風力發電廠電氣設備安全運行的診斷探究

中國水電顧問集團瓜州風電廠 甘肅 酒泉 736102

設備安全診斷技術對風力發電廠電氣設備的安全運行有重要意義，其不僅關乎發電廠生產安全、設備檢修，還可以及時發現安全隱患、排除故障，預防重要電氣設備突然發生安全事故，確保發電廠整體運行安全。

一、風力發電廠電氣設備故障診斷與安全運行

電氣設備在目前正快速發展、更新，出現很多新的擴展項目，故障診斷與安全運行問題隨之暴露出來，制約電廠電氣設備與設施的可持續運行。為了改善電廠電氣設備運行現狀，設備生產與設計、條件、生產過程等息息相關，為提高設備安全運行水平，必須重視診斷工作的落實[1]。對于電廠電氣設備故障來說，很多都是由安全事故引起的，在運行時對安全診斷、安全管護的考慮不夠全面、深入，出現設備調試不到位、運行檢修效率低、電氣系統運行不穩等問題，急需改進和強化。

二、風力發電廠電氣設備安全運行診斷技術

(一)經驗診斷技術。工作人員憑借個人經驗對電氣設備進行簡單的診斷，這具有一定的效果。常用經驗診斷技術包括:第一，觀測診斷，適用于診斷具有明顯外部特點的故障，例如短路造成的線路損毀故障、元器件松懈或脫落故障、設備過載故障等。第二，彈壓診斷，用于診斷電氣設備中的開關、按鈕和接觸器等動作部件存在的故障，在反復彈壓中提升部件靈活度，將接觸不良故障診斷出來。第三，檢測診斷，用簡單的萬用表等儀器測量電氣設備的電壓、電流和電阻等參數，診斷故障的部位、元件等。但這一診斷技術的效率較低，難免誤判，并不適用于電廠中技術先進、集成化程度高的電氣設備安全運行診斷。

(二)相對溫差診斷技術。為了對電廠電氣設備運行是否安全做出準確的診斷、預判，除了以上常用經驗診斷技術，還應引入相對溫差診斷技術。如果電氣設備運行時出現外部短路事故或者負荷電流增大，就會產生過熱現象，嚴重時會引發安全事故。利用相對溫差診斷技術，對電氣設備發熱部件的溫度進行測量，計算溫升變化情況，就可以判斷設備有沒有出現運行故障[2]。這一診斷技術反映電氣設備運行中電阻相對偏差的大小不會被環境條件、所受負荷的大小等因素影響，體現電氣設備的常規試驗標準和要求。在診斷電氣設備的載流部件過熱現象方面，相對溫差診斷技術得到廣泛的應用。如果運行環境的溫度較低或者電氣設備的負荷較小，那么設備溫度必然比高溫環境、大負荷運行時的溫度要低。然而在測量的電氣設備溫度值較高時，也有發生故障的可能，判別相對溫差就是為此提出的，通過測量電氣設備紅外圖像的溫度相對差值，將異常點對應的相對溫升值計算出來，和電氣設備安全運行時的溫度比較，重點檢測疑似故障點。

(三)小波變換診斷技術。在安全運行狀態下，電氣設備的電磁信號是平穩的，發生故障時會出現奇異點。按照小波變換理論可以實施奇異信號的多辨率分析，基于不同尺度分解信號，將原信號不同的組成情況反映出來。針對分析所得故障信號，可以實施狀態監測，達到診斷電氣設備故障的目的。其過程一般是:采集信號、消除噪聲、變換不同尺寸小波、分析小波、診斷故障、排除故障。例如當電廠的交流電機定子繞組匝間出現短路故障時，會產生高次諧波電流，既增加鐵芯損耗，又會因負序諧波減小電動機轉矩，出現發熱、噪聲和振動等現象。利用小波變換診斷技術對信號實行采樣分析，能夠準確找出信號奇異點，準確監測故障，并分析其故障原因。

三、風力發電廠電氣設備安全運行的保障措施

(一)加強設備運行調試。每一個風電廠都配備了不同的電氣設備，電廠要按照實際情況有計劃地調試電氣設備。相關工作人員在調試電氣設備的過程中要盡量提高效率，保證整套電氣設備有充足的聯調空間，在交叉作業時尤其要謹慎對待每一道工序，高質量開展電氣設備運行調試工作，收集并整理相關資料，為其安全運行的診斷與維護做充足的準備。

(二)加強設備運行檢修。在風電廠電氣設備安全運行的診斷和管護中，應采取科學的手段開展設備檢修與維護工作，確保電氣設備運行穩定[3]。與此同時，管理人員要嚴格執行有關于電氣設備運行安全的狀態檢修制度，收集、整理設備運行環節產生的所有數據和信息，做好分析工作，把獲取的數據與信息如實記錄在冊。如在對電氣設備運行安全信息進行整理時，應詳細統計電氣設備在運行中發生短路、斷路、電壓波動等故障的時間、次數和原因等，明確其型號、編號，分析調試不合格、漏氣、絕緣性差等數據，提供電氣設備檢修依據，基于電廠電氣設備運行安全情況制定檢修方案。

(三)加強電氣系統管理。電氣系統對于風電廠的電氣設備運行安全而言是命脈所在，直接關系到其運行能否安全、高效。為此，電廠必須加強電氣系統管理，制定并執行完善的安全管理制度。第一，針對本廠技術人員、維修人員及管理人員開展安全教育培訓活動，保證每個人都參與其中，定期接受安全教育，奠定電氣設備安全運行的基礎。第二，完善安全運行風險防控機制，由管理人員以身作則，增強風險防控意識，到第一現場觀察、診斷，掌握電氣設備運行情況，對頻繁發生故障的部位進行重點監控，第一時間發現安全隱患，有效排除故障，保證電氣設備安全運行。第三，完善獎懲機制，通過制度對人員行為進行控制，使其規范操作，一旦發生違規操作行為，必須嚴懲當事人，盡可能提升電氣設備的安全運行系數。

綜上所述，在現階段風力發電事業蒸蒸日上的形勢下，發電廠務必要提高對電氣設備安全運行的重視程度，在其運行過程中有序實施故障診斷，掌握運行狀態，及時消除故障和隱患，以最大限度降低安全事故發生率，為電氣設備的安全穩定運行提供強有力的保障。