風電電氣運行中的常見故障及應(yīng)對措施

伊海濤 劉曉青

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

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電；電氣設(shè)備；故障；措施

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

風力發(fā)電是將風的動能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)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(fā)電，非常符合我國開發(fā)新能源以及節(jié)能減排的政策號召。在風力發(fā)電系統(tǒng)中，電氣設(shè)備是保證發(fā)電工作順利運行的重要保障，但是由于風力發(fā)電所處環(huán)境的特殊性，會對電氣設(shè)備的運行產(chǎn)生一定的影響，一旦電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，會直接影響到風力發(fā)電運行的安全性和穩(wěn)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(yīng)對措施，最大程度的降低電氣設(shè)備的故障率，確保風力發(fā)電的安全穩(wěn)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(fā)電系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備，其運行的穩(wěn)定性直接關(guān)系到風機的可利用率和發(fā)電量。由于受到風電場惡劣的自然環(huán)境的影響，會對集電線路的安全產(chǎn)生極大的隱患。導致集電線路故障的原因主要有設(shè)計、施工和投運后的維護，風電場設(shè)計及設(shè)備選型考慮不充分是發(fā)生電氣隱患的關(guān)鍵因素，在風電場建設(shè)初期，如果設(shè)計單位對風電場的地理環(huán)境以及其后特點沒有充分的了解，設(shè)備的選型就會出現(xiàn)一定的偏差，在投運后就會出現(xiàn)線路桿塔抗風能力差，風機變壓器運行故障，跌落開關(guān)燒損等故障現(xiàn)象，直接威脅到風電運行的安全性。如果施工質(zhì)量較差，在投運后就會發(fā)生設(shè)備跳閘、倒塔以及斷線等故障的發(fā)生。設(shè)備投運后，由于維護和排查不力，在惡劣的自然環(huán)境下，集電線路中的電氣設(shè)備會發(fā)生嚴重的故障。

1.2 風力發(fā)電中發(fā)電機的常見故障

發(fā)電機作為風力發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件，是各項能量轉(zhuǎn)化的樞紐，其運行的穩(wěn)定性非常關(guān)鍵。在發(fā)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(fā)電機葉片的轉(zhuǎn)動將風能轉(zhuǎn)換為機械能，由于葉片長期處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，就會導致葉片磨損和老化，影響葉片運行的穩(wěn)定性。交流器在運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)局部高溫、電磁干擾以及灰塵淤積等現(xiàn)象，進而導致交流器出現(xiàn)過熱、過電流以及過電壓等現(xiàn)象，在超負荷運行的情況下還會出現(xiàn)擊穿和燒毀等故障，直接影響到發(fā)電機運行的安全性。在發(fā)電機組長期處于超負荷運行的狀態(tài)下，如果沒有采取相應(yīng)的保護措施，就會因為構(gòu)件磨損嚴重而出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，發(fā)電機無法正常運行。

1.3 風電電氣設(shè)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(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機，起到增速的作用。現(xiàn)階段，我國風力發(fā)電中，齒輪箱故障已經(jīng)占據(jù)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(gòu)件的故障多數(shù)是因為長期處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)而導致的磨損，在重載、交變荷載、高溫、潤滑不佳等狀態(tài)下發(fā)生膠合、軸承損壞，一旦超出構(gòu)件材料的疲勞極限，還會發(fā)生點蝕。由于齒輪箱密封不嚴以及磨損等原因發(fā)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(yīng)對措施

2.1 風電場集電線路故障的應(yīng)對措施

為了提高集電線路運行的安全穩(wěn)定性，降低故障的發(fā)生幾率，應(yīng)該從設(shè)計、施工、運行維護等幾個方面加強管理。首先，在風電場設(shè)計階段，應(yīng)該對施工現(xiàn)場的地理環(huán)境和氣候特點進行詳細的調(diào)查分析，通過大量的數(shù)據(jù)查證和經(jīng)驗，選擇適宜的電氣設(shè)備，保證集電線路中的電氣設(shè)備符合相關(guān)的標準要求。在施工階段，嚴格按照設(shè)計圖紙執(zhí)行，嚴禁私自更改施工方案，每個環(huán)節(jié)都要保證施工質(zhì)量，加強施工監(jiān)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(shè)備的隱患排查，制定排查維護方案和具體內(nèi)容，在排查時一定要認真仔細，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。尤其是在大風季節(jié)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(shè)備的可靠運行。

2.2 風力發(fā)電中發(fā)電機故障的應(yīng)對措施

為了確保發(fā)電機的正常運行，應(yīng)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(shè)計，提高葉片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(shè)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(tài)，減少超溫、超壓現(xiàn)象。加強對發(fā)電機組的保護措施，尤其是對于發(fā)電機組容量增加的情況下，應(yīng)該采取多種保護措施，避免發(fā)電機組因為電磁影響和磨損等現(xiàn)象而發(fā)生故障。加強對發(fā)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(yīng)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(diào)查分析，齒輪箱發(fā)生的故障多數(shù)都是可以采取合理的措施避免故障的發(fā)生。為了保證齒輪箱的正常運行，做好隨機監(jiān)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(tài)的在線監(jiān)測，對于設(shè)備出現(xiàn)的故障能夠及時報警和預測，對設(shè)備的運行狀態(tài)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(fā)生幾率。

3 結(jié)論

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

參考文獻：

[1]金曉航，孫毅，單繼宏，吳根勇.風力發(fā)電機組故障診斷與預測技術(shù)研究綜述[J].儀器儀表學報，2017-05-15.

[2]王晨清，宋國兵，遲永寧，劉凱，申全宇.風電系統(tǒng)故障特征分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2015-11-10.

[3]艾斯卡爾，朱永利，唐斌偉.風力發(fā)電機組故障穿越問題綜述[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2013-09-19.