一、風電變流器的維護與保養

風(feng)電(dian)變流(liu)器(qi)是風(feng)力(li)發電(dian)行(xing)業(ye)的(de)核心(xin)部(bu)件(jian)，作為(wei)電(dian)子(zi)設備，為(wei)確保其穩定運(yun)行(xing)，維(wei)護(hu)保養工作是必不可(ke)少的(de)，其運(yun)行(xing)的(de)好壞(huai)、周期(qi)的(de)長短與維(wei)護(hu)質量息息相關，日常的(de)巡(xun)查(cha)能及時發現問題，避免因變流(liu)器(qi)的(de)異(yi)常導(dao)致設備的(de)突(tu)發事(shi)故，從而減(jian)少設備財產損失和人員安全(quan)隱患。風(feng)電(dian)變流(liu)器(qi)的(de)維(wei)護(hu)保養主要包括日常巡(xun)檢維(wei)護(hu)以及定期(qi)維(wei)護(hu)保養兩(liang)部(bu)分：

1、風電變流器的日常巡檢和維護

（1）針(zhen)對(dui)高溫、低溫、濕度(du)大等特殊的自然環境要加(jia)大檢查力度(du)，確保機器(qi)設備在標稱的作業環境下(xia)工作。

（2）日常(chang)(chang)巡檢時，應著重查看(kan)是(shi)否(fou)出現異(yi)常(chang)(chang)聲響或(huo)震動、冷(leng)卻系統是(shi)否(fou)正常(chang)(chang)、輔助電子元器件工作是(shi)否(fou)穩定，并制作完備(bei)(bei)的點檢表，避免漏檢設(she)備(bei)(bei)。如果出現異(yi)常(chang)(chang)或(huo)者故障苗頭，應及時根據(ju)情(qing)(qing)況采取有(you)針(zhen)對(dui)性(xing)的措施。不能處(chu)理完成(cheng)或(huo)無(wu)法(fa)處(chu)理的異(yi)常(chang)(chang)情(qing)(qing)況，應做詳細的說明記錄和(he)說明，并做好交接(jie)和(he)逐(zhu)級報告，避免異(yi)常(chang)(chang)的持續和(he)惡化。

（3）檢查(cha)風電(dian)變(bian)流器運行電(dian)流、電(dian)壓等是否符(fu)合(he)標準(zhun)。針對風電(dian)變(bian)流器輸出電(dian)流超過額(e)定電(dian)流10%的異常情形應及時記錄并找到其原因，予以(yi)解決。

（4）針(zhen)對停運時間較長的設備進(jin)行維護保(bao)養時，必須先進(jin)行帶電靜態試驗(yan)，以確保(bao)機內主回路濾波(bo)電容器特性(xing)恢(hui)復正常。

（5）日(ri)常維(wei)護保(bao)養需檢測設備(bei)絕緣材料的電阻值，發(fa)現異常需要先進行(xing)干燥處理。

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2、定期維護保養風電變流器

風電變流器的(de)保養工作應根據其內部元器件維(wei)護周(zhou)期(qi)進(jin)行以下(xia)定期(qi)的(de)維(wei)護：

（1）針(zhen)對(dui)風電變流器空氣過濾網進行(xing)檢(jian)查，根據情(qing)況進行(xing)必要的清洗或(huo)者(zhe)更換。

（2）針對冷卻風扇(shan)進行清潔、吹(chui)灰、打(da)機油等維護保養工作。

（3）電路部件(jian)的檢測(ce)，發現出現變形、漏(lou)液等異常情(qing)形應及時予(yu)以更換和(he)處理。

（4）針對各緊(jin)固(gu)件進行加固(gu)處理。

（5）排(pai)查功率模塊電(dian)容的運行情況。如發現需要拆(chai)裝維(wei)護處理，需先拆(chai)除直流母排(pai)鏈接(jie)螺栓(shuan)、接(jie)地螺栓(shuan)和(he)驅動(dong)線(xian)，然(ran)后(hou)針對其灰塵(chen)(chen)要進行專業除塵(chen)(chen)處理；并排(pai)查其連接(jie)點是否出現放電(dian)情形。

（6）濾(lv)波電(dian)容器(qi)檢(jian)查保養。用(yong)萬(wan)用(yong)表連接(jie)接(jie)點，觀測其電(dian)容值(zhi)是否超出標(biao)稱值(zhi)。如(ru)果超標(biao)，則需要更換電(dian)容已確保變流器(qi)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(bian)流器(qi)中(zhong)每個器(qi)件在系統(tong)中(zhong)的任務和(he)(he)(he)(he)(he)功能不(bu)一(yi)樣，使得其動作(zuo)頻(pin)次和(he)(he)(he)(he)(he)工作(zuo)負荷都不(bu)相(xiang)同(tong)，對系統(tong)的重(zhong)要程度(du)也不(bu)一(yi)樣，出現(xian)故障(zhang)時(shi)對系統(tong)影響也不(bu)相(xiang)同(tong)。經研究分析直(zhi)驅風電機組和(he)(he)(he)(he)(he)雙饋風電機組的變(bian)流器(qi)主回路(lu)，結合上述紅外檢(jian)測技(ji)術和(he)(he)(he)(he)(he)超聲波檢(jian)測技(ji)術的成熟度(du)和(he)(he)(he)(he)(he)可行(xing)性，重(zhong)點檢(jian)測以下部件：

1、斷路器

主斷路(lu)(lu)器(qi)(qi)是(shi)風電(dian)(dian)機組與電(dian)(dian)網線路(lu)(lu)連接的核心保護(hu)器(qi)(qi)件，對整個機組起到安全保護(hu)作(zuo)(zuo)用。目前主斷路(lu)(lu)器(qi)(qi)基本具備計(ji)數(shu)功能(neng)，但由于斷路(lu)(lu)器(qi)(qi)在故障時會帶大(da)電(dian)(dian)流分(fen)斷，導致內部(bu)絕緣下降，動作(zuo)(zuo)次(ci)數(shu)只(zhi)能(neng)作(zuo)(zuo)為參考，可以(yi)通過紅(hong)外技術檢(jian)測其內部(bu)動靜觸(chu)頭及外部(bu)接頭處的溫度(du)分(fen)布來判斷是(shi)否接觸(chu)不良，通過超聲波檢(jian)測技術檢(jian)測斷路(lu)(lu)器(qi)(qi)滅弧(hu)室是(shi)否存在局部(bu)放電(dian)(dian)。

2、熔斷器

風電變(bian)流器的預充電回路、直(zhi)流母線回路以(yi)及卸(xie)荷回路等(deng)多處串接有熔斷器，主要用于在過(guo)電壓、過(guo)電流或過(guo)負荷發(fa)熱(re)時(shi)(shi)通過(guo)快速熔斷來防止故障(zhang)擴散。如果(guo)熔斷器使用時(shi)(shi)間(jian)過(guo)久，因鹽霧腐(fu)蝕、臟污氧化(hua)或溫(wen)度變(bian)化(hua)等(deng)使熔體特性變(bian)化(hua)而發(fa)生誤斷。

或者滅弧介(jie)質受到(dao)環境影響而受潮導(dao)致滅弧性能受損，分(fen)斷(duan)電流(liu)能力下(xia)降，在(zai)紅外檢(jian)測(ce)中會表現為熔斷(duan)器(qi)和熔體(ti)表面的(de)溫度值較(jiao)正常值偏高(gao)，可(ke)以通過提取(qu)最高(gao)溫度值，與相(xiang)鄰相(xiang)的(de)同類熔斷(duan)器(qi)進行比較(jiao)。可(ke)以通過超聲波檢(jian)測(ce)技(ji)術來(lai)檢(jian)測(ce)熔斷(duan)器(qi)的(de)接線端子(zi)是否存在(zai)局(ju)部放電。

3、接觸器

交流接觸(chu)(chu)(chu)器由于(yu)具備(bei)頻(pin)繁地接通(tong)或(huo)分斷交流電(dian)(dian)路(lu)的能力而廣泛應(ying)用于(yu)風電(dian)(dian)變(bian)流器的網側、定(ding)(ding)子側以及預充電(dian)(dian)回路(lu)。如果在供電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓過(guo)(guo)(guo)高，操作過(guo)(guo)(guo)于(yu)頻(pin)繁，環境溫度(du)過(guo)(guo)(guo)高，接觸(chu)(chu)(chu)器鐵心(xin)端面不(bu)(bu)平，接觸(chu)(chu)(chu)器動(dong)鐵心(xin)有機械故障造(zao)成(cheng)通(tong)電(dian)(dian)不(bu)(bu)吸合，接觸(chu)(chu)(chu)器內部(bu)觸(chu)(chu)(chu)頭接觸(chu)(chu)(chu)不(bu)(bu)良等情(qing)況下，會(hui)出現(xian)接觸(chu)(chu)(chu)器線圈過(guo)(guo)(guo)熱(re)或(huo)者(zhe)觸(chu)(chu)(chu)點過(guo)(guo)(guo)熱(re)等現(xian)象，利用紅(hong)外熱(re)像儀可以對(dui)其內部(bu)發(fa)生的過(guo)(guo)(guo)熱(re)故障進(jin)行全面檢測，并(bing)通(tong)過(guo)(guo)(guo)所(suo)呈現(xian)的溫度(du)場(chang)分布(bu)來進(jin)行定(ding)(ding)性分析(xi)甚(shen)至定(ding)(ding)量診斷。

同(tong)時由于風電機組在(zai)運行過(guo)程(cheng)中接(jie)觸(chu)器(qi)動作的(de)頻(pin)繁性，其(qi)內部(bu)觸(chu)點在(zai)斷(duan)開與(yu)閉合時也會引起氣隙的(de)頻(pin)繁擊穿甚至產生火花(hua)，當累(lei)積到一(yi)定程(cheng)度時就會造(zao)成高溫燒蝕而損傷，嚴重時會導致接(jie)觸(chu)器(qi)被燒毀甚至引發電氣火災。可以通過(guo)超聲(sheng)波探測(ce)儀(yi)監測(ce)這些(xie)肉眼難以察覺(jue)的(de)放電火花(hua)，并精確地定位(wei)放電部(bu)位(wei)并明確缺(que)陷(xian)類型，為接(jie)觸(chu)器(qi)的(de)狀態(tai)檢修提供有(you)力(li)的(de)數(shu)據指導。

4、電阻器

風電(dian)(dian)(dian)變流(liu)器中為(wei)了(le)防(fang)止主接觸器閉合后直流(liu)母線的(de)(de)支撐電(dian)(dian)(dian)容瞬間短(duan)路(lu)，通常(chang)(chang)設置了(le)預充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)阻用(yong)(yong)于直流(liu)母線預充電(dian)(dian)(dian)；同時，為(wei)了(le)保障風電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)組(zu)在電(dian)(dian)(dian)壓跌(die)落(luo)的(de)(de)一定范圍內能夠不(bu)間斷(duan)并(bing)網運行，低電(dian)(dian)(dian)壓穿越回路(lu)上通常(chang)(chang)配(pei)置Crowbar電(dian)(dian)(dian)阻用(yong)(yong)來平衡(heng)有功并(bing)保護機(ji)(ji)組(zu)。如果電(dian)(dian)(dian)阻器內部出(chu)現(xian)接觸不(bu)良(liang)，或者引線松動、脫落(luo)甚至斷(duan)裂等(deng)造成阻值變化或者斷(duan)路(lu)時都會呈現(xian)出(chu)熱效應的(de)(de)非正(zheng)常(chang)(chang)現(xian)象，可以通過紅(hong)外熱成像技術檢(jian)測出(chu)其是否正(zheng)常(chang)(chang)。

5、電抗器

在(zai)風電(dian)(dian)變流器(qi)的網(wang)側和(he)機側都存在(zai)電(dian)(dian)抗器(qi)，在(zai)實際運行(xing)過程中，電(dian)(dian)路的過流和(he)過壓(ya)等(deng)都可(ke)能(neng)導致電(dian)(dian)抗器(qi)的損(sun)壞。數(shu)據統計表(biao)明，電(dian)(dian)抗器(qi)的高溫部位(wei)(wei)往往就是其相對薄弱的易損(sun)部位(wei)(wei)，這主要是因(yin)為溫度相對于(yu)振(zhen)動、電(dian)(dian)應力等(deng)內部因(yin)素(su)以(yi)及有害氣體、潮(chao)濕、灰塵等(deng)外部環(huan)境(jing)因(yin)素(su)對其絕緣材料和(he)絕緣結(jie)構劣化所起的影響更占主導性(xing)，由此可(ke)以(yi)通(tong)過紅外熱成像技術(shu)檢(jian)測(ce)其溫度分布來(lai)進(jin)行(xing)預測(ce)性(xing)評估。此外，電(dian)(dian)抗器(qi)繞(rao)組絕緣破損(sun)或受潮(chao)引起的漏電(dian)(dian)現象還可(ke)以(yi)通(tong)過超(chao)聲波檢(jian)測(ce)進(jin)行(xing)提前預警(jing)。

6、電容器

濾波電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)和直流(liu)母線電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)是風(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)變流(liu)器中的主要電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器件(jian)，其主要失效(xiao)模式表現為電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)值下降和漏電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)過大(da)(da)。在正常工作溫度和運行(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓條件(jian)下，其漏電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)非常小，電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器發(fa)熱也極小；但(dan)如果(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器開始(shi)劣化時，其漏電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)則會逐漸變大(da)(da)，電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器發(fa)熱也明顯增(zeng)大(da)(da)。

由(you)此利用(yong)紅外檢測(ce)技術監測(ce)其溫(wen)度分布規律和變(bian)化(hua)趨勢可以檢測(ce)出電(dian)(dian)容器(qi)在(zai)漏電(dian)(dian)流超標時的(de)潛(qian)在(zai)故障(zhang)(zhang)(zhang)，從而有針(zhen)對性地安排(pai)視情維(wei)修(xiu)以消除潛(qian)在(zai)故障(zhang)(zhang)(zhang)，在(zai)發(fa)生功(gong)能故障(zhang)(zhang)(zhang)之(zhi)前進行預防(fang)性檢修(xiu)。對于電(dian)(dian)容器(qi)的(de)潛(qian)在(zai)故障(zhang)(zhang)(zhang)具體溫(wen)度范圍(wei)，可以結(jie)合實際工(gong)程(cheng)應用(yong)進行歸納(na)和總結(jie)。

7、功率模塊

功率模塊是風電變流器最(zui)重(zhong)(zhong)要(yao)的(de)功(gong)(gong)(gong)率部件，但由于風電機(ji)組出力的(de)隨機(ji)性(xing)，其(qi)運行功(gong)(gong)(gong)率也會頻繁(fan)波動，在正常工況(kuang)下功(gong)(gong)(gong)率模塊也長期承受重(zhong)(zhong)復性(xing)的(de)結溫波動，當(dang)累(lei)積到(dao)一定程(cheng)度時(shi)就會造成(cheng)功(gong)(gong)(gong)率模塊失(shi)效，尤其(qi)是在過負荷(he)、過電流或(huo)過電壓情(qing)況(kuang)下，更是加速其(qi)劣化(hua)，從而造成(cheng)IGBT擊(ji)穿或(huo)燒(shao)毀。

研究表明(ming)，隨著(zhu)溫(wen)(wen)度(du)升高(gao)，功率(lv)(lv)模塊的失效率(lv)(lv)將會(hui)呈現指數(shu)增(zeng)長的趨勢(shi)(shi)。溫(wen)(wen)度(du)每(mei)升高(gao)10℃時，變(bian)流器失效率(lv)(lv)會(hui)增(zeng)大一倍(bei)以上。由此可以通過(guo)紅外(wai)熱成(cheng)像技術，將功率(lv)(lv)模塊運(yun)行情況下的溫(wen)(wen)度(du)分布規律和發展趨勢(shi)(shi)進(jin)行記錄分析(xi)。

8、電纜接頭

風(feng)電變流(liu)器(qi)的(de)動力電纜(lan)接頭(tou)眾多(duo)，鑒于現(xian)場相對(dui)惡(e)劣的(de)運行環境和(he)運維條件(jian)，經常會出現(xian)由(you)于電纜(lan)接頭(tou)部(bu)位(wei)的(de)接觸不良而造(zao)成(cheng)局部(bu)發熱(re)異常。對(dui)于此類故障(zhang)，可(ke)(ke)以通(tong)過紅外檢(jian)測技術(shu)結合相對(dui)溫差法來定位(wei)故障(zhang)點甚至(zhi)判斷(duan)其(qi)嚴(yan)重(zhong)程度。尤其(qi)是(shi)利(li)用紅外熱(re)圖(tu)像，可(ke)(ke)以直觀顯示出其(qi)具體過熱(re)部(bu)位(wei)的(de)準確位(wei)置(zhi)，以便于及時(shi)有效地排除故障(zhang)隱(yin)患。