张孝义 杜洪杰 贾越伟 高宇

华能吐鲁番风力发电有限公司838000

 [摘要] 随着我国风电产业和科学技术的不断发展，越来越多的风电项目并网发电，风机运行可靠性与稳定性对风电企业的重要性越来越备受关注。本文通过总结新疆托克逊小草风电场明阳MY1.5Se风机变桨系统故障处理的实际经验，阐述了明阳MY1.5Se风电机组变桨通讯产生故障的11个原因，并针对这些故障提出相应的处理措施。

 [关键词] 变桨通讯 滑环 故障 措施

引言

    随着风电技术的不断成熟与发展，风电机组功率等级也逐渐增加，变桨控制技术应运而生，并且凸显出很大的优越性。目前变桨变桨控制系统主要用于兆瓦级风电机组，既能提高风力机运行的可靠性，又能保证高的风能利用系数和不断优化的输出功率曲线。然而变桨控制系统在实际运行中也出现了诸多问题。

    新疆托克逊小草风电场地处超Ι类风区，常年风频变化较快、夏季高温及冬季严寒，所使用的明阳MY1.5Se 型风电机组采在实际运行中出现“水土不服”现象，频繁报变桨通讯故障，导致风机可大规模停机，直接影响了风电场的发电量和经济效益，解决此类问题迫在眉睫。

1. 变桨系统原理概述

    1）变桨系统:风机的整个叶片可以绕叶片中心轴旋转，使叶片攻角在一定范围（一般0°到90°）内变化；以便调节输出功率不超过设计容许值。在机组出现故障时，需要紧急停机时，先使叶片顺桨，可以减小机组结构中的受力，以保证安全可靠停机。

    2）变桨系统的工作原理：变桨系统主要由PLC、可逆直流调速装置、直流电机、绝对式位置编码器等组成，并由蓄电池作为后备电源。PLC组成变桨的控制系统，它通过现场总线和主控制系统通信，接受主控制系统的指令，并控制可逆直流调速装置驱动直流电机，带动桨叶朝要求的方向和角度转动，同时PLC还负责蓄电池的充电控制、蓄电池电压的监控等辅助控制。

2. 变桨系统运行中存在的问题

    新疆托克逊小草湖风电场MY1.5Se型风电机组在运行中通过观察分析，变桨通讯故障有很多是瞬间故障引起，动力电缆的干扰信号窜入信号电缆，通讯线固定不牢引起变桨系统通讯闪断等变桨通讯故障引起的，并非设备本身的问题，如果解决该问题，便可从根本上解决变桨通讯故障的问题。明阳MY1.5Se 型风电机组的可利用率必需达到95%以上，否则将严重影响风电场的发电量和经济效益，且参考同类型风电场及华能集团系统内其他风电场，可利用率都在95%以上。因此完全有必要解决华能新疆托克逊小草湖风电一场机组可利用率低的问题。可以用较小的投入，解决变桨系统通讯故障的问题。

3. 变桨通讯故障原因分析

3.1 6751通讯模块的损坏

    检查6751通讯模块上的灯有无异常闪动或状态指示灯不亮，判断此模块的损坏的方法就是拿一个新的6751模块替换。

 

3.2 变桨系统中控箱通讯插头松动引起变桨系统通讯闪断

    通过检查轮毂中控箱的通讯电缆，发现存在通讯插头松动、断线现象，造成信号闪断或丢失，从而报变桨通讯故障。

3.3 机舱柜的206U1浪涌保护器损坏

 

①　206U1浪涌保护器质量问题

②　运行过程中释放的浪涌大于206U1浪涌保护器的通流容量

③　206U1浪涌保护器前端没有加保护开关或保险丝,由于线路断路引起的浪涌保护器烧坏。

3.4 滑环插针损坏、固定不稳

    通过检查发现滑环在安装、压线或更换的过程中存在金针压接不紧的工艺质量问题，导致滑环运行很不稳定，因此报变桨通讯故障。

  

3.5 滑环内部受污染

    滑环经长时间运行，内部有灰尘、金属磨屑以及碳粉等杂物经长时间累积不清理。因为滑环有环形轨道，即有相对驻留位置，驻留位置附近由于讯号电的吸附作用，导致灰尘更容易停留，导致滑环内部受到污染，变桨通讯信号时断时续，致使控制单元无法接受和反馈信号，从而报变桨通讯故障。

 

3.6 滑环质量问题

    滑环是利用导电环的滑动接触、静电耦合或电磁耦合，在固定座架转动部件与滚动或滑动部件之间传递电信号和电能传递的精密输电装置。

    明阳1.5Se风机原来使用的北京恒瑞景胜的滑环，频繁报变桨通讯故障，经检查发现多为滑环质量问题(电刷磨损严重或严重烧毁）。由于滑环内部构造的原因，滑环为滑动接触式，长时间运行，可能造成滑环磁道磨损严重，造成滑道与触点接触不良等现象，也会引起信号的中断和延时。

3.7 Profibus电缆出现连接错误

    明阳1.5Se风机使用了大量的Profibus电缆，从出现故障的情况来看，Profibus电缆线电缆皮薄，容易在拉电缆时损坏电缆皮，出现电缆露铜现象，造成信号跳变。（检查时特别注意滑环到轮毂的Profibus线，因为距离比较长，又经过转动部件，易磨损。）

3.8 动力电缆的干扰信号窜入信号电缆

    动力电缆与信号电缆混放，由于电力电缆多为非屏蔽电缆，其交变电流会在周围会产生交变的磁通，频率较低，信号电缆处于低频率磁场中,如果低频电磁能量达到一定值就会在控制电缆内导体之间产生电动势，造成线路上的干扰。

3.9 轮毂中控箱Canopen板的问题

    Can open通讯板为中控箱中最小的一块PCB板，与变桨通讯故障有直接的关系。检查can open通讯板是否损坏的方法就是测量终端电阻（正常阻值为118-121Ω）。

3.10 毂中控箱PCP板问题

    PCP板作为中控箱的变桨控制板，是唯一一块需要程序的PCB板，是整个变桨系统的核心。无法直接确认PCP板是否异常，在确认前面所有的通讯模块、电缆及通讯版正常后，可使用替换法进行测试。

4. 变桨通讯故障处理措施

（1）更换6751模块

（2）通过检查轮毂中控箱的通讯电缆存在接触不良，断路、短路等，必要时可更换插头；

（3）关于206U1浪涌保护器烧毁的问题，解决的办法就是更换机舱柜内的206U1浪涌保护器； 

（4）滑环插针损坏、固定不稳可以利用重新压接金针、紧固金针等方法重新固定内部的金针接头，一定要保证压接、安装工艺，才能从根本上解决这个问题；

（5）对于滑环内部受污染的问题，解决办法是定期对滑环内部进行检查，及时清理内部的灰尘、金属磨屑等，保证滑环环形轨道的清洁；

（6）更换滑环厂家（北京恒瑞更换为四川汉威），更换滑环厂家后的风机，问题得到明显改善；

（7）定期、仔细检查滑环到轮毂的Profibus线，发现有磨损、露铜现象时，及时更换Profibus通讯线。

（8）通讯线接地问题，增加通讯线单独接地，把通信线多点接地，动力接地线与信号接地线分开，防止动力电缆的干扰信号窜入信号电缆；

（9）更换轮毂中控箱can open通讯板

（10）更换轮毂中控箱PCP板

5 结束语

通过对风机变桨通讯整改,新疆托克逊小草湖风电一场风电机组因变桨通讯故障引起停机时间会大大的减少，风电场风机报变桨通讯机组可利用率可大幅提升，减少电量损失，提高了风场的发电量和经济效益。

参考文献：

[1] 肖秀，王镔编，《MY1.5风力发电机组电气维护手册》.2012版。

[2] 任清晨编,《风力发电机组安装•运行•维护》.北方工业出版社.2014.1。

[3]《风力发电场检修维护与运行导则汇编》.中国华能集团公司著.2014.6.1。

[4]《REE1.5MW变桨系统用户手册》.天津瑞能电气有限公司著.2011年版。