浅谈风电场电气设备中风力发电机的运行与维护

2016-07-13买金梅宁夏大唐国际新能源有限公司

科学中国人 2016年21期

关键词：变流器风电场风力

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本文简单介绍现阶段风力发电过程中发电机的一些常见故障，分析风力发电机出现故障的主要原因，在此基础上提出风力发电机运行与维护的具体做法，从而有效提高对于风力发电机运行和维护的水平，保障风电场风力发电系统的正常运行。

风电场；风力发电机；故障；运行维护

1　引言

近年来随着社会经济的发展，能源的需求越来越紧迫。在国家可持续发展战略的要求下，清洁可持续使用的风能逐渐受到社会各界越来越多的关注。我国风电行业也取得了较大的发展，各项技术逐渐成熟。但是由于我国风电行业起步比较晚，基础不是很牢固，导致在实际进行风电建设的时候仍然存在一些问题。尤其是核心部件风力发电机的运行和维护中仍然存在不少缺陷，制约了整个风电行业的发展。因此在现阶段加强对风电场风力发电机运行和维护的研究，制定更加科学合理的运行维护措施对于解决发电机故障，提高系统运行的安全可靠性具有重要的现实意义。

2　风力发电机常见故障

2.1发电机叶片故障

风力发电机中的叶片处于持续转动的状态下，会受到自然风、重力以及阵风等各个方面的力的作用，在转动过程中叶片还会受到来自设备内部的激振力的作用，这些都会对叶片造成损伤，常见的叶片故障主要有叶片断裂、偏移或者弯曲，有些也会由于达到使用寿命出现疲劳失效。

2.2变流器故障

风力发电过程中发电机所发出的电是直流电，可以用蓄电池把产生的电力储存起来，但是电力传输到用电单位的时候，需要使用的往往都是交流电，这时候还需要用变流器把原来的直流电转变为交流电，因此风电机的变流器安全运行对于风力发电也至关重要，变流器常见的故障一般都是与电流电压有关，比如电压电流过高或者过低，出现过热或者欠电压的情况。这就会导致变流器的开关超过变流器正常使用能够承受的电压电流极限，导致变流器被击穿损坏。

2.3发电机故障

风力发电机的主要作用就是把自然能转变成的机械能尽可能的转换为电能，经电网传输到用电单位使用。在运行中经常会出现发电机异常振动、过度发热的情况，而且还会出现电机轴承过热以及线圈短路断路的情况。

3　风力发电机故障原因

风力发电系统复杂，由多个零部件构成，而且发电机的工作环境复杂，这些都会导致发电机出现故障。

3.1发电机叶片故障的原因

发电机的叶片在工作中主要就是随风速的变化而产生不同状态的转动。风力大的时候转速就大，风力小的时候转速就小。有些时候会出现瞬时的风速变化，对叶片的冲击较大。而且风机的叶片都比较长，导致刚性比较差，轻微的振动就可能导致叶片出现断裂。另外由于发电机的叶片都是在露天环境下工作，长时间之后容易在叶片的表面出现不均匀的积灰，导致叶片受力不均匀，质点出现偏移，最终导致叶片疲劳失效。

3.2异常振动的原因

发电机异常振动的原因一般可以分为两方面，一方面是在发电机设计制造的过程中存在设计缺陷或者质量问题，一些零部件的加工精度不达标，零部件不能很好的匹配，导致在转动过程中出现偏移，引发振动；另一方面是由于在运行使用过程中受到环境影响导致零部件受损，出现异常振动，发电机长时间使用会导致一些零部件出现松动，当转子的质心与发电机的旋转中心不能完全重合的时候就会使转动失去动平衡，失去平衡之后产生的离心力会作用到轴承上面，使发电机产生振动；同时在发电机的安装以及日常检修维护中的不正常操作也会导致异常振动，比如一些零部件安装不到位，或者当部件损坏使用的替换件不匹配等。

3.3发电机过热的原因

发电机过热一般是由于过度摩擦造成，当发电机的轴承缺油或者长时间的运转间隙出现变动的时候往往就会导致轴承出现比较严重的摩擦，引起温度升高。有些时候是由于轴承磨损破坏或者转子安装偏差，造成扫膛，引起异常振动和发电机发热。另外发电机过载运转，当定子的线圈短路，绝缘被破坏或者出现错误的线路连接的时候就会使线路出现故障，产生比较严重的短路电路，造成发电机发热。