登記、軸承以及油液狀況進行檢查。檢查工作可分為外觀檢查和儀器檢測，對齒輪箱中各個部件進行全面的檢查。還可安裝離線式濾油裝置，降低潤滑油的污染程度，提高齒輪箱運行的清潔度，降低軸承疲勞和磨損概率。加強對齒輪箱運行狀態的在線監測，對于設備出現的故障能夠及時報警和預測，對設備的運行狀態進行有效評估，避免故障的擴大化，有效降低齒輪箱故障的發生幾率。

3 結論

風力發電作為我國重要的發電形式之一，為了確保發電工作的可靠運行，需要加強對電氣設備的維護管理。對于風力發電系統中主要電氣設備的故障原因進行排查和總結，有利于應對措施的制定，盡量減少和避免電氣故障的發生，提高風力發電運行的可靠性。

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