一、風電變流器的維護與保養

風電(dian)變(bian)流器(qi)(qi)是風力(li)發電(dian)行(xing)業的(de)核心部(bu)件，作為電(dian)子設備，為確(que)保(bao)其穩(wen)定運(yun)行(xing)，維(wei)護保(bao)養工作是必(bi)不可少(shao)的(de)，其運(yun)行(xing)的(de)好壞(huai)、周期的(de)長短與維(wei)護質(zhi)量息息相關，日(ri)常的(de)巡(xun)查能(neng)及時發現問(wen)題，避免(mian)因變(bian)流器(qi)(qi)的(de)異(yi)常導(dao)致設備的(de)突(tu)發事故，從而減少(shao)設備財產損(sun)失和人(ren)員安(an)全隱(yin)患。風電(dian)變(bian)流器(qi)(qi)的(de)維(wei)護保(bao)養主要(yao)包括日(ri)常巡(xun)檢(jian)維(wei)護以(yi)及定期維(wei)護保(bao)養兩部(bu)分：

1、風電變流器的日常巡檢和維護

（1）針對高溫、低溫、濕(shi)度大等(deng)特(te)殊的(de)自(zi)然環境(jing)要加大檢(jian)查力度，確保機器(qi)設備在(zai)標(biao)稱的(de)作業環境(jing)下工作。

（2）日常巡檢(jian)時(shi)，應(ying)著重查(cha)看是否出現異常聲響或(huo)震動、冷卻系統(tong)是否正常、輔助電子元(yuan)器件工作是否穩定，并制作完(wan)備(bei)的點檢(jian)表，避(bi)免漏檢(jian)設(she)備(bei)。如果(guo)出現異常或(huo)者故(gu)障苗頭，應(ying)及時(shi)根(gen)據情(qing)況采取有針對性的措施。不(bu)能處(chu)理(li)完(wan)成或(huo)無法處(chu)理(li)的異常情(qing)況，應(ying)做詳細的說(shuo)明記錄和說(shuo)明，并做好(hao)交接和逐級報告，避(bi)免異常的持續和惡化。

（3）檢查風電(dian)變(bian)流(liu)器(qi)運(yun)行電(dian)流(liu)、電(dian)壓等是(shi)否符合(he)標準(zhun)。針對風電(dian)變(bian)流(liu)器(qi)輸出電(dian)流(liu)超過額(e)定電(dian)流(liu)10%的(de)異常情形應及時記錄并找到其原因，予以解(jie)決。

（4）針對停運時間較長的設備進行維護保養(yang)時，必須(xu)先進行帶電(dian)靜(jing)態試驗，以(yi)確保機(ji)內主回(hui)路濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)器特性恢復正(zheng)常。

（5）日常維護保養(yang)需(xu)檢(jian)測設備絕緣(yuan)材料的電(dian)阻值，發(fa)現異常需(xu)要先進行干燥處理。

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2、定期維護保養風電變流器

風電變(bian)流(liu)器(qi)的保養(yang)工作應根據其內部元器(qi)件維(wei)護周期進行以下定期的維(wei)護：

（1）針(zhen)對風電變流器(qi)空氣過濾網進(jin)行(xing)檢(jian)查，根據(ju)情況進(jin)行(xing)必要(yao)的清洗或者更(geng)換。

（2）針對(dui)冷卻風扇進行清(qing)潔(jie)、吹(chui)灰、打機油等維護保(bao)養工(gong)作。

（3）電路部(bu)件的檢(jian)測，發現出(chu)現變形、漏液等異常(chang)情形應及時(shi)予(yu)以更換和處理。

（4）針對各緊固件進行加固處理(li)。

（5）排查(cha)功率模塊電容的運(yun)行(xing)情(qing)(qing)況。如發現需要拆裝維護(hu)處理，需先(xian)拆除直流(liu)母排鏈接(jie)螺(luo)栓(shuan)、接(jie)地螺(luo)栓(shuan)和驅(qu)動線，然后針對其灰(hui)塵要進行(xing)專業除塵處理；并排查(cha)其連接(jie)點是否出現放電情(qing)(qing)形。

（6）濾波電(dian)容器檢查保養。用萬(wan)用表連接接點，觀測其電(dian)容值是(shi)否超出(chu)標稱值。如果超標，則需(xu)要更(geng)換電(dian)容已(yi)確保變(bian)流器的正常、平穩工作。

二、風電變流器預防性維護檢測方案

風電變流器中每個器件在系統中的任務(wu)和(he)(he)功(gong)能不一樣，使得其動作頻次和(he)(he)工作負荷(he)都(dou)不相同(tong)，對(dui)系統的重(zhong)要(yao)程度(du)(du)也不一樣，出現故障時對(dui)系統影(ying)響也不相同(tong)。經研究分析直驅風電機組和(he)(he)雙饋風電機組的變流器主回(hui)路，結(jie)合(he)上述紅(hong)外檢(jian)測技術和(he)(he)超聲波(bo)檢(jian)測技術的成熟度(du)(du)和(he)(he)可行性，重(zhong)點檢(jian)測以下部(bu)件：

1、斷路器

主(zhu)斷(duan)路(lu)(lu)器(qi)(qi)(qi)是風電(dian)機(ji)組與(yu)電(dian)網線路(lu)(lu)連(lian)接(jie)(jie)的核心(xin)保護器(qi)(qi)(qi)件，對整個機(ji)組起到(dao)安全保護作(zuo)(zuo)用。目(mu)前主(zhu)斷(duan)路(lu)(lu)器(qi)(qi)(qi)基本具備計數功(gong)能(neng)，但(dan)由(you)于斷(duan)路(lu)(lu)器(qi)(qi)(qi)在(zai)故障時(shi)會帶大(da)電(dian)流分斷(duan)，導致內部絕緣下降(jiang)，動(dong)作(zuo)(zuo)次數只(zhi)能(neng)作(zuo)(zuo)為參(can)考(kao)，可(ke)以通過(guo)紅外技術檢測其內部動(dong)靜觸頭及外部接(jie)(jie)頭處的溫度(du)分布(bu)來判斷(duan)是否接(jie)(jie)觸不(bu)良，通過(guo)超聲波(bo)檢測技術檢測斷(duan)路(lu)(lu)器(qi)(qi)(qi)滅弧室是否存在(zai)局部放電(dian)。

2、熔斷器

風電變(bian)流器(qi)的預充電回路(lu)、直流母線回路(lu)以及卸荷回路(lu)等多處串接(jie)有熔斷器(qi)，主要(yao)用于在過(guo)(guo)電壓、過(guo)(guo)電流或過(guo)(guo)負荷發熱時通過(guo)(guo)快速熔斷來(lai)防(fang)止(zhi)故障擴散。如(ru)果熔斷器(qi)使(shi)用時間過(guo)(guo)久，因鹽霧腐蝕、臟(zang)污氧化(hua)或溫度(du)變(bian)化(hua)等使(shi)熔體特性變(bian)化(hua)而(er)發生誤斷。

或者滅弧(hu)介(jie)質受到環境影響而(er)受潮(chao)導致滅弧(hu)性能(neng)受損(sun)，分(fen)斷(duan)電流能(neng)力(li)下降，在紅(hong)外檢(jian)測(ce)(ce)中會表(biao)現為熔斷(duan)器(qi)(qi)和(he)熔體表(biao)面(mian)的(de)溫度值較(jiao)正常值偏高，可(ke)(ke)以通過提取最高溫度值，與相鄰相的(de)同類(lei)熔斷(duan)器(qi)(qi)進行(xing)比較(jiao)。可(ke)(ke)以通過超聲波(bo)檢(jian)測(ce)(ce)技術來檢(jian)測(ce)(ce)熔斷(duan)器(qi)(qi)的(de)接(jie)線端子是否(fou)存在局部放電。

3、接觸器

交(jiao)流接(jie)觸(chu)(chu)器(qi)(qi)由于具備頻繁地接(jie)通或分斷交(jiao)流電(dian)(dian)路的(de)能力而廣泛應用于風電(dian)(dian)變流器(qi)(qi)的(de)網側(ce)、定(ding)子(zi)側(ce)以及預充電(dian)(dian)回(hui)路。如果在供電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓過(guo)高，操作(zuo)過(guo)于頻繁，環境溫度過(guo)高，接(jie)觸(chu)(chu)器(qi)(qi)鐵心端面(mian)不平(ping)，接(jie)觸(chu)(chu)器(qi)(qi)動鐵心有機(ji)械(xie)故障(zhang)(zhang)造成(cheng)通電(dian)(dian)不吸合，接(jie)觸(chu)(chu)器(qi)(qi)內部觸(chu)(chu)頭接(jie)觸(chu)(chu)不良等情(qing)況下(xia)，會出現接(jie)觸(chu)(chu)器(qi)(qi)線圈過(guo)熱或者觸(chu)(chu)點過(guo)熱等現象，利用紅外熱像儀可以對其內部發生(sheng)的(de)過(guo)熱故障(zhang)(zhang)進(jin)行全面(mian)檢測，并通過(guo)所呈現的(de)溫度場(chang)分布來進(jin)行定(ding)性(xing)分析甚至定(ding)量(liang)診斷。

同時由于風電(dian)(dian)機組在運行(xing)過程中(zhong)接(jie)觸(chu)(chu)器動作的(de)(de)頻繁(fan)性，其內(nei)部(bu)觸(chu)(chu)點在斷開與閉合(he)時也會(hui)引起氣隙的(de)(de)頻繁(fan)擊穿甚(shen)至產生火(huo)(huo)花，當(dang)累積到一定(ding)程度(du)時就會(hui)造(zao)成(cheng)高溫燒(shao)蝕(shi)而(er)損(sun)傷，嚴重(zhong)時會(hui)導致接(jie)觸(chu)(chu)器被燒(shao)毀甚(shen)至引發電(dian)(dian)氣火(huo)(huo)災。可以通過超聲波探(tan)測儀(yi)監測這些(xie)肉眼難以察覺的(de)(de)放(fang)電(dian)(dian)火(huo)(huo)花，并精確(que)地定(ding)位放(fang)電(dian)(dian)部(bu)位并明確(que)缺陷類型，為接(jie)觸(chu)(chu)器的(de)(de)狀(zhuang)態檢修提供(gong)有力(li)的(de)(de)數據指導。

4、電阻器

風電(dian)(dian)(dian)變流器中(zhong)為了(le)防止主接觸器閉(bi)合后直(zhi)流母線(xian)的(de)支撐電(dian)(dian)(dian)容瞬間短(duan)路(lu)，通常設置(zhi)(zhi)了(le)預充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)用于直(zhi)流母線(xian)預充電(dian)(dian)(dian)；同時，為了(le)保障風電(dian)(dian)(dian)機(ji)組在(zai)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)跌(die)落的(de)一定范圍內能夠不間斷并網運行，低電(dian)(dian)(dian)壓(ya)穿越回路(lu)上通常配(pei)置(zhi)(zhi)Crowbar電(dian)(dian)(dian)阻(zu)用來平衡有功并保護(hu)機(ji)組。如果電(dian)(dian)(dian)阻(zu)器內部出(chu)現接觸不良，或(huo)者引線(xian)松動、脫(tuo)落甚至斷裂等(deng)造(zao)成阻(zu)值變化或(huo)者斷路(lu)時都會呈現出(chu)熱效應的(de)非正(zheng)常現象，可以通過紅外熱成像技術檢(jian)測出(chu)其是否正(zheng)常。

5、電抗器

在風電(dian)(dian)變流(liu)器(qi)的(de)(de)網(wang)側和機側都(dou)存在電(dian)(dian)抗器(qi)，在實際運行(xing)過(guo)(guo)程中，電(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)過(guo)(guo)流(liu)和過(guo)(guo)壓(ya)等(deng)(deng)都(dou)可能導(dao)致(zhi)電(dian)(dian)抗器(qi)的(de)(de)損壞。數(shu)據統計表明(ming)，電(dian)(dian)抗器(qi)的(de)(de)高溫部(bu)(bu)位(wei)往往就是(shi)其(qi)(qi)相對(dui)薄弱的(de)(de)易損部(bu)(bu)位(wei)，這主要是(shi)因(yin)(yin)為溫度(du)相對(dui)于振動(dong)、電(dian)(dian)應力(li)等(deng)(deng)內部(bu)(bu)因(yin)(yin)素以及有害(hai)氣體、潮(chao)濕、灰塵等(deng)(deng)外部(bu)(bu)環(huan)境因(yin)(yin)素對(dui)其(qi)(qi)絕緣材料(liao)和絕緣結構劣化所起的(de)(de)影響(xiang)更占主導(dao)性，由此可以通過(guo)(guo)紅外熱成像技術檢測其(qi)(qi)溫度(du)分布(bu)來進行(xing)預(yu)測性評估。此外，電(dian)(dian)抗器(qi)繞組絕緣破損或受潮(chao)引起的(de)(de)漏(lou)電(dian)(dian)現象還(huan)可以通過(guo)(guo)超聲波檢測進行(xing)提前預(yu)警。

6、電容器

濾波電(dian)(dian)容(rong)(rong)和直流(liu)母線電(dian)(dian)容(rong)(rong)是風電(dian)(dian)變流(liu)器(qi)中的主要電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)件，其主要失效模式表(biao)現為(wei)電(dian)(dian)容(rong)(rong)值下(xia)(xia)降和漏(lou)電(dian)(dian)流(liu)過(guo)大。在正常工作溫度和運行電(dian)(dian)壓條件下(xia)(xia)，其漏(lou)電(dian)(dian)流(liu)非常小，電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)發熱也極小；但(dan)如果電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)開始(shi)劣化時(shi)，其漏(lou)電(dian)(dian)流(liu)則(ze)會逐漸變大，電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)發熱也明(ming)顯(xian)增(zeng)大。

由此利(li)用(yong)紅外檢(jian)測技術監測其溫度分布規律和(he)變化趨勢可(ke)以檢(jian)測出電容器(qi)在漏電流超標時的潛在故(gu)(gu)障，從而有針對性地(di)安排視(shi)情維修(xiu)以消(xiao)除潛在故(gu)(gu)障，在發生功能故(gu)(gu)障之前(qian)進(jin)(jin)行預防性檢(jian)修(xiu)。對于電容器(qi)的潛在故(gu)(gu)障具體溫度范圍(wei)，可(ke)以結合實際(ji)工程應(ying)用(yong)進(jin)(jin)行歸納和(he)總結。

7、功率模塊

功率模塊是風電變流器最重要的(de)功率部(bu)件，但由于風電機組出力的(de)隨機性(xing)，其(qi)運行功率也會頻(pin)繁波動(dong)，在(zai)正常工況(kuang)下功率模塊也長期承受重復性(xing)的(de)結溫波動(dong)，當累積到一(yi)定(ding)程度(du)時(shi)就(jiu)會造(zao)成功率模塊失(shi)效，尤其(qi)是在(zai)過負荷、過電流(liu)或過電壓情況(kuang)下，更是加速其(qi)劣化，從而造(zao)成IGBT擊穿或燒毀。

研究表明，隨(sui)著溫(wen)(wen)度(du)升(sheng)高(gao)(gao)，功(gong)率(lv)(lv)模塊的(de)失效(xiao)率(lv)(lv)將會(hui)呈現(xian)指數增長的(de)趨(qu)勢。溫(wen)(wen)度(du)每升(sheng)高(gao)(gao)10℃時，變流器失效(xiao)率(lv)(lv)會(hui)增大一(yi)倍以上。由此可以通過紅外熱(re)成(cheng)像技術，將功(gong)率(lv)(lv)模塊運行情況下的(de)溫(wen)(wen)度(du)分(fen)布(bu)規律和發(fa)展(zhan)趨(qu)勢進行記錄分(fen)析。

8、電纜接頭

風電(dian)變流器的動力電(dian)纜接頭眾多，鑒(jian)于(yu)現(xian)場相對(dui)(dui)惡劣(lie)的運(yun)行環境和運(yun)維條件，經常會出現(xian)由(you)于(yu)電(dian)纜接頭部位的接觸不良而造成局部發熱異常。對(dui)(dui)于(yu)此類故(gu)障，可(ke)以通過紅外檢測技術結合相對(dui)(dui)溫(wen)差法(fa)來定位故(gu)障點甚至(zhi)判斷其嚴(yan)重程度。尤(you)其是利用紅外熱圖像，可(ke)以直觀顯示出其具(ju)體過熱部位的準確(que)位置，以便于(yu)及時有(you)效地排除故(gu)障隱患。