關(guān)于Suzlon1.25MW變槳電池充電回路的應(yīng)用改造研究

李紅

摘 要： 在變槳故障當(dāng)中，后備電源故障占有率較高，一方面是因?yàn)樽儤姵爻潆姺绞讲豢煽繉﹄姵卦斐蓳p傷，另一方面是因?yàn)闇囟群龈吆龅蛯﹄姵卦斐蓳p傷，最終導(dǎo)致變槳電池使用壽命下降。現(xiàn)特對變槳充電方式及變槳電池溫度進(jìn)行研究，解決變槳故障的根本問題。

關(guān)鍵詞： 變槳電池 充電回路 應(yīng)用改造

現(xiàn)如今的風(fēng)電機(jī)組根據(jù)變槳系統(tǒng)區(qū)別可以分為定槳距風(fēng)電機(jī)組和變槳距風(fēng)電機(jī)組兩種機(jī)型，這兩種機(jī)型各有優(yōu)缺點(diǎn)。定槳距風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)簡單可靠，當(dāng)風(fēng)速變化引起輸出功率的變化時，只要通過槳葉的被動失速調(diào)節(jié)，而控制系統(tǒng)不作任何控制，使控制系統(tǒng)大為簡化，但是要求的額定風(fēng)速高，風(fēng)輪轉(zhuǎn)換效率低，并且常發(fā)生過發(fā)電現(xiàn)象，對電網(wǎng)影響較大;變槳距風(fēng)電機(jī)組可完全克服定槳距風(fēng)電機(jī)組的缺點(diǎn)，但變槳距風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)復(fù)雜，就造成了變槳維護(hù)較難，并且變槳故障率較高。

一、存在的問題

現(xiàn)以輝騰梁風(fēng)電場一期項(xiàng)目為背景，suzlon風(fēng)機(jī)已運(yùn)行7年有余，隨著運(yùn)行時間的增加，風(fēng)機(jī)故障率逐步升高，且主要集中在變槳系統(tǒng)，尤其在冬季，變槳系統(tǒng)電池回路故障更為突出。本文主要對變槳電池的充電方式、變槳電池盒保溫及散熱部分進(jìn)行了研究。

1.電池失效原因分析

之前的充電器型號：Powertronic P688W，充電輸出：300VDC/2.1A，2.1A充電電流已超出松下電池最高充電電流1.1A，過高充電電流導(dǎo)致電池失水，腐蝕加快，并且充電電壓無溫度修訂功能，在高溫狀態(tài)下，導(dǎo)致電池充電電壓過高而過充，加快電池腐蝕影響電池壽命;在低溫狀態(tài)下，導(dǎo)致電池充電電壓過低而充電不足，硫酸鹽化影響電池壽命;充電方式為一對三，即充電器同時對三個電池箱并聯(lián)進(jìn)行充電，在三個軸電池狀態(tài)不均衡時，導(dǎo)致某一組電池組過充，而其他電池組充電不足的問題。

2.電池箱保溫措施、防震措施分析

原電池箱體原設(shè)計(jì)缺少保溫泡棉，后期在箱體外壁貼有保溫泡棉，并加裝新殼體，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不方便維護(hù);原箱體沒有設(shè)計(jì)透氣孔，在電池使用過程中，電池會析出氫氣和氧氣，需通過通氣孔將氫氣和氧氣泄放到大氣中，否則易引起爆炸;箱體與輪轂之間無彈性支撐，導(dǎo)致箱體變形;箱體內(nèi)電池震動較大，易導(dǎo)致電池內(nèi)部鉛渣脫落短路，影響電池壽命和風(fēng)機(jī)安全;電池直接安裝于電池箱體內(nèi)部，無防震措施;電池之間安裝緊湊，不利于散熱和加熱;之前電池箱體內(nèi)加熱器采用輻射式和薄膜式加熱器，易造成局部溫度過高，影響電池壽命;原來的箱體需要扳手等笨重工具拆卸，每個箱體耗時約2小時，維護(hù)非常不便利。

二、優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對以上發(fā)現(xiàn)的問題，我們特對每一項(xiàng)缺陷進(jìn)行了優(yōu)化工作，并重新設(shè)計(jì)了電池和箱體和變槳電池充電方式，可以避免以上問題的發(fā)生。

1.充電管理方案重新設(shè)計(jì)

采用專用智能閥控式鉛酸蓄電池充電器，每個電池箱配備一個充電器單獨(dú)充電，型號SSB BC264;寬電壓輸入：184～300Vac;采用限流恒壓式充電方式，即浮充方式;初始最大充電電流0.15C;浮充電壓根據(jù)電池使用環(huán)境溫度自動補(bǔ)償調(diào)節(jié);內(nèi)置電池充電線路或電池檢測功能;具有完善的自身和充電參數(shù)檢測、狀態(tài)輸出。

2.電池箱體重新設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)新的電池箱體，只需一把鑰匙即可簡單開鎖，方便拆卸維護(hù);采用噴涂碳鋼箱體，箱體帶有防爆孔，符合規(guī)范和IP54要求;采用風(fēng)流式加熱器并合理布局，加熱均勻防止溫度局部過高，符合規(guī)范要求;箱體內(nèi)增加保溫泡棉，提高加熱效率。箱體采用彈性支撐固定，減少震動影響，電池組采用松下LC-WTP127R2，防震框架式設(shè)計(jì)，便于維護(hù)，設(shè)計(jì)壽命十年（環(huán)境溫度20℃）。

三、方案驗(yàn)證

雖然整改的方案理論數(shù)據(jù)完全滿足要求，但為了進(jìn)一步確定該方案的可實(shí)施性，特對本方案進(jìn)行驗(yàn)證工作。

1.整體方案的可行性、先進(jìn)性和創(chuàng)新性驗(yàn)證

經(jīng)實(shí)際加熱測試，-35℃環(huán)境中，箱體內(nèi)部溫度10～20℃;加熱效率高，-35℃到15℃時，只需1.5小時左右，實(shí)際加熱試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖1所示。

2.方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量的參數(shù)和性能指標(biāo)

根據(jù)本工程的施工特點(diǎn)，參考類似工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，特為本工程做出如下技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：工程質(zhì)量合格率：100%，其中，優(yōu)良品率為80%;安全生產(chǎn)，杜絕重大傷亡事故，年職工負(fù)傷事故頻率：小于0.3%;機(jī)械完好率：90%;電池設(shè)計(jì)使用壽命6到8年以上，提高風(fēng)機(jī)可利用率，降低風(fēng)機(jī)維護(hù)費(fèi)用;機(jī)改造后對應(yīng)變槳充電回路及電池故障率同比未改造風(fēng)機(jī)下降90%;滿足環(huán)境溫度-40℃到45℃范圍內(nèi)正常使用;箱體采用彈性支撐固定，減少箱體震動對電池的影響，延長電池壽命，降低維護(hù)費(fèi)用;通過改進(jìn)設(shè)計(jì)電池箱可維護(hù)性，易于日常檢修和服務(wù)，提高風(fēng)機(jī)維護(hù)效率。

3.現(xiàn)場安裝運(yùn)行

通過以上所訴，基礎(chǔ)理論及實(shí)驗(yàn)都能滿足要求，但為了更好地驗(yàn)證本方案的可行性，在風(fēng)電場進(jìn)行了安裝試運(yùn)行工作，并選在了較為寒冷的季節(jié)開展本項(xiàng)工作，在比較低的溫度情況下，將對電池系統(tǒng)的運(yùn)行造成極大的困擾，有可能放不出電，系統(tǒng)無法收槳，影響風(fēng)機(jī)的安全，因此，還要采取溫度過低風(fēng)險防控措施，比如：電池箱內(nèi)增加保溫棉，加熱器組成加熱系統(tǒng);關(guān)注電池箱內(nèi)的溫度，如有異樣，及時檢查等。

2014年8月份，在一期14#風(fēng)電機(jī)組完成了變槳充電回路改造工作，通過冬季的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行穩(wěn)定，無異常。2015年2月份再次上機(jī)檢查，并對變槳電池電壓進(jìn)行了試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖2所示，數(shù)據(jù)表明，試驗(yàn)電壓符合現(xiàn)場實(shí)際需求，并且運(yùn)行良好。

通過及時地發(fā)現(xiàn)變槳充電回路的缺陷，針對每一項(xiàng)提出解決的方案，為了使該方案具有可靠的實(shí)施性，對該方案進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可行性較高，之后通過考慮本地區(qū)的環(huán)境問題，又提出了一點(diǎn)小小的改進(jìn)意見，并進(jìn)行了上機(jī)安裝試驗(yàn)，一切工作完成之后，發(fā)現(xiàn)本種充電器可以避免因過高充電電流導(dǎo)致電池失水、腐蝕加快等問題;加熱器可以防止局部高溫現(xiàn)場;柜體結(jié)構(gòu)增加減震功能，并方便維護(hù);各方面都對電池的使用壽命有益，使變槳電池使用壽命增加，并且降低了變槳系統(tǒng)的故障率，減少了使用備件金額，增加了風(fēng)電機(jī)組的可利用率。