一、風電變流器的維護與保養

風電變流(liu)器(qi)是風力發(fa)電行業的(de)核心部(bu)件，作(zuo)為電子設備，為確(que)保(bao)其穩定運行，維護(hu)保(bao)養工作(zuo)是必不可(ke)少的(de)，其運行的(de)好壞、周期的(de)長短與維護(hu)質量息息相關，日(ri)常(chang)的(de)巡(xun)查能及時發(fa)現問題，避免因變流(liu)器(qi)的(de)異(yi)常(chang)導致設備的(de)突發(fa)事故，從而減(jian)少設備財產損失和人員安全隱患(huan)。風電變流(liu)器(qi)的(de)維護(hu)保(bao)養主要包括日(ri)常(chang)巡(xun)檢維護(hu)以及定期維護(hu)保(bao)養兩(liang)部(bu)分：

1、風電變流器的日常巡檢和維護

（1）針對高溫、低溫、濕度(du)大(da)等(deng)特殊的自然環境(jing)要加(jia)大(da)檢查(cha)力度(du)，確保機(ji)器(qi)設備在標稱的作業環境(jing)下工作。

（2）日常(chang)(chang)巡檢(jian)時(shi)，應著重查看(kan)是(shi)否出(chu)現異(yi)(yi)常(chang)(chang)聲響或震動、冷卻系統是(shi)否正常(chang)(chang)、輔助電(dian)子元器件工作(zuo)是(shi)否穩定，并制作(zuo)完備的(de)點檢(jian)表，避(bi)免(mian)漏檢(jian)設備。如果出(chu)現異(yi)(yi)常(chang)(chang)或者故障苗頭，應及(ji)時(shi)根據情(qing)況采(cai)取有針對性的(de)措施。不能處理完成或無法處理的(de)異(yi)(yi)常(chang)(chang)情(qing)況，應做詳細(xi)的(de)說(shuo)明記錄和(he)說(shuo)明，并做好交接和(he)逐級報告，避(bi)免(mian)異(yi)(yi)常(chang)(chang)的(de)持(chi)續和(he)惡(e)化。

（3）檢(jian)查風電(dian)變流(liu)(liu)器(qi)(qi)運(yun)行電(dian)流(liu)(liu)、電(dian)壓等(deng)是否(fou)符合(he)標準(zhun)。針對風電(dian)變流(liu)(liu)器(qi)(qi)輸出(chu)電(dian)流(liu)(liu)超過(guo)額定電(dian)流(liu)(liu)10%的(de)異常情形應及時記(ji)錄并找到其原因(yin)，予(yu)以(yi)解決。

（4）針(zhen)對(dui)停運(yun)時間較長(chang)的設備進行(xing)維護保養(yang)時，必須先進行(xing)帶(dai)電(dian)靜態(tai)試(shi)驗，以確(que)保機內主回(hui)路濾波電(dian)容器特性恢復正(zheng)常。

（5）日(ri)常維(wei)護保養(yang)需檢測設備(bei)絕緣材料的電阻值(zhi)，發現異常需要(yao)先進行干燥處理。

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2、定期維護保養風電變流器

風電變流器(qi)的保養工作(zuo)應根據其內部(bu)元器(qi)件(jian)維護周期進行以下定期的維護：

（1）針(zhen)對風電變流器空氣過濾(lv)網進行檢查，根據情況進行必(bi)要(yao)的清(qing)洗(xi)或者(zhe)更換。

（2）針(zhen)對(dui)冷(leng)卻(que)風扇(shan)進行清潔、吹灰、打機(ji)油等維護(hu)保養(yang)工作。

（3）電路部件的檢測，發現(xian)出現(xian)變形(xing)(xing)、漏液等異常情(qing)形(xing)(xing)應及時予(yu)以更(geng)換和處(chu)理(li)。

（4）針對各緊固(gu)件(jian)進行加固(gu)處理。

（5）排查(cha)功率模塊電容的運行情況。如發現需要拆(chai)裝維護處理，需先拆(chai)除直(zhi)流母排鏈接螺(luo)栓、接地螺(luo)栓和驅動(dong)線，然后針對(dui)其灰塵(chen)要進行專業除塵(chen)處理；并排查(cha)其連(lian)接點是否出現放電情形。

（6）濾波電容器檢(jian)查保(bao)養。用萬用表連接(jie)接(jie)點，觀(guan)測其電容值是否超(chao)(chao)出標稱值。如果超(chao)(chao)標，則需(xu)要(yao)更換(huan)電容已確保(bao)變流器的正常、平穩工作。

二、風電變流器預防性維護檢測方案

風(feng)電變流器(qi)中(zhong)每個器(qi)件在系統(tong)中(zhong)的(de)任務和(he)(he)功(gong)能不(bu)一樣，使得其動作頻次和(he)(he)工作負荷都不(bu)相同，對系統(tong)的(de)重(zhong)要(yao)程度也不(bu)一樣，出現故障時(shi)對系統(tong)影響(xiang)也不(bu)相同。經(jing)研究分析直(zhi)驅(qu)風(feng)電機組(zu)和(he)(he)雙饋風(feng)電機組(zu)的(de)變流器(qi)主(zhu)回路，結(jie)合(he)上述紅外檢(jian)測技術(shu)和(he)(he)超(chao)聲波檢(jian)測技術(shu)的(de)成熟度和(he)(he)可行性，重(zhong)點檢(jian)測以下部件：

1、斷路器

主斷(duan)(duan)(duan)路(lu)(lu)(lu)器(qi)是(shi)風電(dian)(dian)機組與(yu)電(dian)(dian)網線路(lu)(lu)(lu)連接的核心保(bao)護器(qi)件，對整個機組起到安全保(bao)護作用。目前主斷(duan)(duan)(duan)路(lu)(lu)(lu)器(qi)基本具備計(ji)數(shu)功能，但由于斷(duan)(duan)(duan)路(lu)(lu)(lu)器(qi)在故障時會(hui)帶大電(dian)(dian)流分(fen)斷(duan)(duan)(duan)，導致內(nei)部絕緣下降(jiang)，動作次數(shu)只(zhi)能作為(wei)參(can)考，可以通(tong)過紅外(wai)(wai)技(ji)術檢測(ce)其(qi)內(nei)部動靜(jing)觸(chu)頭及外(wai)(wai)部接頭處(chu)的溫(wen)度分(fen)布來判斷(duan)(duan)(duan)是(shi)否(fou)接觸(chu)不良，通(tong)過超(chao)聲波(bo)檢測(ce)技(ji)術檢測(ce)斷(duan)(duan)(duan)路(lu)(lu)(lu)器(qi)滅弧室(shi)是(shi)否(fou)存(cun)在局部放(fang)電(dian)(dian)。

2、熔斷器

風電變流(liu)(liu)器的預充電回路(lu)、直流(liu)(liu)母線回路(lu)以及卸(xie)荷回路(lu)等(deng)多處串接有熔(rong)斷(duan)器，主(zhu)要(yao)用于在過電壓、過電流(liu)(liu)或過負荷發熱時(shi)通(tong)過快速熔(rong)斷(duan)來防止故障擴散。如果(guo)熔(rong)斷(duan)器使(shi)用時(shi)間過久，因鹽霧腐蝕、臟(zang)污氧化(hua)或溫度變化(hua)等(deng)使(shi)熔(rong)體特性變化(hua)而發生誤斷(duan)。

或者滅(mie)弧介質受(shou)到(dao)環境影響(xiang)而(er)受(shou)潮導致滅(mie)弧性能受(shou)損，分斷(duan)電流(liu)能力下降，在(zai)紅(hong)外(wai)檢(jian)測(ce)中會表現為熔斷(duan)器和熔體表面的溫度值較(jiao)正常值偏高，可以通過提取最高溫度值，與相(xiang)鄰相(xiang)的同類熔斷(duan)器進行比較(jiao)。可以通過超(chao)聲波檢(jian)測(ce)技術來檢(jian)測(ce)熔斷(duan)器的接線端子(zi)是否存在(zai)局部放(fang)電。

3、接觸器

交流(liu)接(jie)(jie)觸(chu)器(qi)(qi)由于(yu)具(ju)備頻繁地接(jie)(jie)通或分斷交流(liu)電路的(de)能(neng)力而廣泛應用于(yu)風電變流(liu)器(qi)(qi)的(de)網(wang)側、定子側以及預充電回路。如(ru)果在供電電壓過(guo)高，操作(zuo)過(guo)于(yu)頻繁，環境溫度過(guo)高，接(jie)(jie)觸(chu)器(qi)(qi)鐵心端面(mian)(mian)不(bu)平，接(jie)(jie)觸(chu)器(qi)(qi)動鐵心有機(ji)械故(gu)(gu)障造(zao)成通電不(bu)吸合，接(jie)(jie)觸(chu)器(qi)(qi)內(nei)(nei)部(bu)觸(chu)頭(tou)接(jie)(jie)觸(chu)不(bu)良等情況下(xia)，會(hui)出現(xian)接(jie)(jie)觸(chu)器(qi)(qi)線圈過(guo)熱或者(zhe)觸(chu)點過(guo)熱等現(xian)象，利用紅外熱像儀可以對其內(nei)(nei)部(bu)發生的(de)過(guo)熱故(gu)(gu)障進(jin)行全面(mian)(mian)檢(jian)測，并通過(guo)所(suo)呈現(xian)的(de)溫度場(chang)分布來進(jin)行定性分析甚至定量診斷。

同(tong)時由于風電機組在運行(xing)過程(cheng)中接(jie)(jie)觸(chu)器動(dong)作的(de)頻繁(fan)性，其內部觸(chu)點在斷開(kai)與閉合時也會(hui)引(yin)起氣隙的(de)頻繁(fan)擊穿(chuan)甚(shen)(shen)至產生火(huo)花(hua)，當累積到一定(ding)程(cheng)度時就(jiu)會(hui)造成高溫(wen)燒(shao)蝕而(er)損傷，嚴重(zhong)時會(hui)導致接(jie)(jie)觸(chu)器被(bei)燒(shao)毀甚(shen)(shen)至引(yin)發電氣火(huo)災。可以(yi)通(tong)過超聲(sheng)波探測(ce)儀(yi)監測(ce)這些(xie)肉眼難(nan)以(yi)察覺(jue)的(de)放電火(huo)花(hua)，并精確(que)地定(ding)位(wei)放電部位(wei)并明(ming)確(que)缺陷類(lei)型，為接(jie)(jie)觸(chu)器的(de)狀態(tai)檢修提供有(you)力的(de)數據指導。

4、電阻器

風電(dian)變(bian)流(liu)器(qi)(qi)中為(wei)了防止(zhi)主(zhu)接觸器(qi)(qi)閉(bi)合后直(zhi)流(liu)母線的(de)支(zhi)撐(cheng)電(dian)容瞬間短路，通(tong)常(chang)設置了預充電(dian)電(dian)阻(zu)(zu)(zu)用(yong)(yong)于直(zhi)流(liu)母線預充電(dian)；同時，為(wei)了保障風電(dian)機組在電(dian)壓跌落(luo)(luo)的(de)一定(ding)范(fan)圍(wei)內能夠不間斷并網(wang)運(yun)行，低電(dian)壓穿越回路上通(tong)常(chang)配(pei)置Crowbar電(dian)阻(zu)(zu)(zu)用(yong)(yong)來平衡有功(gong)并保護機組。如果電(dian)阻(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)內部出(chu)現(xian)接觸不良，或(huo)者引(yin)線松動(dong)、脫落(luo)(luo)甚至斷裂等造成阻(zu)(zu)(zu)值變(bian)化或(huo)者斷路時都會呈(cheng)現(xian)出(chu)熱效應的(de)非正(zheng)常(chang)現(xian)象(xiang)，可以通(tong)過紅外熱成像技術檢(jian)測出(chu)其是否正(zheng)常(chang)。

5、電抗器

在風(feng)電(dian)(dian)(dian)變(bian)流器(qi)的(de)網側和(he)(he)(he)機(ji)側都(dou)(dou)存(cun)在電(dian)(dian)(dian)抗(kang)器(qi)，在實(shi)際運(yun)行(xing)過(guo)程中，電(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)過(guo)流和(he)(he)(he)過(guo)壓等(deng)(deng)都(dou)(dou)可能(neng)導(dao)致電(dian)(dian)(dian)抗(kang)器(qi)的(de)損(sun)壞。數據統計表明，電(dian)(dian)(dian)抗(kang)器(qi)的(de)高溫部(bu)(bu)(bu)位(wei)往往就是其相(xiang)對(dui)薄弱(ruo)的(de)易損(sun)部(bu)(bu)(bu)位(wei)，這(zhe)主要是因(yin)為溫度(du)相(xiang)對(dui)于(yu)振動、電(dian)(dian)(dian)應力等(deng)(deng)內(nei)部(bu)(bu)(bu)因(yin)素(su)以(yi)及有(you)害氣體、潮(chao)濕、灰塵等(deng)(deng)外部(bu)(bu)(bu)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)對(dui)其絕(jue)緣材料和(he)(he)(he)絕(jue)緣結(jie)構(gou)劣化所(suo)起(qi)的(de)影(ying)響更占主導(dao)性，由此可以(yi)通過(guo)紅外熱成像技(ji)術(shu)檢測其溫度(du)分布(bu)來進行(xing)預(yu)測性評估。此外，電(dian)(dian)(dian)抗(kang)器(qi)繞組絕(jue)緣破(po)損(sun)或受潮(chao)引起(qi)的(de)漏電(dian)(dian)(dian)現(xian)象還(huan)可以(yi)通過(guo)超聲波(bo)檢測進行(xing)提(ti)前(qian)預(yu)警。

6、電容器

濾波電容(rong)(rong)和(he)(he)直流(liu)母線電容(rong)(rong)是風電變(bian)流(liu)器(qi)中(zhong)的(de)主要電容(rong)(rong)器(qi)件，其主要失(shi)效模式表現為電容(rong)(rong)值下降和(he)(he)漏(lou)電流(liu)過(guo)大(da)。在正常工作溫度(du)和(he)(he)運行電壓(ya)條件下，其漏(lou)電流(liu)非常小，電容(rong)(rong)器(qi)發熱也極小；但如果電容(rong)(rong)器(qi)開始劣化時，其漏(lou)電流(liu)則會逐(zhu)漸變(bian)大(da)，電容(rong)(rong)器(qi)發熱也明顯增大(da)。

由此利(li)用紅外檢測(ce)技術(shu)監測(ce)其(qi)溫度分布規律和變化趨勢可(ke)以(yi)檢測(ce)出電容(rong)器(qi)在(zai)漏電流(liu)超標時的潛在(zai)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)，從而有針對(dui)(dui)性地安排視情維修以(yi)消除潛在(zai)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)，在(zai)發生(sheng)功能故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)之(zhi)前進(jin)行預(yu)防性檢修。對(dui)(dui)于電容(rong)器(qi)的潛在(zai)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)具體溫度范圍，可(ke)以(yi)結(jie)合實際(ji)工程應用進(jin)行歸納和總結(jie)。

7、功率模塊

功率模塊是風電變流器最重要的功(gong)率部件，但(dan)由于風電機組出力的隨機性，其運(yun)行(xing)功(gong)率也會(hui)頻繁波動，在(zai)正常(chang)工(gong)況下功(gong)率模塊也長期承受(shou)重復性的結溫(wen)波動，當累積到一定程度(du)時就會(hui)造成(cheng)功(gong)率模塊失效，尤其是(shi)(shi)在(zai)過負(fu)荷、過電流或過電壓情況下，更是(shi)(shi)加速其劣化，從而造成(cheng)IGBT擊(ji)穿(chuan)或燒毀。

研究表(biao)明，隨著溫度(du)(du)升(sheng)高，功率(lv)模塊的失(shi)效率(lv)將會呈現指(zhi)數(shu)增長(chang)的趨勢。溫度(du)(du)每升(sheng)高10℃時(shi)，變流器失(shi)效率(lv)會增大一倍以上。由(you)此可以通過紅外熱成(cheng)像技術，將功率(lv)模塊運行情況下的溫度(du)(du)分布規(gui)律(lv)和發展趨勢進(jin)行記錄分析。

8、電纜接頭

風電變流器的(de)動力(li)電纜(lan)接(jie)頭眾多，鑒于現場相(xiang)對(dui)(dui)惡劣的(de)運行環境和運維條件，經常會出(chu)現由于電纜(lan)接(jie)頭部位的(de)接(jie)觸不良而造成局部發熱異常。對(dui)(dui)于此類故障(zhang)(zhang)，可以(yi)(yi)通過紅外檢(jian)測(ce)技術(shu)結合相(xiang)對(dui)(dui)溫差(cha)法來定(ding)位故障(zhang)(zhang)點(dian)甚至判斷其嚴重程(cheng)度。尤(you)其是利用紅外熱圖像，可以(yi)(yi)直觀顯示(shi)出(chu)其具體過熱部位的(de)準確位置(zhi)，以(yi)(yi)便于及時有效地排(pai)除故障(zhang)(zhang)隱患(huan)。