風(fēng)電電氣運(yùn)行中的常見故障及應(yīng)對措施

伊海濤 劉曉青

摘 要：電氣設(shè)備是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中重要的組成部分，也是確保風(fēng)力發(fā)電是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵要素。文章對風(fēng)力發(fā)電電氣運(yùn)行中的常見故障進(jìn)行分析，然后提出相應(yīng)的應(yīng)對措施，為風(fēng)力發(fā)電的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；電氣設(shè)備；故障；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.166

風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電形式，我國風(fēng)能資源豐富，且風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電，非常符合我國開發(fā)新能源以及節(jié)能減排的政策號召。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，電氣設(shè)備是保證發(fā)電工作順利運(yùn)行的重要保障，但是由于風(fēng)力發(fā)電所處環(huán)境的特殊性，會對電氣設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，一旦電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，會直接影響到風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。所以需要對風(fēng)電電氣運(yùn)行中的常見故障進(jìn)行分析，找出問題的原因，然后有針對性的制定應(yīng)對措施，最大程度的降低電氣設(shè)備的故障率，確保風(fēng)力發(fā)電的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 風(fēng)電電氣運(yùn)行中的常見故障

1.1 風(fēng)電場集電線路常見故障

集電線路是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備，其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接關(guān)系到風(fēng)機(jī)的可利用率和發(fā)電量。由于受到風(fēng)電場惡劣的自然環(huán)境的影響，會對集電線路的安全產(chǎn)生極大的隱患。導(dǎo)致集電線路故障的原因主要有設(shè)計(jì)、施工和投運(yùn)后的維護(hù)，風(fēng)電場設(shè)計(jì)及設(shè)備選型考慮不充分是發(fā)生電氣隱患的關(guān)鍵因素，在風(fēng)電場建設(shè)初期，如果設(shè)計(jì)單位對風(fēng)電場的地理環(huán)境以及其后特點(diǎn)沒有充分的了解，設(shè)備的選型就會出現(xiàn)一定的偏差，在投運(yùn)后就會出現(xiàn)線路桿塔抗風(fēng)能力差，風(fēng)機(jī)變壓器運(yùn)行故障，跌落開關(guān)燒損等故障現(xiàn)象，直接威脅到風(fēng)電運(yùn)行的安全性。如果施工質(zhì)量較差，在投運(yùn)后就會發(fā)生設(shè)備跳閘、倒塔以及斷線等故障的發(fā)生。設(shè)備投運(yùn)后，由于維護(hù)和排查不力，在惡劣的自然環(huán)境下，集電線路中的電氣設(shè)備會發(fā)生嚴(yán)重的故障。

1.2 風(fēng)力發(fā)電中發(fā)電機(jī)的常見故障

發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件，是各項(xiàng)能量轉(zhuǎn)化的樞紐，其運(yùn)行的穩(wěn)定性非常關(guān)鍵。在發(fā)電機(jī)中的常見故障主要有葉片故障、變流器故障以及保護(hù)故障等，通過發(fā)電機(jī)葉片的轉(zhuǎn)動將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，由于葉片長期處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，就會導(dǎo)致葉片磨損和老化，影響葉片運(yùn)行的穩(wěn)定性。交流器在運(yùn)行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)局部高溫、電磁干擾以及灰塵淤積等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致交流器出現(xiàn)過熱、過電流以及過電壓等現(xiàn)象，在超負(fù)荷運(yùn)行的情況下還會出現(xiàn)擊穿和燒毀等故障，直接影響到發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全性。在發(fā)電機(jī)組長期處于超負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)下，如果沒有采取相應(yīng)的保護(hù)措施，就會因?yàn)闃?gòu)件磨損嚴(yán)重而出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)無法正常運(yùn)行。

1.3 風(fēng)電電氣設(shè)備中齒輪箱常見故障

齒輪箱的主要功能是將風(fēng)輪風(fēng)力作用下產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機(jī)，起到增速的作用?，F(xiàn)階段，我國風(fēng)力發(fā)電中，齒輪箱故障已經(jīng)占據(jù)風(fēng)機(jī)故障的40%，主要故障類型有齒面磨損、膠合、點(diǎn)蝕、斷齒、軸承損壞以及滲漏油等。齒輪箱中構(gòu)件的故障多數(shù)是因?yàn)殚L期處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)而導(dǎo)致的磨損，在重載、交變荷載、高溫、潤滑不佳等狀態(tài)下發(fā)生膠合、軸承損壞，一旦超出構(gòu)件材料的疲勞極限，還會發(fā)生點(diǎn)蝕。由于齒輪箱密封不嚴(yán)以及磨損等原因發(fā)生滲漏油，就會影響齒輪和軸承等部件的潤滑效果，加劇配件之間的摩擦，降低零件的使用壽命。

2 風(fēng)電電氣運(yùn)行常見故障的應(yīng)對措施

2.1 風(fēng)電場集電線路故障的應(yīng)對措施

為了提高集電線路運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，降低故障的發(fā)生幾率，應(yīng)該從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)等幾個方面加強(qiáng)管理。首先，在風(fēng)電場設(shè)計(jì)階段，應(yīng)該對施工現(xiàn)場的地理環(huán)境和氣候特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查分析，通過大量的數(shù)據(jù)查證和經(jīng)驗(yàn)，選擇適宜的電氣設(shè)備，保證集電線路中的電氣設(shè)備符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求。在施工階段，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙執(zhí)行，嚴(yán)禁私自更改施工方案，每個環(huán)節(jié)都要保證施工質(zhì)量，加強(qiáng)施工監(jiān)理。在集電線路投運(yùn)后，做好維護(hù)檢修工作，定期開展集電線路設(shè)備的隱患排查，制定排查維護(hù)方案和具體內(nèi)容，在排查時一定要認(rèn)真仔細(xì)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。尤其是在大風(fēng)季節(jié)以及特殊的天氣情況下，更要加大排查的力度，保證集電線路中各電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行。

2.2 風(fēng)力發(fā)電中發(fā)電機(jī)故障的應(yīng)對措施

為了確保發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，應(yīng)該加強(qiáng)故障排查力度，做好各項(xiàng)安全保護(hù)工作。對于葉片故障，可以對葉片的厚度與弦長進(jìn)行逐步遞增的設(shè)計(jì)，提高葉片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可有效降低葉片因?yàn)槟p和老化帶來的故障。加強(qiáng)交流器的抗干擾設(shè)計(jì)，定期清除交流器的積灰，通過檢查盡量避免交流器處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，減少超溫、超壓現(xiàn)象。加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)組的保護(hù)措施，尤其是對于發(fā)電機(jī)組容量增加的情況下，應(yīng)該采取多種保護(hù)措施，避免發(fā)電機(jī)組因?yàn)殡姶庞绊懞湍p等現(xiàn)象而發(fā)生故障。加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)的故障排查，做好日常維護(hù)工作，避免事故的擴(kuò)大化。

2.3 齒輪箱常見故障的應(yīng)對措施

通過對齒輪箱的故障研究，提前做好各項(xiàng)防范措施具有很強(qiáng)的必要性。通過調(diào)查分析，齒輪箱發(fā)生的故障多數(shù)都是可以采取合理的措施避免故障的發(fā)生。為了保證齒輪箱的正常運(yùn)行，做好隨機(jī)監(jiān)控和定期檢查工作，定期對齒輪箱的溫度、清潔度、噪聲、振動登記、軸承以及油液狀況進(jìn)行檢查。檢查工作可分為外觀檢查和儀器檢測，對齒輪箱中各個部件進(jìn)行全面的檢查。還可安裝離線式濾油裝置，降低潤滑油的污染程度，提高齒輪箱運(yùn)行的清潔度，降低軸承疲勞和磨損概率。加強(qiáng)對齒輪箱運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測，對于設(shè)備出現(xiàn)的故障能夠及時報(bào)警和預(yù)測，對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效評估，避免故障的擴(kuò)大化，有效降低齒輪箱故障的發(fā)生幾率。

3 結(jié)論

風(fēng)力發(fā)電作為我國重要的發(fā)電形式之一，為了確保發(fā)電工作的可靠運(yùn)行，需要加強(qiáng)對電氣設(shè)備的維護(hù)管理。對于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中主要電氣設(shè)備的故障原因進(jìn)行排查和總結(jié)，有利于應(yīng)對措施的制定，盡量減少和避免電氣故障的發(fā)生，提高風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行的可靠性。

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