某陆上风电场运达风电机组变桨电机堵转故障分析

某陆上风电场运达风电机组变桨电机堵转故障分析

陈朝晖 ，王海明 ，关建越，胡雪琛，沈伟文

华能浙江清洁能源分公司 浙江 杭州 310000

摘要：在电力生产运行中, 由于气候、部件损坏原因等造成风电机组故障停机的事故时有发生, 给电力企业安全生产造成不同程度的影响。本文介绍了一起某陆上风电场运达风电机组由于4K1继电器损坏造成了风电机组故障停机的事故。实际监盘中，由于轻视、误判等原因均有可能导致故障范围扩大化，因此在平日值班监盘时，运维人员遇见故障应认真分析故障原因，不应盲目复位，在平日巡检时应着重巡检风电机组易损部件，发现问题及时消除隐患。

关键词：继电器、变桨、易损部件

1.事故前的运行方式

该风电场共有35kV集电线路2条，东线3221共安装1.5MW运达风电机组12台(#1-#12号)，西线3222安装同类型风电机组11台(#13-#23)，每台风电机组配备箱变1台。事故发生前风电机组处于小风启动变桨到并网进行状态，风速为3.6m/s，输出功率为0kW，变桨系统为华电天仁TR-1.5G系统。

2. 事件经过

2020年09月12日12：20分，风电场23台风电机组处于正常发电状态，场内平均风速4.6m/s，#9机组风速为3.6m/s。风速达到切入风速，满足小风发电条件，风电机组开始启动变桨程序，在并网进行过程中，#9机组报桨叶3变桨电机堵转故障，状态码15814，运维值班员发现故障后立刻登录风电机组后台软件查看风电机组运行情况，发现后台还报出图中所示故障（图1），查看变桨系统主要状态，三片桨叶位置分别是88.97deg、88.99deg、91.42deg。

图1、Scada后台历史事件和报警信息

3.故障原因分析

针对后台报出的所有故障进行原因分析如下：

1、发生15814桨叶3变桨电机堵转故障可能原因有以下：

①.电机速度反馈不正确，可能为编码器故障、CAN通讯故障；②.电机制动器回路故障③.机械原因。

2、发生15811桨叶3安全链故障可能原因有以下：

①.安全链回路接线；②.其他故障带出。

3、发生15453桨叶3驱动器告警码触发可能原因有以下：

①.CAN通讯故障； ②.变频器回路故障。

4、发生15821桨叶3限位开关触发可能原因有以下：

①.编码器故障；②.PLC故障。

5、发生15436桨叶3电容欠压可能原因有以下：

①.电源及回路故障；②.电机馈能导致。

6、发生5405桨叶2和桨叶3桨距角差值过大可能原因有以下：

一般与其他变桨故障报出，可能存在的原因是编码器A，编码器线，L+B（直流），DCtrans、MPC（交流）、变桨电机、存在问题，现场需依次排查。

7、发生15800桨叶3伺服CAN通讯错误可能原因有以下：

①.伺服驱动器供电故障；②.伺服驱动器通讯故障；③.伺服驱动器本身或接线回路故障。

查看变桨实际变桨角度，可以看出收桨过程中，桨叶3没有收桨，与桨叶1、2桨距角差值分别在3.77deg、4.19deg，而不同桨叶桨距角最大误差是1.5deg，故系统会报出“5404桨叶1和桨叶3桨距角差值过大”以及“5405桨叶2和桨叶3桨距角差值过大”故障。

查看变桨电机实际电流值（图2），可以看出桨叶1、2、3的变桨电机电流值分别为90A、80A、330A，桨叶3变桨电机电流值明显偏高，结合变桨电机实际工作温度（图3），桨叶3变桨电机实际工作温度34℃也高于桨叶1和2的变桨电机温度值25℃，可以根据这两个数据判断出桨叶3的变桨电机确实有出现堵转情况，故障并非误报。

图2、变桨电机实际电流值 图3、变桨电机实际温度

查看桨叶实际收桨角度发现桨叶3角度达到91°，桨叶3的91°限位开关被触发，从变桨系统电气回路图（图4）可以看出，91°限位开关触发后，伺服控制器使能回路失电，PLC与伺服控制器通讯断开，后台报“15800桨叶3伺服CAN通讯错误”故障，同样伺服控制器上的E8监测超级电容电压回路通道失效，所以后台报出“15436桨叶3电容欠压”故障。

图4、变桨系统电气回路图

综合以上分析，可以判断出本次故障是由于#9风电机组在并网过程中桨叶变桨时，4K1继电器触点接触不良→桨叶3变桨电机堵转→桨距角差值过大→桨叶3安全链故障报出，其它桨叶也会报安全链故障→所有桨叶紧急顺桨→桨叶收桨至89°时，由于桨叶3 4K1继电器失效，电机无法抱闸导致桨叶3撞91°限位开关→限位开关触发后，桨叶3伺服使能回路失电，报伺服CAN通讯错误，桨叶3电容欠压。

所以，应该查明桨叶3变桨电机为何在顺桨时堵转不动作，又为何在89°位置时电机不停止运行直至撞上91°限位开关。通过上面分析可以快速排除是电机机械原因，极有可能是电机制动器出现故障，查看图8，可以发现电机制动器回路上可能导致电机制动器失效的点有：1.伺服控制器F:9接口松动；2.4K1继电器接线松动或损坏。

4.故障处理

运维人员上塔检查，发现变桨轴柜3中4K1继电器与底座之间有黑色打火痕迹，更换了4K1继电器后，紧固了回路接线，风电机组恢复正常运行。

5.结论

(1) 在低压交流变桨系统中，4K1继电器动作次数频繁，属于易损部件，在平时巡检中应加强易损部件的巡视，发现问题及时消除隐患。

(2)在平日监盘中应多查看后台4K1动作次数，一般动作次数达到50万次需特别留意。

(2)在发生此类故障时，运维人员应多加分析，不可盲目复位，导致故障范围扩大，加剧故障程度。

4