雙饋式風(fēng)電機(jī)組接地方式改造淺析

劉建偉　趙學(xué)如

摘 要：簡要介紹了雙饋式風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行情況，闡述了雙饋式風(fēng)電機(jī)組接地改造技術(shù)，有效保證了風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：雙饋式風(fēng)電機(jī)組；風(fēng)電場；接地改造技術(shù)；接地裝置

中圖分類號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.069

1 雙饋式風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行情況

自我國大部分陸上式風(fēng)電場雙饋式風(fēng)電機(jī)組投運(yùn)以來，經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)電機(jī)軸承被損壞的情況。從損壞程度來看，除去軸承本身的質(zhì)量問題和發(fā)電機(jī)潤滑不良等因素，發(fā)電機(jī)軸電流的產(chǎn)生是導(dǎo)致發(fā)電機(jī)軸承受損的主要原因之一。

在雙饋式風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子會(huì)因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)而形成軸電壓。當(dāng)軸電壓達(dá)到一定程度后，它能夠擊穿油脂形成軸電流。軸電流對風(fēng)電機(jī)組軸承的損壞極大，極易導(dǎo)致潤滑油脂失效，并在軸承軌道上形成麻點(diǎn)甚至搓板紋，進(jìn)而阻礙軸承的正常運(yùn)行。這是導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承被損壞的主要原因之一。過去，預(yù)防軸電流的方法就是在設(shè)計(jì)、制造軸承時(shí)，在軸承與軸承座之間加一層絕緣板（或采用電絕緣軸承）阻斷軸電流流通，同時(shí)，在轉(zhuǎn)軸上加裝接地碳刷，及時(shí)消除軸電壓。目前，風(fēng)電場采用的是電絕緣軸承，并在其非驅(qū)動(dòng)端加裝接地碳刷，以消除軸電流。

過去，部分風(fēng)電場制定了專項(xiàng)技術(shù)措施加大對發(fā)電機(jī)接地碳刷檢查和維護(hù)的力度。其主要的檢查和維護(hù)手段包括：①接地環(huán)清潔程度檢查。接觸面要平整、光潔，無麻點(diǎn)、電腐蝕和油污。②接地碳刷檢查。碳刷安裝方向要正確，注意碳、銀雙拼碳刷的方向。另外，碳刷的長度不得小新碳刷高度的1/3，而且刷握壓力要符合要求，即P=20 kPa。

從目前雙饋式風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行情況看，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中受到的振動(dòng)比較大，單純依靠非驅(qū)動(dòng)端的一組接地碳刷并不能很好地消除軸電流，所以，軸承損壞事件時(shí)有發(fā)生。

2 雙饋式風(fēng)電機(jī)組接地改造技術(shù)

為了改進(jìn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的接地效果，特提出了在發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端再增加一套接地裝置的改造方案。驅(qū)動(dòng)端加裝接地裝置的位置如圖1所示。

加裝接地裝置有2種方案：①加接地碳刷和接地銅線。接地碳刷的優(yōu)點(diǎn)是接觸均勻、壓力恒定，缺點(diǎn)是容易受到運(yùn)行環(huán)境的影響（比如油污和振動(dòng)）。目前，國內(nèi)很多汽輪發(fā)電機(jī)組都是用銅編織線接地。它的優(yōu)點(diǎn)是多點(diǎn)接觸，運(yùn)行受油污和振動(dòng)的影響比較小，預(yù)防軸電流的效果顯著。我國河北省邯峰電廠660 000 kW西門子發(fā)電機(jī)也改造成了這種接地方式。②在發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端增加一套不銹鋼接地支架，將銅編織線（截面積為120 mm2）作為接地導(dǎo)線直接與軸相連。同時(shí)，將銅編織線用專用接地線（截面積為16 mm2）與發(fā)電機(jī)本體專用接地點(diǎn)相連（連接前將端子打磨均勻），以消除軸電流對發(fā)電機(jī)造成的影響。具體情況如圖2、圖3所示。

3 試驗(yàn)結(jié)果

拔掉非驅(qū)動(dòng)端的一塊接地碳刷，將另一塊接地碳刷作為接地測量點(diǎn)。此時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸為不接地狀態(tài)，示波器錄得軸電壓高次諧波最大值為0.71 kV，錄波時(shí)間單位為20 ns。

在非驅(qū)動(dòng)端安裝一塊接地碳刷，將另一塊接地碳刷作為接地測量點(diǎn)。此時(shí)，發(fā)電機(jī)利用單塊接地碳刷接地，示波器錄得軸電壓高次諧波最大值為0.68 kV，第一次錄波時(shí)間單位為20 ns。

如果將錄波時(shí)間單位改為0.1 ms，即100 μs，由于精度的原因，示波器不能顯示最大值。但是，因?yàn)槭静ㄆ鞣盗砍踢x擇了自動(dòng)，所以，高次諧波最大值仍在500～1 000 V之間。

在驅(qū)動(dòng)端安裝一套新的軸接地銅線，非驅(qū)動(dòng)端安裝一塊接地碳刷，將另一塊接地碳刷作為接地測量點(diǎn)。這時(shí)，將錄波時(shí)間單位精確到20 ns，示波器錄得的軸電壓高次諧波最大值為1.42 V。由此可知，軸電壓已經(jīng)明顯受到了鉗制。

4 結(jié)論

通過實(shí)際測試改造方案可知，如果接地碳刷接地不良（因?yàn)榻拥丨h(huán)接觸不良、壓力不足、機(jī)組振動(dòng)等原因），其對發(fā)電機(jī)軸電壓的鉗制作用則非常有限。在驅(qū)動(dòng)端加裝接地銅線以后，接觸面積增大，不受振動(dòng)的影響，并且對軸電壓的鉗制作用也更加明顯，進(jìn)一步消除了軸電流，保障了發(fā)電機(jī)組的良好運(yùn)行，有效提升了風(fēng)電場的安全運(yùn)行水平。

〔編輯：白潔〕