风电场电气设备中风力发电机的运行维护策略

风电场电气设备中风力发电机的运行维护策略

郑林轩

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摘要：我国的风电场电气设备中风力发电机的运行维护是风力发电事业中较为重要的环节，只有降低风力发电的损耗才能减少风力发电设备的维护成本，同时等于间接提高风力发电的工作效率。风力发电设备维护的工作人员应该不断总结工作经验，严格吸取教训，从不足中进行反思和改进。此外，风力发电设备的设计技术是风力发电的基础，未来风力设备的发展需要依赖成熟可靠的风力发电技术，在全球提倡可持续发展的环境下，风电场电气发电机最终会成为热门发电技术之一。

关键词：风电场电气；风力发电机；运行维护

引言

随着我国对电力发展的投入不断加大，风力发电技术现已得到了较为稳定的发展。但我国风力发电起步较晚，所以一些体系仍不够完善，相关设备无法满足人们的需求。因此，应针对当存在的问题，制订相应的计划，保证发电机运行稳定。

1风力发电机运行过程中存在的主要故障

1.1发电机叶片故障

风力发电机的叶片是发电机组的动力源泉，是风力发电机的重要组件之一，叶片的好坏直接影响整个机组的性能和发电效率。由于风力发电机是依靠风力发电，因此风力发电机大多安装在环境恶劣、海拔高、气候复杂的地区，而叶片又在高空、全天候条件下工作，容易受到极端天气的影响，故障率在整机中约占三分之一以上。一旦叶片发生故障，整个机组就必须停止所有工作进行抢修，严重的还必须更换叶片，这会给风电场带来极大的经济损失。

1.2变流器故障

变流器是风力发电机的重要组成部分，其主要作用是在叶轮转速变化的情况下，控制风电机组输出端电压与电网电压保持幅度和频率一致，达到变速恒频的目的，并且配合主控完成对风电机组功率的控制，且保证并网电能满足电能质量的要求。目前，变流器散热有风冷和水冷两种方式，变流器柜体也是需要散热的，变流器如果散热效果不好，柜内温度过高，会对里面的一些热敏感元件或者线路产生一定影响。市面上的部分变流器并网回路未设置断路器，不具备断路保护功能，在机组发生断路的情况下，电流是平常的几倍，可能会发生拉弧烧毁或不能断开的现象，最终对变流器造成更大损伤。当变流器发生故障时，维护成本高，备件的物流周期长，现场工作人员的工作量大，从一定程度上影响了风电场的正常工作。

1.3发电机异常振动

发电机振动是评定电机质量的重要标志。当发电机振动过大时，会导致其运行稳定性遭到破坏，零部件被损坏，甚至可能会造成大轴断裂，直接影响风电厂的安全生产和经济效益。发电机出现异常振动的原因主要有以下几种。首先，由于设计理念不同及加工技术与设计理念之间的差距，导致整个设计中存在不足，设计环节和加工环节脱节，从而引发一些参数问题，最终将导致发电机零部件存在质量和精度不良的问题，使发电机出现异常振动。其次，发电机工作量巨大，要在短时间内产生巨大电量，需要极快的运转速度，长时间处于这种运行状态，必然会出现一定磨损，久而久之，发电机就会出现异常振动的现象。最后，在发电机运行和工作过程中，工作人员的维护和保养工作出现纰漏，或者是极端天气的出现对发电机造成不可逆的损害。

1.4电压问题

在35kV 电压下，继电保护的瞬时过一流一段、过流二段、过流三段、零序过流一段、零序过流二段、零序过流三段、母线差动等保护有很大的问题，在过电瞬间如果出现了弧光短路时容易构成闭合回路，这种闭合电路会造成线路的短路，短时间内的短路会烧坏线路，继电保护组在短时间内未发生保护作用，在短时间内可能产生线路起火、爆炸等情况。弧光短路简单来说就是空气变成了通电的导体，造成线路短路，温度过高。短路原因有很多，一些是自然因素造成的，另外一些是人为因素造成的。自然因素如动物啃咬、长期的电化学腐蚀导致绝缘材料破损，环境潮湿降低了材料绝缘性能等；人为因素如日常维护检查不到位，没有几时发现绝缘破损的地方，使用不合格的线路产品降低了材料的绝缘等级等。一般人为因素造成的短路原因居多。

3 风电场电气设备中风力发电机的维护管理策略

3.1 定期对设备进行润滑油和清洁的处理

润滑油之于机械设备就像沙漠绿洲的水之于旅途中的骆驼，只有定时定量进行润滑油的护理，才能减少机械的磨损，提高风力发电的运作效率。目前叶片根部、齿轮等方面都需要进行润滑油处理，维修护理人员应该定期对根部、齿轮的部分进行检测和护理，将不同时间安装的叶片做好维护登记、编号，每次根据叶片已经使用的时间进行不同程度的维护，主要通过观察法判断机械磨损的程度。在进行维护工作交接时，应该将之前登记的维护情况进行妥善保存，便于备查。同时，也需要对齿轮、砸盘和闸垫等部件进行适当的清理，在看见出现污垢渣尘不要大意，应该检查渣尘的来源，并根据滑油中的渣尘判断机械零件的磨损状况，在确保无重大问题之后，对滑油进行清理与更换，并记录好更换日期。

3.2 加强对电路的维护和诊断

在风电场电气设备检测中对线路的检测非常重要。可以采用单元分割法进行线路的检测。根据风电场电气设备的结构和线路特点来进行划分，一般可以划分为电源系统、控制系统、执行系统、保护系统等。如果集电线路出现故障时，需要检查保护继电保护组、风机、箱变。同时，也应该注意雷电暴雨天气对风机和电路的影响，在电气设备上应该加装避雷器，对可能突发的降雪霜冻天气应该采取适当的防范措施，在必要时可以采取停电方法进行融化，在需要融冰的线路上进行短线处理，产生局部高温，但在在操作过程中应该注意安全问题，操作过程应该配备专业的安全人员。在向线路输入电流时，变压器的出口必须配备低压保护装置，融冰线路的线径必须大于或等于短路线路和连接线路。

3.3 做好控制系统的稳定工作

控制系统在工作中会受到其他因素的干扰，除了工程设计本身得到缺陷外，能够影响控制系统的可能是硬件设施，电源的配置、接地的地点、系统的输入端和输出端，这些硬件设置的安装都会影响控制系统，进行硬件配置时应该进行整体布局，采取合理的方案减少硬件问题对控制系统的影响。同时也应该减少其他干扰信号，对信号进行管理分类和识别，在未来风电场电气设备的发展中，应该设置闭环控制系统，通过处理输出的偏差数据来对系统进行调控， 这种反馈调节系统可以根据统计记录风的速度、频率等物理量来分析数据，通过分析数据既可以达到控制设备的作用，又可以达到起到实现自动化管理。设置控制站，建立控制系统，把输出处理、输出处理等设备进行合理安置，构建好的控制站具有操作员功能，工程师功能，通信功能，通过开发建设这些控制技术，将在一定程度上减少人力资源。通过控制系统建立的电气控制系统可以根据不同的设备和不同的控制方法进行控制，如继电器接触器控制，触电控制，可编程控制等。电气控制系统考虑到运用的环境，应该尽量避免过于复杂，工程系统设计应该兼具安全、方便、简洁的特点。

3.4制定完善的检修流程

制定相关检修流程是保证整体运行质量的关键。首先，确定检修周期。每个部件的寿命都是有限的，因此，在特定的时间范围内，出现问题的概率就比较大。其次，制定明确具体的检修方案，设立具体的检修标准，做好检修记录，详细记录每次检修的时间、检修项目、检修结果等，方便查阅。对于经常出现的问题，在之后的检查中要重点关注，对于技术上的难题，要积极学习，加强对工作人员业务技能的培训。最后，由领导带队检验检修结果，确保出现的问题得到有效解决。

3.5培养理论与经验兼备的高技术人才

风力发电行业目前在市场上属于比较小众的行业，相关专业型高技术高理论型的人才比较稀缺，特别是综合型专业，熟悉电力、热能、机械等领域的人才更是少之又少，企业可以适当的与校园专业进行对接，选拔优势的专业人才到企业进行实习，从机械的维护与运行开始接触，培养相关专业人才知识领域的深度的同时也应该注重实践操作能力。风力发电的维护成本高必要性强，决定了维护的重要性，加强职业道德建设，培养人才专业谨慎的职业素养，在进行设备检修时做到绝对的仔细认真。在培养理论与经验兼备的高技术人才的过程中，选拔出适合的管理人才，做好风力设备维护工作的规划，同时也能以身作则，用良好的职业态度强去影响刚进行业的新人，让严谨的工作作风始终成为该行业的优良风气。结束语

目前，风力发电的意义越来越突出。风力发电在中国尚未发展成熟，相关工作人员要不断吸收国外经验，建立自己的风力发电机设计、生产、运营、维护体系，健全责任监督体系，合理安排人力资源和技术资源，突破技术难关，使风力发电机的性能得到稳定发展，促使行业得到全面提升。

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