变桨系统超级电容组维护说明北京华电天仁电力控制技术有限公司
目录
1、变桨系统后备电源结构及功能 (1)
2、影响超级电容组寿命因素 (1)
3、TR-1.5G变桨系统超级电容性能检测 (2)
附录1 (6)
附录2 (7)
1、变桨系统后备电源结构及功能
变桨系统每个轴箱后备电源由4个超级电容模组串联组成，单个超级电容模组额定电压16VDC，容量500F，串联总电压为60VDC。
后备电源是整个系统非常重要的部分，主要实现低电压穿越功能，主电源失去时，完成紧急顺桨功能。
16 V 系列储能模组均为自成体系的储能设备，由 6块独立的超级电容单体构成。
可以通过串联获得更高的工作电压，而并联则可实现更高的储能容量，还可以采用串联/并联的组合构造来同时提高电压和储能容量。
电压管理电路的作用是在可能造成破坏的过压状态下保护每块单体，使之能够正常工作。
模组均采
用高强度的挤压成型铝质外壳进行封装，此外壳是一种密封的防水设备（符合IEC 529 – IP65 标准）。
2、影响超级电容组寿命因素
影响超级电容寿命的因素包括：电容电压及工作温度。
1）实验测试：取八组单体电容，分别维持在不同温度及不同电压条件下，测量其容值和内阻变化，判断超级电容寿命。
①实验环境
②超级电容容值变化曲线
③测试结果：
2）根据风场环境预估计算变桨超级电容寿命
超级电容寿命受电容单体电压及工作温度影响，以超级电容性能检测结果为依据。
3、TR-1.5G变桨系统超级电容性能检测
1）检查变桨轴箱内环境，确保柜内无水，油污和灰尘等，若存在异物清理干净并风干水分残留。
2）检查电容模组机械安装部件，确保所有连接牢靠。
3）检查电容模组外观，若存在漏液现象建议更换电容模组（4组）。
4）电容模组充满电后，需要进行放电测试，以检测电容模组容量，目前提供2种方法供选择：
①使用专业仪器测量电容模组内阻及容值。
当容值减小20%、内阻增加100%建议更换。
②桨叶带载放电测试，在主电源失电的情况下，桨叶由后备电源驱动自零度
转动到安全位置，记录电压跌幅。
电容电压跌幅与容值、电容内阻及负载大小有关（温度及电容老化影响电容内阻和容值，电机齿轮箱润滑及风况影响负载）。
由于现场条件限制，无法定量分析相关数据。
但是，超级电容储存能量与容值和电压的平方成线性关系，根据这一原理，经过计算可得到一限值，当电容完成一次顺桨试验后，电容跌落不超过这个值，此时电容存储的能量还能顺桨一次，这样足以保证风机安全，即证明后备电源是可靠的。
经过计算，这一限值为46V。
如果现场电容顺桨试验电容跌落在46V以上或46V
左右时，后备电源都是可靠的。
如果跌落在45V以下，请上报所属中心并与华电天仁联系，我方会进一步分析检查后备电源状况。
（伺服工作截止电压按照30VDC计算，实际要比30VDC低）
目前TR-1.5G变桨系统没有远程测试电容顺桨功能，后期变桨系统会提供此功能，需与主控配合使用。
在没有远程测试功能前，为保证风机安全，我公司建议以下测试电容顺桨方案：
安全前提：风速不超过5m/s，同一时刻必须保证另外两个桨叶在安全位置。
测试内容：在桨叶处于89°位置时，手动开桨至-2°位置，断开充电器交流供电1F2（前100套变桨系统需要断开1F2 、1F3），将手动旋钮拨回自动模式，依靠电容供电支持桨叶顺回89°，在整个过程中对电容电压进行检测观察。
测试工具：万用表
操作步骤：
①记录当前风况及环境温度。
②打开箱盖，将系统手动旋钮6S1拨到手动模式；
③通过正反转旋钮6S2进行开桨操作，桨叶以2°/s的速度打开，到-2°时自动停止；
④桨叶停止转动后，记录电容电压(测量位置：2F2的2端和2X1-19两点)，并保证电容电压在59.5V以上，之后断开空开1F2。
（针对前100套变桨系统，有两个电源管理模块，如果测量电容电压稳定的处于56V-59.4V，可在保证安全的前提下，利用正反转旋钮6S2进行令电机进行小范围转动，待电容电压跌至56V以下，重新充电至59.5V以上之后，再断开空开1F2、1F3）；
⑤将手动旋钮6S1拨回自动模式，桨叶将自动顺桨回到89°；
⑥当桨叶停止转动后，再次记录电容电压；
⑦记录完毕，恢复系统，闭合1F2、1F3。
注意事项：
①进入轮毂前必须锁好叶轮锁，保证液压站压力在95bar以上；
②三个桨叶逐一进行测试，对任一桨叶进行开桨时，必须保证其余两个桨叶处于安全位置；
③在测试过程中，注意观察电容电压在顺桨过程中是否存在瞬间跌落的现象；测试完毕后，观察7A1模块上第4 、5盏DI指示灯是否点亮，超级电容电压能否重回60V左右，并确定手动旋钮6S1处于自动模式，一切恢复后盖好箱盖。
④实验过程中电容电压的跌幅与当时的风况，变桨减速箱润滑和环境温度有关，当电容电压跌幅超过15V时，请上报所属中心并与华电天仁联系，检查后备电源状况。
测试周期：
对于风场正常运行的系统，建议超级电容测试时间如下（时间起始点按照变桨系统出厂日期开始计算）
1、3年以内，6个月测试一次。
2、4-7年，3个月测试一次。
3、8年建议更换。
附录1
超级电容技术参数
容值：500F；额定电压：16.2V
ESR：2.4 mΩ
工作温度：-40°C 至+65°C
存储温度：-40°C 至+70°C
尺寸：418mm*68mm*179mm
附录2
①电容更换
更换前确认轴箱内电容以及新电容均处于没电状态，按照拆装手册要求进行更换。
②电容维护
在从系统中取出模组、拆除线缆或进行任何其他处理工作之前，请确保储能模组已经通过安全的方式完全放电。
如果处理不当，储存的电能和电压水平可能有致命的危险。
维护工作应当仅由受过培训的人员在模组放电完毕后执行拆除包装和处理
Maxwell 超级电容模组经过专门设计，可以实现多年无故障运行。
为了避免模组损坏，需要采用妥善的处理方法。
您在处理方面应当特别注意遵循以下注意事项：
a)模组在从装运容器中取出后不得堆叠摆放。
b)切勿让模组掉落。
掉落后可能会发生从外部无法观察到的内部损坏。
c)不得踩踏模组。
d)保护 PCBA 盖以免其受到撞击。
如果 PCBA 盖发生损坏，请联系
Maxwell 以获得有关如何更换的说明。
e)不要使用锤子之类的工具取下安装螺栓或端子螺栓。
这可能导致严
重损坏。
