分布式風電機組變頻器電壓故障分析處理

徐峰

摘 要

分布式風電一般接入配電網，配電的網頻率、電壓穩定性差，各種故障頻發，這對風機變頻器系統是一個考驗。本文對華能定邊狼爾溝分布式示范風電場風機變頻器頻發的電壓故障進行分析，并介紹了處理措施，望對其它類似情況提供處理借鑒。

【關鍵詞】分布式發電 風力發電 變頻器故障

1 問題現狀

華能定邊狼爾溝分布式示范風電場是華能新能源股份有限公司針對大規模集中式風電場開發所帶來的接入難、送出難、消納難等問題，采取分布式接入模式，開辟風電發展的國內首個示范性工程。

狼爾溝風電場已投產容量18MW，風電場直接“T”接至當地農網兩條10kV線路末端，所產電能在10kV配電網進行消納，不參與110kV以上電網能量流動，實現就地平衡。通過該方式，有效降低了風電場調度管理難度，提高配電網的電能質量，減少了線路損耗。

狼爾溝風電場采用明陽MY1.5Se機組，其發電機為雙饋異步型，因農網穩定性較差（電網電壓突變、接地、頻率不穩定等），對機組變頻系統沖擊較大，因此對變頻器穩定性有較高要求。自2013年3月8日至3月20日3#機組陸續5次報“風機電網頻率超限”故障停機，期間多次檢查未能徹底消除故障。

風場立即成立“病號風機”技術攻關小組，嚴密觀測機組運行數據，重點分析故障類型原因，徹底解決機組故障，提高運行質量。

2 項目原理說明

風機采用雙饋異步發電機，其變頻設備在運行過程中的運行狀態與電網頻率、外界因素有著密不可分的關系，在其故障的形成和發展過程中，絕大多數都與電網頻率突變緊密相連。

針對機組頻報電網超頻故障，首先用電腦連接變頻器，查看變頻器并未報此故障，后打開調試界面，發現各項參數值與設定值均無變化，因此判斷變頻器內部硬件完好；繼而分析，有可能變頻器向主控傳輸頻率信號時出現問題，因此對4U機箱7號板通訊線、變頻器PLC通訊線路、6751模塊及變頻器與主控之間的通訊線檢查是否暢通，信號屏蔽是否受干擾，發現均無異常。

在排除上述因素后，通過分析和測試， 最后判斷為變頻器保護指數與系統不匹配的結論。通過更改設定值變頻器188號參數（0.001更改0.05，頻率顯示階段的時間長數）和69號參數（960更改900發電機最小轉數，發電機主控檢測轉數為1050，變頻器轉數值960，當主控低于1050時，主控發送脫網命令，給變頻器傳送數據，變頻器接受到命令時已檢測到轉數低于960，故變頻器保護跳閘，現更改為900，放大發電機到變頻器檢測時間段數據），以使變頻器能夠適應農網電壓波動頻繁的現場情況。調整后機組成功并網，穩定運行，再未報此故障而停機。

13年11月7日，3#風機又報出“同步失敗故障”，查看原理圖分析是變頻器未接收到合閘信號，造成同步失敗。其原理為：電壓通過變頻器，經過電網電壓檢測、主斷路器、過電壓保護、預充電回路及定子側、網側電壓電流傳感及測量回路后進入整流濾波電路（電路原理：將交流整流為恒壓直流進入逆變模塊）與逆變器并聯（電路原理圖：將直流逆變為50Hz交流電）。變頻器控制柜中主控箱和PLC為主要的電氣控制系統原件，實現對變頻器主電路和并網柜的控制。

在本地操作控制時，將變頻器調試軟件安裝在PC機上，通過網線連接，發現變頻器與上位控制系統之間的通訊和控制均正常，檢查信號線和通訊線后也未發現問題，就此判斷是變頻器中哪個硬件監測點有問題，而一條線路兩側重合閘的方式是檢同期，線路中電壓傳感器為重合閘提供電壓信號，因此鎖定至電壓傳感器，判斷有可能電壓傳感器靈敏度降低，導致其檢測錯誤信號數據傳輸不正確，隨之更換了4個同型號的電壓互感器，變頻器信號指示正常，風機可以并網運行，再未出現此類故障。

3 實施效果

13年3月-11月，3#風機變頻系統累計發生故障12次，造成機組故障停運88.60小時，損失電量3.15萬千瓦時；通過技術攻關實施后，13年12月至今3#風機變頻系統未發生類似故障。該故障的消除，積累豐富的故障處理經驗，總結出一系列巡檢機組及排查故障的常規檢查方法，對分布式風電機組的應用提供了更多的經驗。

4 推廣前景

行業全面推廣：當多次發生同一故障未能徹底解決，應成立技術小組進行專項檢查，多分析總結原因，積累處理故障經驗，為生產運營工作打好堅實基礎。

行業部分推廣：對于分布式風電場，尤其是農網系統的風電場，要特別注意機組變頻器的運行狀況，因電壓或頻率不穩定，導致對變頻設備沖擊較大，其常見故障如下：

（1）電流互感器損壞，其現象表現為，變頻器主回路送電，當變頻器未起動時，有電流顯示且電流在變化，這樣可判斷互感器已損壞。

（2）主電路接口板電流、電壓檢測通道被損壞，也會出現過流。

（3）Crowbar內部二極管橋擊穿，或變頻器參數設置錯誤，對于Crowbar控制出現錯誤，導致其不斷觸發而釋放勵磁電流導致過流。

行業特定推廣：機組主控報“電網頻率超限”，變頻器卻未報此故障的，以及報“變頻器同步失敗”無法復位的故障，可按上述原理進行專項檢查。

5 效果歸納

狼爾溝風電場結合實際情況，參照維護手冊，制定了風機、箱變及線路定期巡視卡，周期性的開展安全巡視檢查，同時對頻發故障成立相關技術小組，深入研究，勇于探索，不斷加強、完善自我運維水平。3月3#風機變頻器超頻故障，經分析和測試，判斷為變頻器保護指數與系統不匹配，將其參數調整后其穩定性明顯增強，已完全適應農網系統電壓頻繁波動性；11月3#風機報同步失敗故障，經排查鎖定至網側電壓傳感器靈敏度不夠，更換同型號備件后恢復運行。13年11月至14年6月末，3#風機所接出線10kV狼磚129線共停電、接地、電壓突變等累計24次，通過治理后，13年11月至今再未出現類似故障，從根本上解決了該類故障。

作者單位

華能定邊新能源發電有限公司 陜西省定邊縣 718600endprint

摘 要

分布式風電一般接入配電網，配電的網頻率、電壓穩定性差，各種故障頻發，這對風機變頻器系統是一個考驗。本文對華能定邊狼爾溝分布式示范風電場風機變頻器頻發的電壓故障進行分析，并介紹了處理措施，望對其它類似情況提供處理借鑒。

【關鍵詞】分布式發電 風力發電 變頻器故障

1 問題現狀

華能定邊狼爾溝分布式示范風電場是華能新能源股份有限公司針對大規模集中式風電場開發所帶來的接入難、送出難、消納難等問題，采取分布式接入模式，開辟風電發展的國內首個示范性工程。

狼爾溝風電場已投產容量18MW，風電場直接“T”接至當地農網兩條10kV線路末端，所產電能在10kV配電網進行消納，不參與110kV以上電網能量流動，實現就地平衡。通過該方式，有效降低了風電場調度管理難度，提高配電網的電能質量，減少了線路損耗。

狼爾溝風電場采用明陽MY1.5Se機組，其發電機為雙饋異步型，因農網穩定性較差（電網電壓突變、接地、頻率不穩定等），對機組變頻系統沖擊較大，因此對變頻器穩定性有較高要求。自2013年3月8日至3月20日3#機組陸續5次報“風機電網頻率超限”故障停機，期間多次檢查未能徹底消除故障。

風場立即成立“病號風機”技術攻關小組，嚴密觀測機組運行數據，重點分析故障類型原因，徹底解決機組故障，提高運行質量。

2 項目原理說明

風機采用雙饋異步發電機，其變頻設備在運行過程中的運行狀態與電網頻率、外界因素有著密不可分的關系，在其故障的形成和發展過程中，絕大多數都與電網頻率突變緊密相連。

針對機組頻報電網超頻故障，首先用電腦連接變頻器，查看變頻器并未報此故障，后打開調試界面，發現各項參數值與設定值均無變化，因此判斷變頻器內部硬件完好；繼而分析，有可能變頻器向主控傳輸頻率信號時出現問題，因此對4U機箱7號板通訊線、變頻器PLC通訊線路、6751模塊及變頻器與主控之間的通訊線檢查是否暢通，信號屏蔽是否受干擾，發現均無異常。

在排除上述因素后，通過分析和測試， 最后判斷為變頻器保護指數與系統不匹配的結論。通過更改設定值變頻器188號參數（0.001更改0.05，頻率顯示階段的時間長數）和69號參數（960更改900發電機最小轉數，發電機主控檢測轉數為1050，變頻器轉數值960，當主控低于1050時，主控發送脫網命令，給變頻器傳送數據，變頻器接受到命令時已檢測到轉數低于960，故變頻器保護跳閘，現更改為900，放大發電機到變頻器檢測時間段數據），以使變頻器能夠適應農網電壓波動頻繁的現場情況。調整后機組成功并網，穩定運行，再未報此故障而停機。

13年11月7日，3#風機又報出“同步失敗故障”，查看原理圖分析是變頻器未接收到合閘信號，造成同步失敗。其原理為：電壓通過變頻器，經過電網電壓檢測、主斷路器、過電壓保護、預充電回路及定子側、網側電壓電流傳感及測量回路后進入整流濾波電路（電路原理：將交流整流為恒壓直流進入逆變模塊）與逆變器并聯（電路原理圖：將直流逆變為50Hz交流電）。變頻器控制柜中主控箱和PLC為主要的電氣控制系統原件，實現對變頻器主電路和并網柜的控制。

在本地操作控制時，將變頻器調試軟件安裝在PC機上，通過網線連接，發現變頻器與上位控制系統之間的通訊和控制均正常，檢查信號線和通訊線后也未發現問題，就此判斷是變頻器中哪個硬件監測點有問題，而一條線路兩側重合閘的方式是檢同期，線路中電壓傳感器為重合閘提供電壓信號，因此鎖定至電壓傳感器，判斷有可能電壓傳感器靈敏度降低，導致其檢測錯誤信號數據傳輸不正確，隨之更換了4個同型號的電壓互感器，變頻器信號指示正常，風機可以并網運行，再未出現此類故障。

3 實施效果

13年3月-11月，3#風機變頻系統累計發生故障12次，造成機組故障停運88.60小時，損失電量3.15萬千瓦時；通過技術攻關實施后，13年12月至今3#風機變頻系統未發生類似故障。該故障的消除，積累豐富的故障處理經驗，總結出一系列巡檢機組及排查故障的常規檢查方法，對分布式風電機組的應用提供了更多的經驗。

4 推廣前景

行業全面推廣：當多次發生同一故障未能徹底解決，應成立技術小組進行專項檢查，多分析總結原因，積累處理故障經驗，為生產運營工作打好堅實基礎。

行業部分推廣：對于分布式風電場，尤其是農網系統的風電場，要特別注意機組變頻器的運行狀況，因電壓或頻率不穩定，導致對變頻設備沖擊較大，其常見故障如下：

（1）電流互感器損壞，其現象表現為，變頻器主回路送電，當變頻器未起動時，有電流顯示且電流在變化，這樣可判斷互感器已損壞。

（2）主電路接口板電流、電壓檢測通道被損壞，也會出現過流。

（3）Crowbar內部二極管橋擊穿，或變頻器參數設置錯誤，對于Crowbar控制出現錯誤，導致其不斷觸發而釋放勵磁電流導致過流。

行業特定推廣：機組主控報“電網頻率超限”，變頻器卻未報此故障的，以及報“變頻器同步失敗”無法復位的故障，可按上述原理進行專項檢查。

5 效果歸納

狼爾溝風電場結合實際情況，參照維護手冊，制定了風機、箱變及線路定期巡視卡，周期性的開展安全巡視檢查，同時對頻發故障成立相關技術小組，深入研究，勇于探索，不斷加強、完善自我運維水平。3月3#風機變頻器超頻故障，經分析和測試，判斷為變頻器保護指數與系統不匹配，將其參數調整后其穩定性明顯增強，已完全適應農網系統電壓頻繁波動性；11月3#風機報同步失敗故障，經排查鎖定至網側電壓傳感器靈敏度不夠，更換同型號備件后恢復運行。13年11月至14年6月末，3#風機所接出線10kV狼磚129線共停電、接地、電壓突變等累計24次，通過治理后，13年11月至今再未出現類似故障，從根本上解決了該類故障。

作者單位

華能定邊新能源發電有限公司 陜西省定邊縣 718600endprint

摘 要

分布式風電一般接入配電網，配電的網頻率、電壓穩定性差，各種故障頻發，這對風機變頻器系統是一個考驗。本文對華能定邊狼爾溝分布式示范風電場風機變頻器頻發的電壓故障進行分析，并介紹了處理措施，望對其它類似情況提供處理借鑒。

【關鍵詞】分布式發電 風力發電 變頻器故障

1 問題現狀

華能定邊狼爾溝分布式示范風電場是華能新能源股份有限公司針對大規模集中式風電場開發所帶來的接入難、送出難、消納難等問題，采取分布式接入模式，開辟風電發展的國內首個示范性工程。

狼爾溝風電場已投產容量18MW，風電場直接“T”接至當地農網兩條10kV線路末端，所產電能在10kV配電網進行消納，不參與110kV以上電網能量流動，實現就地平衡。通過該方式，有效降低了風電場調度管理難度，提高配電網的電能質量，減少了線路損耗。

狼爾溝風電場采用明陽MY1.5Se機組，其發電機為雙饋異步型，因農網穩定性較差（電網電壓突變、接地、頻率不穩定等），對機組變頻系統沖擊較大，因此對變頻器穩定性有較高要求。自2013年3月8日至3月20日3#機組陸續5次報“風機電網頻率超限”故障停機，期間多次檢查未能徹底消除故障。

風場立即成立“病號風機”技術攻關小組，嚴密觀測機組運行數據，重點分析故障類型原因，徹底解決機組故障，提高運行質量。

2 項目原理說明

風機采用雙饋異步發電機，其變頻設備在運行過程中的運行狀態與電網頻率、外界因素有著密不可分的關系，在其故障的形成和發展過程中，絕大多數都與電網頻率突變緊密相連。

針對機組頻報電網超頻故障，首先用電腦連接變頻器，查看變頻器并未報此故障，后打開調試界面，發現各項參數值與設定值均無變化，因此判斷變頻器內部硬件完好；繼而分析，有可能變頻器向主控傳輸頻率信號時出現問題，因此對4U機箱7號板通訊線、變頻器PLC通訊線路、6751模塊及變頻器與主控之間的通訊線檢查是否暢通，信號屏蔽是否受干擾，發現均無異常。

在排除上述因素后，通過分析和測試， 最后判斷為變頻器保護指數與系統不匹配的結論。通過更改設定值變頻器188號參數（0.001更改0.05，頻率顯示階段的時間長數）和69號參數（960更改900發電機最小轉數，發電機主控檢測轉數為1050，變頻器轉數值960，當主控低于1050時，主控發送脫網命令，給變頻器傳送數據，變頻器接受到命令時已檢測到轉數低于960，故變頻器保護跳閘，現更改為900，放大發電機到變頻器檢測時間段數據），以使變頻器能夠適應農網電壓波動頻繁的現場情況。調整后機組成功并網，穩定運行，再未報此故障而停機。

13年11月7日，3#風機又報出“同步失敗故障”，查看原理圖分析是變頻器未接收到合閘信號，造成同步失敗。其原理為：電壓通過變頻器，經過電網電壓檢測、主斷路器、過電壓保護、預充電回路及定子側、網側電壓電流傳感及測量回路后進入整流濾波電路（電路原理：將交流整流為恒壓直流進入逆變模塊）與逆變器并聯（電路原理圖：將直流逆變為50Hz交流電）。變頻器控制柜中主控箱和PLC為主要的電氣控制系統原件，實現對變頻器主電路和并網柜的控制。

在本地操作控制時，將變頻器調試軟件安裝在PC機上，通過網線連接，發現變頻器與上位控制系統之間的通訊和控制均正常，檢查信號線和通訊線后也未發現問題，就此判斷是變頻器中哪個硬件監測點有問題，而一條線路兩側重合閘的方式是檢同期，線路中電壓傳感器為重合閘提供電壓信號，因此鎖定至電壓傳感器，判斷有可能電壓傳感器靈敏度降低，導致其檢測錯誤信號數據傳輸不正確，隨之更換了4個同型號的電壓互感器，變頻器信號指示正常，風機可以并網運行，再未出現此類故障。

3 實施效果

13年3月-11月，3#風機變頻系統累計發生故障12次，造成機組故障停運88.60小時，損失電量3.15萬千瓦時；通過技術攻關實施后，13年12月至今3#風機變頻系統未發生類似故障。該故障的消除，積累豐富的故障處理經驗，總結出一系列巡檢機組及排查故障的常規檢查方法，對分布式風電機組的應用提供了更多的經驗。

4 推廣前景

行業全面推廣：當多次發生同一故障未能徹底解決，應成立技術小組進行專項檢查，多分析總結原因，積累處理故障經驗，為生產運營工作打好堅實基礎。

行業部分推廣：對于分布式風電場，尤其是農網系統的風電場，要特別注意機組變頻器的運行狀況，因電壓或頻率不穩定，導致對變頻設備沖擊較大，其常見故障如下：

（1）電流互感器損壞，其現象表現為，變頻器主回路送電，當變頻器未起動時，有電流顯示且電流在變化，這樣可判斷互感器已損壞。

（2）主電路接口板電流、電壓檢測通道被損壞，也會出現過流。

（3）Crowbar內部二極管橋擊穿，或變頻器參數設置錯誤，對于Crowbar控制出現錯誤，導致其不斷觸發而釋放勵磁電流導致過流。

行業特定推廣：機組主控報“電網頻率超限”，變頻器卻未報此故障的，以及報“變頻器同步失敗”無法復位的故障，可按上述原理進行專項檢查。

5 效果歸納

狼爾溝風電場結合實際情況，參照維護手冊，制定了風機、箱變及線路定期巡視卡，周期性的開展安全巡視檢查，同時對頻發故障成立相關技術小組，深入研究，勇于探索，不斷加強、完善自我運維水平。3月3#風機變頻器超頻故障，經分析和測試，判斷為變頻器保護指數與系統不匹配，將其參數調整后其穩定性明顯增強，已完全適應農網系統電壓頻繁波動性；11月3#風機報同步失敗故障，經排查鎖定至網側電壓傳感器靈敏度不夠，更換同型號備件后恢復運行。13年11月至14年6月末，3#風機所接出線10kV狼磚129線共停電、接地、電壓突變等累計24次，通過治理后，13年11月至今再未出現類似故障，從根本上解決了該類故障。

作者單位

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