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摘要:本文主要分析风电机组变流器故障原因分析,重点强调变流器常见部件损坏,并以风电机组变流器故障解决措施作为研究对象,通过建立远程监控系统、定期进行维护保养以及故障诊断与定位等究,从而有效解决风电机组变流器故障缺陷问题,确保风力发电的高效、稳定。
关键词:风电变流器;故障缺陷;解决措施
引言
风电机组作为风能转化的主要设备之一,在风电场中发挥着关键作用。本文将针对风电机组变流器故障的缺陷进行深入研究和分析,探讨其发生的原因以及可能的解决方案。通过对变流器故障的详细研究,旨在为提高风电系统的运行效率、降低运维成本提供理论支持和实践指导。
1.风电机组变流器故障原因分析
1.1环境因素
各地环境千差万别,对变流器的稳定性提出了各式各样的考验,北方地区可能会有灰尘和铁矿粉尘侵扰变流器,从而诱发母排击穿的现象。在我国南方,由于气温高、湿度大和盐雾等气候特点,这会促进绝缘材料的退化,从而削弱其阻挡电流的能力,提高了发生母线放电现象的风险。并且在我国南方湿润的环境中,湿度较高可能导致母线及铜排发生腐蚀,这会继而损害其导电能力,从而加剧接触故障与绝缘材料老化等问题。
1.2变流器本体
变流器本身可能存在设计不足、质量问题或者磨损等情况,进而引发故障[1]。比如,随着时间的推移,电子零件可能出现老化现象,焊接点的接触可能变得不良,电路板或许会发生短路状况,这些问题的出现都可能会使得变流器的运行出现异常引发故障。值得注意的是,若是在变流器工作过程中,出现超负荷、温度过高、电压超出正常范围等异常状况,便可能导致设备故障。
1.3电网故障因素
电网的波动、电压的起伏不定及突发性的电压波动,可能会波及变流器,引发其功能性障碍,比如,电力网络中电压波动或者突变可能会使得变频器承受电压过高,从而受损;或者造成变频器的电流过大,触发保护机制,电网系统中,短路及接地等故障状况,可能对变流器的稳定运行造成影响,严重时还可能触发设备故障.
2.变流器常见部件损坏
2.1变流器功率模块炸裂
变流器功率模块的爆裂是常见的部件故障之一,可能导致设备损害的因素多种多样,如负载过大、电压过高、温度升高等操作状态的异常,以及设计上的电路漏洞、元件本身的品质不佳等。如果功率模块发生爆裂,可能会让变流器失去正常运转的能力,极端情况下,还会导致整个系统被迫停止运作,为了规避可能出现的问题,必须密切监控变流器的工作状况,保证其运行在安全范畴内,并且定期进行保养与检修,以便及时识别并替换可能存在风险的零部件,从而确保风力发电机组的安全运作。
2.2变流器母排放电
通过对放电的变流器母排研究,发现击穿多发生在铜排拐角处和螺栓固定处[2]。不同地区的环境因素导致了变流器母排放电的不同表现形式。在北方地区,灰尘和铁矿粉尘进入变流器柜,导致母排击穿;而在南方地区,高温、潮湿、盐雾等气候条件加剧了绝缘垫片的老化,使得绝缘性能下降,进而增加了母排放电的概率。此外,南方地区的潮湿气候还会导致母排铜排的锈蚀,降低其导电性能或引起接触不良,进一步加剧了绝缘垫片老化的问题。
2.3变流器稳压电容老化
变流器稳压电容包括两类:电解电容和薄膜电容[3]。薄膜电容采用金属镀层作为电解质,具有较低的等效串联电阻(ESR),因此寿命通常可达8万小时至10万小时,相当于超过20年的使用寿命。相比之下,铝电解电容器的寿命通常标称为4000小时,但实际运行中,每降低10摄氏度工作温度,寿命可增加2倍;而在额定纹波电流下,每增加5摄氏度,寿命也相应减少。变流器稳压电容的故障或劣化主要表现为电容放电、漏液、变形鼓包、裂纹以及容量降低等现象。
3.风电机组变流器故障解决措施
3.1建立远程监控系统
借助远程监控系统,设备维护人员能即时跟踪变流设备的运作状况、关键性能指标及故障数据,快速辨识并实施必要的应对策略。首先,借助远程监控技术,可以对变流设备进行远距离的数据获取和实时状态跟踪,包括电流、电压、温度等核心参数的严密监控,以便及时发现变流器在运作过程中的任何异常状况。
其次,系统可以对变流器进行远程诊断和故障分析,通过数据分析和故障诊断算法,准确判断故障原因和位置,为后续维修提供重要参考。并且远程监测系统具备遥控和操作功能,简易故障可通过该系统完成远程重新启动或修改设定,从而迅速恢复整流器的正常运作,最为关键的是,通过远程监控系统,能够实现对风电场的统一管理以及实时监控。
并且在面对多个变流器同时出现故障时,该系统能迅速做出响应与调度,确保风电场的运行稳定,因此,建立远程监控系统,不仅有助于提升变流器故障的侦测与处理的效率,亦可有效降低运维的经济成本,进而增强风电场的稳定性和营运的高效率,对风电产业持续发展具有深远的影响。
3.2定期进行维护保养
定期进行保养维护,能够显著减少直流电源设备的故障概率,增加其运转年限,从而提升整个电力系统的稳定性和可靠性。首先,定期保养应包括对变流器外壳的细致清洗与检验,涉及清除附着在变流器四周的尘埃和废弃物,审视接线和连接端子是否出现松弛或毁坏状况,以保证变流器能进行有效的空气流通及热能散失。
其次,定期保养还应该包括对变流器内部的细致审查与养护。这要求对电子元件及电路板的运作状况进行细致审查,发现并更换可能损坏或老化的部件,从而避免故障范围的进一步扩大。定期对变流器的电力元件进行检查和评估,监控电压、电流、温度等关键指标,以保证设备在规定的正常工作区间内稳定运行,周期性的保养服务,涵盖对变频器编程及控制模块的最新迭代与优化,旨在增强设备效能与功能多样性,提升其应对外部扰动的本领及运行的可靠性。
最后,还应建立一套完善的定期保养记录与监管体系,详尽记载每次保养的时点、细节及其成效,以便于及时识别并处理潜在问题,同时为未来的保养工作提供借鉴,定期对风电机组的变流器进行保养维护,是确保其顺畅运行和延长寿命的关键,这对于提升风电场的可靠性与经济效益起着至关重要的作用。
3.3故障诊断与定位
通过有效的故障诊断与定位,可以迅速找出变流器故障的根本原因和具体位置,为后续的维修和处理提供有力支持。一方面,故障诊断与定位需要运用先进的监测和诊断技术,例如智能传感器、数据采集系统等,实时监测变流器的运行状态和性能参数,捕捉变化趋势和异常信号,快速发现潜在故障迹象。另一方面,基于数据分析和故障诊断算法,对监测到的数据进行深入分析和处理,识别出可能的故障原因和位置,确定故障发生的根本因素,为进一步的维修提供准确依据。
此外,故障诊断与定位还需要结合实地检查和测试,对变流器的各个部件和连接进行全面检查,采用专业仪器和设备进行故障定位,验证故障诊断结果的准确性和可靠性。最重要的是,故障诊断与定位需要建立完善的记录和跟踪系统,及时记录和分析每次故障诊断的过程和结果,形成完整的故障信息库,为今后类似故障的处理提供经验积累和参考依据。
4.结论
要想解决风电机组变流器故障这一问题,使其能够平稳有序运行,还需要综合考虑各种解决措施和具体情况,从而进行有利方案选择。只有这样,才能把各种解决措施整合在一起,以此来解决风电机组变流器故障这一问题,使其正常运行,发挥出应有的作用和价值。
参考文献:
[1]顾建锋,杨维满,赵春娟,等.基于VMD小波包能量熵的风电机组变流器故障诊断方法[J].机械研究与应用,2023,36(03):163-167.
[2]杨培文,熊国专,陈铁,等.风电机组变流器故障缺陷研析[J].能源与环境,2022,(05):47-49.
[3]郑立纹,张兴,王峰.风力发电机变流器故障的分析与改进[J].新型工业化,2021,11(09):197-198.