風力發(fā)電廠電氣設(shè)備安全運行的診斷探究

中國水電顧問集團瓜州風電廠 甘肅 酒泉 736102

設(shè)備安全診斷技術(shù)對風力發(fā)電廠電氣設(shè)備的安全運行有重要意義，其不僅關(guān)乎發(fā)電廠生產(chǎn)安全、設(shè)備檢修，還可以及時發(fā)現(xiàn)安全隱患、排除故障，預(yù)防重要電氣設(shè)備突然發(fā)生安全事故，確保發(fā)電廠整體運行安全。

一、風力發(fā)電廠電氣設(shè)備故障診斷與安全運行

電氣設(shè)備在目前正快速發(fā)展、更新，出現(xiàn)很多新的擴展項目，故障診斷與安全運行問題隨之暴露出來，制約電廠電氣設(shè)備與設(shè)施的可持續(xù)運行。為了改善電廠電氣設(shè)備運行現(xiàn)狀，設(shè)備生產(chǎn)與設(shè)計、條件、生產(chǎn)過程等息息相關(guān)，為提高設(shè)備安全運行水平，必須重視診斷工作的落實[1]。對于電廠電氣設(shè)備故障來說，很多都是由安全事故引起的，在運行時對安全診斷、安全管護的考慮不夠全面、深入，出現(xiàn)設(shè)備調(diào)試不到位、運行檢修效率低、電氣系統(tǒng)運行不穩(wěn)等問題，急需改進和強化。

二、風力發(fā)電廠電氣設(shè)備安全運行診斷技術(shù)

(一)經(jīng)驗診斷技術(shù)。工作人員憑借個人經(jīng)驗對電氣設(shè)備進行簡單的診斷，這具有一定的效果。常用經(jīng)驗診斷技術(shù)包括:第一，觀測診斷，適用于診斷具有明顯外部特點的故障，例如短路造成的線路損毀故障、元器件松懈或脫落故障、設(shè)備過載故障等。第二，彈壓診斷，用于診斷電氣設(shè)備中的開關(guān)、按鈕和接觸器等動作部件存在的故障，在反復(fù)彈壓中提升部件靈活度，將接觸不良故障診斷出來。第三，檢測診斷，用簡單的萬用表等儀器測量電氣設(shè)備的電壓、電流和電阻等參數(shù)，診斷故障的部位、元件等。但這一診斷技術(shù)的效率較低，難免誤判，并不適用于電廠中技術(shù)先進、集成化程度高的電氣設(shè)備安全運行診斷。

(二)相對溫差診斷技術(shù)。為了對電廠電氣設(shè)備運行是否安全做出準確的診斷、預(yù)判，除了以上常用經(jīng)驗診斷技術(shù)，還應(yīng)引入相對溫差診斷技術(shù)。如果電氣設(shè)備運行時出現(xiàn)外部短路事故或者負荷電流增大，就會產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，嚴重時會引發(fā)安全事故。利用相對溫差診斷技術(shù)，對電氣設(shè)備發(fā)熱部件的溫度進行測量，計算溫升變化情況，就可以判斷設(shè)備有沒有出現(xiàn)運行故障[2]。這一診斷技術(shù)反映電氣設(shè)備運行中電阻相對偏差的大小不會被環(huán)境條件、所受負荷的大小等因素影響，體現(xiàn)電氣設(shè)備的常規(guī)試驗標準和要求。在診斷電氣設(shè)備的載流部件過熱現(xiàn)象方面，相對溫差診斷技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。如果運行環(huán)境的溫度較低或者電氣設(shè)備的負荷較小，那么設(shè)備溫度必然比高溫環(huán)境、大負荷運行時的溫度要低。然而在測量的電氣設(shè)備溫度值較高時，也有發(fā)生故障的可能，判別相對溫差就是為此提出的，通過測量電氣設(shè)備紅外圖像的溫度相對差值，將異常點對應(yīng)的相對溫升值計算出來，和電氣設(shè)備安全運行時的溫度比較，重點檢測疑似故障點。

(三)小波變換診斷技術(shù)。在安全運行狀態(tài)下，電氣設(shè)備的電磁信號是平穩(wěn)的，發(fā)生故障時會出現(xiàn)奇異點。按照小波變換理論可以實施奇異信號的多辨率分析，基于不同尺度分解信號，將原信號不同的組成情況反映出來。針對分析所得故障信號，可以實施狀態(tài)監(jiān)測，達到診斷電氣設(shè)備故障的目的。其過程一般是:采集信號、消除噪聲、變換不同尺寸小波、分析小波、診斷故障、排除故障。例如當電廠的交流電機定子繞組匝間出現(xiàn)短路故障時，會產(chǎn)生高次諧波電流，既增加鐵芯損耗，又會因負序諧波減小電動機轉(zhuǎn)矩，出現(xiàn)發(fā)熱、噪聲和振動等現(xiàn)象。利用小波變換診斷技術(shù)對信號實行采樣分析，能夠準確找出信號奇異點，準確監(jiān)測故障，并分析其故障原因。

三、風力發(fā)電廠電氣設(shè)備安全運行的保障措施

(一)加強設(shè)備運行調(diào)試。每一個風電廠都配備了不同的電氣設(shè)備，電廠要按照實際情況有計劃地調(diào)試電氣設(shè)備。相關(guān)工作人員在調(diào)試電氣設(shè)備的過程中要盡量提高效率，保證整套電氣設(shè)備有充足的聯(lián)調(diào)空間，在交叉作業(yè)時尤其要謹慎對待每一道工序，高質(zhì)量開展電氣設(shè)備運行調(diào)試工作，收集并整理相關(guān)資料，為其安全運行的診斷與維護做充足的準備。

(二)加強設(shè)備運行檢修。在風電廠電氣設(shè)備安全運行的診斷和管護中，應(yīng)采取科學的手段開展設(shè)備檢修與維護工作，確保電氣設(shè)備運行穩(wěn)定[3]。與此同時，管理人員要嚴格執(zhí)行有關(guān)于電氣設(shè)備運行安全的狀態(tài)檢修制度，收集、整理設(shè)備運行環(huán)節(jié)產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)和信息，做好分析工作，把獲取的數(shù)據(jù)與信息如實記錄在冊。如在對電氣設(shè)備運行安全信息進行整理時，應(yīng)詳細統(tǒng)計電氣設(shè)備在運行中發(fā)生短路、斷路、電壓波動等故障的時間、次數(shù)和原因等，明確其型號、編號，分析調(diào)試不合格、漏氣、絕緣性差等數(shù)據(jù)，提供電氣設(shè)備檢修依據(jù)，基于電廠電氣設(shè)備運行安全情況制定檢修方案。

(三)加強電氣系統(tǒng)管理。電氣系統(tǒng)對于風電廠的電氣設(shè)備運行安全而言是命脈所在，直接關(guān)系到其運行能否安全、高效。為此，電廠必須加強電氣系統(tǒng)管理，制定并執(zhí)行完善的安全管理制度。第一，針對本廠技術(shù)人員、維修人員及管理人員開展安全教育培訓活動，保證每個人都參與其中，定期接受安全教育，奠定電氣設(shè)備安全運行的基礎(chǔ)。第二，完善安全運行風險防控機制，由管理人員以身作則，增強風險防控意識，到第一現(xiàn)場觀察、診斷，掌握電氣設(shè)備運行情況，對頻繁發(fā)生故障的部位進行重點監(jiān)控，第一時間發(fā)現(xiàn)安全隱患，有效排除故障，保證電氣設(shè)備安全運行。第三，完善獎懲機制，通過制度對人員行為進行控制，使其規(guī)范操作，一旦發(fā)生違規(guī)操作行為，必須嚴懲當事人，盡可能提升電氣設(shè)備的安全運行系數(shù)。

綜上所述，在現(xiàn)階段風力發(fā)電事業(yè)蒸蒸日上的形勢下，發(fā)電廠務(wù)必要提高對電氣設(shè)備安全運行的重視程度，在其運行過程中有序?qū)嵤┕收显\斷，掌握運行狀態(tài)，及時消除故障和隱患，以最大限度降低安全事故發(fā)生率，為電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運行提供強有力的保障。