(国投白银风电有限公司 甘肃兰州 730030)
摘要：在现场机组运行中，部分1.5 MW双馈风力发电机多次出现发电机中心环烧损断裂故障。通过对原型发电机设计缺陷进行分析，提出技术改造方案：对于发电机中心环进行针对性的设计改进。在试验模型的论证和现场实际运行情况分析，发电机中心环烧损故障从根源上得以解决。改造方法值得同行参考借鉴。
关键词：双馈风力发电机；中心环；烧损断裂；设计改进
引言:近年来，发电机长时间运行以来由于存在很多设计缺陷，导致发电机频繁故障，自风电场投产以来，共计263台1.5MW发电机机组，更换发电机148台次，其中电气故障高达123台次，主要为中心环疲劳受损开裂造成，为有效解决发电机中心环烧损、断裂等故障，针对中心环结构、固定方式、材质进行研究分析。
1、1.5 MW双馈风力发电机电气故障现象
1.1 风机故障报“变频器错误”后台读取故障为“网侧接地、网侧过流”等故障
1.1.1根据拆解返厂报告来看，均为中心环烧损、断裂造成接地短路，并造成发电机故障；此类型故障已经大大影响了发电机正常稳定运行，造成发电机中心环频繁故障；
1.1.2现场对此类(中心环烧损/断裂)电气故障进行分类统计：主要为发电机定、转子对地间接性短路、发电机转子侧开路、定转子对地绝缘降低等电气故障；
2、检测判断方法
2.1检测手段主要为：发电机定、转子直流电阻测试、发电机定转子对地绝缘测试、通断、相间通断、西马力测试、发电机加压试验等方法；
2.2针对发电机定、转子直流测试过程中，转动转子刹车静止，选用多点测量进行数据分析，因中心环断裂产生裂纹，不容被测出故障点，所以选择此方法；（测量转子直阻脱开集电环在集电环后端引出线较为准确）
2.3 测量发电机定、转对地绝缘检测绕组有无击穿放电现象；
2.4 使用西马力检测发电机内部：直阻、阻抗、电感、相角是否在标准范围内，及时判断发电机内部情况；
2.5使用发电机加压试验：因发电机转子侧为星型接法、定子侧为三角型接法，在星形接法中线电压=相电压/√3
；三角形接法中相电压=线电压，在正常情况下，引接400V/690V电源至转子侧三相，经过线圈后，因定子侧为三角形接法，所以定子侧感应相电压应为230V/400V，如测数据异常较大，故判断依据为发电机内部出现故障。
3、发电机中心环运行结构分析
3.1该型号电机转子中心环在初始设计时，固定方式为与转轴固定，电机运行转子产生离心力和振动，导致中心环中心部位易断裂。
3.2.中心环绕组连接线存在工艺制作缺陷，折弯角时会产生铜导线塑变裂纹，连接线径向未固定。
3.3经过对转子中心环拆解，未烧损断裂相90°折弯处存在疲劳折断痕迹，转子引出线连接铜排存在焊接工艺缺陷。
3.4中心环引出线部位存在缺陷，目前风力发电机新型绕组引出线采用的的结构为弯式搭接结构，中心环整体均与绕组内圆贴合，从根本上避免了因转子离心力和振动导致中心环结构损坏。而早期老式的风力发电机在设计中心环时，为着重注意该零件结构的优化，一方面中心环内部固定较为随意，另一方面，中心环引出线采用的是扭式一体式结构，导致中心环引出线易产生扭矩应力，进而导致中心环易断裂。
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改造前发电机中心环结构
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4、发电机中心环问题改进方法及措施
重新设计转子中心环及引出线结构，优化中心环固定方式，加强中心环的绑扎工艺，采用中频感应焊接，从根本上解决了电机因中心环结构而造成的质量隐患。具体工艺如下：
（1）清理转子中心环，重新设计中心环，采用专业软件仿真、优化中心环结构。
（2）制作中心环，重新包扎绝缘。
（3）采用中频感应焊接中心环引出线，中心环放置到绕组端部内圈，垫适型毡固定。
（4）转子真空压力浸漆，使端部绕组固化到一起。
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改造后中心环结构示意图
5、改进后中心环效果
5.1将转子中心环固定方式改为与端部绕组贴紧，从而避免中心环因离心力发生损坏。改进后中心环结构增大了转弯角度，采用中频焊机焊接，温度高，焊接点小，不易损伤其他部位绝缘。
5.2采用此方法修复转子，可以从根本解决中心环接头断裂问题;新结构中心环不存在弯曲裂纹；采用中频感应焊接，保证焊接质量；其他风电场同类改造后的发电机运行良好，对此发电机转子结构的优化改进，发电机能够可靠运行。
6、结束语
在处理此类电气故障，要熟悉1.5MW发电机结构及运行方式，熟练掌握检测仪器使用方法，对该故障类型进行全面检测分析，确保故障判断准确无误，对故障类型进行全面总结，为以后其他项目处理该故障提供参考，能够更快更准确判断故障点，改造后发电机运行稳定，未发生重复性故障。
作者简介：
秦毅玮（1989—），男，本科，助理工程师。主要从事风力发电设备运行维护工作。