摘要：作为世界能源大国，我国拥有着丰富的风能、水能、潮汐能和太阳能等绿色可再生能源，为我国经济的发展提供充足的能源支持。鉴于我国的风力资源十分丰富的实际状况，加强对风力发电技术的开发和应用就成为能源结构优化调整的必然。基于此，本文主要对风力发电机故障检修与处理措施进行了分析和研究，希望对有关从业者有所帮助。
关键词：风力发电机；故障检修；处理
引言
风力发电机将风能转换成机械能，通过传动系统将机械能传递给发电机系统，由发电机将其转换为电能，最终并网加以利用。风电机组普遍布置于海河或沙漠戈壁等恶劣环境中，其结构复杂，内部部件耦合紧密，各部件在交变载荷的作用下容易引起机械部件的不平衡、磨损、疲劳甚至断裂问题等故障，严重影响风电机的正常工作。风力发电机故障种类繁多，又由于其复杂的非线性、非平稳性，这就造成故障发生时，难以判断故障发生的部位及故障原因。
1、概述
某电厂２号发电机停机之前，运行参数一切正常?12月4日抽转子,转子静置在发电机平台上,之后对发电机转子进行预防性维修试验?在测量转子绕组直流电阻时,采用不同仪器多次测量,但试验结果始终偏大?
考虑到温度对导体电阻的影响,按式(1)对直流电阻进行换算,统一换算到75℃?
R75=(234.5+75)/(234.5+t)×Rt(1)
式中,Rt为在t温度下所测绕组的直流电阻值;T为测量时线圈温度?
根据《电力设备预防性试验规程》规定,发电机转子的直流电阻应在冷态下进行测试,与初次所测结果比较,其差别一般不超过2%?根据计算结果可知,2号机组所测试验数据超出合格范围,须进一步查明原因[1]?
2、原因分析
由于DCS画面与励磁调节器运行通道所取发电机机端电压均来自于TV3柜，即DCS画面中电压曲线即可反映励磁调节器中采样电压变化。又故障发生时无功增加，此时机端电压应上升，但是画面中AC相间电压上升，同时AB、BC相间电压下降，而取自TV2的故障录波器三相电压均平衡上升，B相PT一次熔断器熔断，可以判断问题出在TV3的B相PT。由TV3柜B相PT对比试验数据，可以判断出TV3柜B相PT出现匝间短路。在后期电压互感器的解体中验证了此判断。由于故障发生到机组跳闸经历时间较长，超过30 s，因此可以分析PT熔断器不是立即熔断而是发生缓慢熔断。由于TV3柜B相PT出现匝间短路使得一次回路阻抗下降，一次回路中电流增大。由于PT一次阻抗下降阻值并不是很大，导致了PT不是直接熔断而是由于电流增大而发热出现了慢熔情况。PT慢熔使得PT的二次电压缓慢下降，励磁调节器采样电压降低。调节器误认为发电机出口电压降低，因此在不断增磁，励磁电流不断增大。发变组机端一次电压一直升高直至触发发变组“反时限过励磁”保护动作[2]。
3、促进风力发电发电机故障检修与处理措施
3.1、做好相应的电网信息分析工作，注重谐波抑制措施落实
为加强风力发电并网技术的应用以及电能质量的控制，就需要提升电力系统的信息化程度，建立起完善的风力发电信息系统计平台，对风力发电的前期规划设计、建设并网运行以及后期的维护和升级等信息数据进行整理归纳，为电力企业以及相关的部门提供准确的信息数据服务。
同时保证风电接入工程的效率和安全，对于风力发电并网技术的应用，则使用静止无功补偿器抑制谐波对风力发电的稳定状况进行监测，完全滤除谐波，保证风力发电的供电稳定[3]。
3.2、励磁系统升级改造励磁系统
PT断线逻辑无法识别PT熔断器慢熔情况，在自动模式下将不断增磁，从而导致过励磁跳机，是本次事故停机的主要原因。如果励磁系统成功判别PT断线，从而切换通道运行就完全可以避免事故发生。国内励磁调节器如RCS9400系列PT断线逻辑可以识别PT保险慢熔情况，而ABB励磁调节器逻辑上却普遍无法识别。针对不具备PT慢熔逻辑判断的励磁调节器提出以下升级改造措施：（1）对可以内部升级程序的励磁调节器，建议修改PT断线逻辑程序。参考逻辑如：PT1的三个相间电压与第二组PT2的进行比较，此时PT2的电压是正常的，即PT2三个线电压均大于有压判别门槛Uzd2，判断任一个差值是否超过相间电压差定值（可整定），并且同时判断PT1开口三角电压是否超过中性点零序电压差定值（可整定），增加机端电流突变量达到阈值时闭锁PT断线。PT1电压正常、PT2慢熔的情况同理。（2）一些励磁调节器无法对内部逻辑进行修改，则建议用外加装置的方式进行PT断线判别。具体逻辑判断如上所述，当外接装置判断PT断线后输出一组常开接点闭合，通过励磁调节器外部切换通道方式进行切换，同时可对DCS画面发信[4]。
3.3、强化电网故障诊断工作，保证风力发电能源的质量提升
随着我国能源结构的优化调整以及各行业对于电力能源需求的增大，深入推广和应用绿色能源就成为我国可持续发展的重要内容之一，鉴于风力发电功能的不稳定性以及电能质量的差异性，就需要做好相应的机组优化设计工作，全面推动我国风力发电事业的进步，保证能源的高质量和充足。风力发电系统较为脆弱，对于外界环境因素的影响缺少一定的抵抗性，极易发生各种损坏和故障，尤其是风机叶片经常发生各种故障。为此，需要强化电网的故障诊断工作，做好相应的监管和维护工作，安排充足的巡检工作人员对电网运行状况进行监督，对风机叶片的故障进行及时地分类、判断和处理记录等，为风力发电系统的运行提供充足的技术支持[5]。
3.4、电压互感器缺陷防范措施
国内发电机PT受绝缘水平、制造工艺及运行年限等影响，加上预防性试验方法不对或接线错误易引起互感器损坏。近几年已有多起因电压互感器缺陷导致机组相关保护动作从而造成停机的事故发生，因此提出如下防范措施：（1）加强电压互感器的定期检查与试验工作，严格按照规程进行预防性试验，防止因试验方法不当对互感器造成损害。（2）当测试数据与历史数据有明显差别时，应认真分析原因并及时处理，建议将同一批次PT全部更换。（3）定期对运行年限超过5年的发电机PT开展局部放电和感应耐压等诊断性试验，以便更好地发现质量缺陷，及时更换。
结束语
因此，通过在线监测及时有效地提前发现和确定汽轮发电机转子绕组故障对防止事故的发生或扩大，具有重要现实意义。相比较，转子绕组动态故障的检测技术显得更加落后，针对这类故障检测的研究更值得重视。
参考文献：
[1]林水泉.旋转机械故障诊断技术及其发展趋势[J].化工机械,2019,46(06):607-610.
[2]胡昌选,文传博.基于自适应观测器的风力发电机液压变桨系统故障诊断[J].电工电气,2019(11):5-10.
[3]蔡中枢.海上风电场定期维护模式分析[J].内蒙古煤炭经济,2019(21):160.
[4]牛俊开,陈长征,孙自强.含裂纹故障齿轮的风力发电机传动系统动力学特性研究[J].机械工程师,2019(11):48-51+54.
[5]杨文珺,何婷,王贵军.风力发电机组的故障及维护策略[J].机械研究与应用,2019,32(05):190-193+198.