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1、技术分析报告题 目：明阳1.5MW风电机偏航系统分析撰写人：张英审核人：中电内蒙古风力发电有限公司2014年08月29日一、偏航系统在风电机组运行中的重要性1、介绍技术分析的起因、背景。随着不可再生资源的匮乏，当今社会已经将新型能源的开发与利用已经被放在了首要位置，而在过去一段时间中，风能已经成为世界增长最快的能源。我国风能资源丰富，政府更是十分重视风力发电产业，风力发电产业的迅速发展，带动了周边行业的崛起，风电偏航系统在风力发电机中的应用也日益增长。风机运行时，风向总是变化的，为了捕获最大的风能，必须每隔一段时间计算一次风向偏差，如果超出范围，就要偏航系统将风电机组重新对风。由于水平轴风电机
2、组具有风能转换效率高、转轴较短在大型风电机组上更突显了经济性等优点，使它成为世界风电发展的主流机型，并占有95%以上的市场份额。内蒙项目目前使用的机组为明阳MY1.5SL-89/70异步双馈机型，额定功率1500kW、叶轮直径89m、切入风速3m/s，额定风速10m/s（标准空气密度下）、切出风速22m/s（10分钟平均风速）、极端生存风速52.5m/s、主制动采用变桨独立制动、第二制动采用单盘式、失效安全、主动型（在电网断开期间可让传动系统停车）、主轴转速故障限值19.51rpm，发电机转速限值1965rpm。机组具备低电压穿越能力，机端电压Un20%Un时，连续稳定运行时间0.2S，机端电
3、压20%Un90%Un时，机组进入低穿状态、机端电压90%Un110%Un时，保持连续稳定运行、机端电压110%Un时，连续稳定运行时间0.2S，动态无功补偿功能功率因数调节范围为0.951.0（容性）、0.951.0（感性），单台机组可提供的无功功率范围为0493kVar。二、 偏航系统介绍1、偏航系统的作用： 偏航系统是风力发电机组特有的伺服系统。它主要有两个功能：一是使风轮跟踪变化稳定的风向;二是当风力发电机组由于偏航作用，机舱内引出的电缆发生缠绕时，自动解缆。2、偏航系统的构成：根据明阳提供的MY1.5系列风电机组电气维护手册，明阳MY1.5SL-89/70偏航系统主要由风向标、偏航轴
4、承、偏航电机（4个）、偏航制动器、润滑泵、偏航位置传感器风速仪、风向标、扭揽开关、偏航编码器、软启动器组成；除风向标、风速仪。在机舱外其他均在机舱内。（一） 机组变桨系统简述变桨控制系统是风力发电机组控制系统的重要组成部分。它是一种风力发电机桨叶调节装置，通过调节桨叶角度使风机达到最大的风能利用率，并在不同的风况下控制功率与转速的平衡，当风较大时，使桨叶迎角减小，控制吸收的风能，同时减少风力对风力机的冲击；风小时，使桨叶迎角增大保证获取最大的风能。在并网过程中，变桨控制还可实现快速无冲击并网。同时在风机发生故障或风速等超出风机运行范围的情况下使桨叶到达安全位置，以保证风机的安全。明阳机组变桨系
5、统分为两类，分别为SSB和OAT型。SSB变桨电机为直流串励电机，驱动桨叶旋转。OAT型变桨系统所用电机为交流电机驱动桨叶旋转，相比SSB型将电池箱与轴控箱合并，减少了柜体部件占有的空间。内蒙项目变桨系统为OAT型。具体原理简述如下：变桨控制系统主要由滑环、中控箱、轴控箱、变桨电机组成。中控箱主要功能是进行电源分配。轴控箱内有PMM、PMC控制器和电池组，功能是控制桨叶变桨，控制转速和转向以及紧急故障时为变桨电机提供电源。采用三支叶片独立动结构，使每个叶片具有独立的变桨功能。正常工作时，滑环作为连接轮毂内中控箱和轴控箱的重要通道，向中控箱和轴控箱传输动力电源、控制信号和数据传输信号。首先，通过
6、滑环将机舱柜、塔基柜的动力电源和控制信号及通讯信号传送至轮毂内中控箱，中控箱再将滑环传输过来的信号进行分配，分别接到控制三个叶片变桨的轴控箱中，由轴控箱中的PMM、PMC控制器根据PLC指令控制变桨电机的转向和启停，进而完成对机组叶片的控制。一旦滑环信号传输出现问题，将直接导致机组的顺桨停机。因此说滑环在机组的正常工作中起到了至关重要的作用。如图1 OAT变桨系统原理图所示。 图1 OAT变桨系统原理图（二） 变桨400V相序错误故障原因分析根据变桨系统工作原理及上述原理图可知：变桨控制系统主要由滑环、中控箱、轴控箱、变桨电机组成。此次报出的“变桨400V相序错误故障”并未指明是哪一个叶片或哪
7、几个叶片的400V相序错误，因此全面排查向轮毂内供电的400V的总回路上是否出现故障。这就包括了690V/400V变压器电引出的向轮毂供的400V支路电源及其空开、滑环、及中控箱，以上均有可能导致其出现400V缺相。通过检查发现滑环上端400V供电空开204F1电压正常、空开本身未出现糊焦味。检查中控箱发现400V供电电源发现问题，C相电压仅为20V左右。同时检查其余三个轴控箱，外观检查和柜内气味，均无异常。最终判断故障点可能出现在滑环处，打开滑环滑道端盖，发现400V供电滑道C相有明显的烧糊迹象，大部分接触针前部触头已经烧熔并与滑道分开。由此判断滑环C相滑道接触针过热烧熔与滑道分开是其故障点
8、所在。 图2 滑环滑道及接触针通过与厂家技术部门的沟通与反馈得知，出现此状况的主要原因是现场所采用的叶片为长度43.5m的叶片，变桨系统的各项控制参数如电流、扭矩等均按43.5m的叶型机组设计，而现场所采用的滑环为长度37.5m、40.3米的叶型机组所采用的滑环，其滑环滑道宽度及接触针的宽度仅满足此类型机组的运行要求，不会出现滑环滑道长时间通过变桨所需的电流而导致其烧毁的现象。所以，由此可以得知报出“400V相序错误故障”的原因是现场机组叶型与滑环型号不是十分匹配，在长时间运行及频繁变桨的情况下，部分风机的滑环触头与滑道承受过大的电流导致其出现过热烧熔现象。三、制定解决变桨400V相序错误可行
9、方案根据故障原因分析，对机组出现的此类故障制定具体的可行方案：1、 已联系明阳厂家对报出此类故障的机组更换改进型的滑环，即将滑环的滑道和接触针加宽，增加其通过负载电流的能力。2、 在日常运行值班及巡检中，针对此类故障多加留意，及时发现及时排除。四、方案的具体实施过程1、对报出此类故障的风机，全部进行登机检查、判断是否是因为上述原因导致的故障。对于由于上述原因导致的故障，进行登记并更换改进型滑环。2、对于由于滑道不清洁或接触针接触不良而导致报出此类故障的机组，进行滑道清洗，保证机组的稳定运行。五、检查效果通过对已经更换滑环的6台机组和1台清洗滑环滑道的机组进行观察，运行时间最长的机组已有43天，未报出此类故障、由此证明更换改进型滑环确实解决了滑环滑道承载电流不足的问题。也为后续此类问题的处理积累了经验。
