變流器作為(wei) 風力發電機組的核心部件,且多為(wei) 純進口型,故障處理效率直接影響到發電效率。通常,運維人員在故障處理時多憑借經驗,通過更換相關(guan) 元器件的方式來查找和排除故障,這種方法效率較低。而采用波形分析方法排查故障點,首先要熟知雙饋異步風力發電機組的運行原理,其次要對變流器工作原理和並網時各元器件動作過程熟練掌握。在此基礎上,充分利用變流器自帶的故障錄波功能,對記錄的故障波形進行分析,快速查找出故障點,恢複機組運行,故障處理效率則大為(wei) 提高。

1雙饋異步風力發電機組工作原理簡介  

風力發電機組是風輪捕獲風能,經過齒輪箱增速驅動發電機轉動進行發電的設備。雙饋異步發電機是在發電機轉子中施加三相低頻交流電實現勵磁,通過變流器調節勵磁電流的幅值、頻率、相序,確保發電機輸出功率恒頻恒壓。發電機為(wei) 三相繞組式異步發電機,定子繞組直接與(yu) 電網連接,轉子繞組通過變流器與(yu) 電網連接。  

圖1為(wei) 風電變流器主電路結構圖。機側(ce) 變流器根據當前的發電機轉速(發電機轉速由當前風速大小決(jue) 定)向轉子繞組饋入所需的勵磁電流,完成定子磁鏈定向矢量控製任務,實現最大風能捕獲和定子輸出有功/無功的調節。   

要實現風力發電機組的變速恒頻運行,從(cong) 機側(ce) 變流器饋入轉子繞組的勵磁電流頻率f2須滿足式(1)的條件:   

式中,f1為(wei) 定子電流頻率,與(yu) 電網頻率相同(50Hz):p為(wei) 發電機極對數:fm為(wei) 轉子機械頻率,fm=n/60(n為(wei) 發電機轉速):f2為(wei) 轉子電流頻率。  

(1) 當n小於(yu) 定子旋轉磁場的同步轉速ns(s為(wei) 轉差率)時,發電機處於(yu) 亞(ya) 同步運行狀態,式(1)取正號,此時變流器向發電機轉子提供交流勵磁,發電機由定子發出電能給電網:  

(2) 當n大於(yu) ns時,處於(yu) 超同步運行狀態,式(1)取負號,此時發電機由定子和轉子同時向電網輸送電能,即雙饋:  

(3) 當n等於(yu) ns時,處於(yu) 同步運行狀態,f2=0,變流器向轉子提供直流勵磁。  

因此,當發電機轉速n變化時,即pfm變化,若控製f2相應變化,可使f1保持恒定不變,即與(yu) 電網頻率50Hz保持一致,也就實現了變速恒頻控製。  

2波形分析故障案例  

某風電場#2風機報變流器係統故障,遠程可複位,下載變流器故障時刻波形,借助波形分析方法快速定位故障點。  

2.1機組並網時動作過程  

並網開關(guan) 電氣接線圖如圖2所示。   

(1) 發電機轉速達到並網轉速,DC-1ink電壓上升:  

(2) DC-1ink電壓上升至1000V,停止勵磁接觸器K3斷開:  

(3) sU發出勵磁信號,勵磁開關(guan) 03閉合:  

(4) sU、HU檢測到電網無故障(K34閉合狀態):  

(5) 網測接觸器閉合(K27閉合):  

(6) IGBT開始工作(K29閉合):  

(7) 並網輔助接觸器閉合(K7閉合):  

(8) 並網主接觸器閉合(K1閉合):  

(9) 並網(010閉合)。  

2.2故障波形分析  

下載故障時刻波形,依次調出發電機轉速波形、有功功率波形、三相定子電流波形、定子電壓波形、轉子電流波形,確定故障相。再逐一分析故障相各波形變化。  

由圖3波形可看出,故障前A相ILsC(輸入IGBT的電流)、IMsC(勵磁電流)和Istater(並網電流)均處於(yu) 正常狀態:在故障時刻Istater(並網電流)突然為(wei) 零,而ILsC和IMsC波形發生了畸變,說明並網回路在此刻斷開。現場查看發現並網開關(guan) (010)並未動作,而故障時電網也無故障。  

從(cong) 圖4可以看出各開關(guan) 的動作順序。首先動作了Gen.CB,即並網開關(guan) (010)或並網主接觸器(K1)。從(cong) 現場處理情況看,因先後更換了欠壓線圈和微控製器Micro1ogic,且故障中010未動作,可排除並網開關(guan) 損壞的可能。判斷造成故障的原因為(wei) 並網主接觸器K1損壞。   

機組報出變流器係統故障(M10),複位後機組可正常運行,但在高負荷時報出同樣故障。判斷並網主接觸K1可能在高電壓衝(chong) 擊下發生接觸不良的情況,因而在高負荷時出現異常斷開現象。  

2.3故障處理  

更換K1主接觸器後故障排除。  

關(guan) 於(yu) 必威官方网站手机網

必威官方网站手机網是一個(ge) 電子方案開發供應鏈平台，提供從(cong) 找方案到研發采購的全鏈條服務。找方案，上必威官方网站手机網!在方案超市找到合適的方案就可以直接買(mai) ，沒有找到就到快包定製開發。必威官方网站手机網積累了一大批方案商和企業(ye) 開發資源，能提供標準的模塊和核心板以及定製開發服務，按要求交付PCBA、整機產(chan) 品、軟件或IoT係統。更多信息，敬請訪問https://www.interviewcrusher.com