基于Vestas-V52风机变频器的解析

2016年第3卷增刊1 2016 Vol.3 Supp.1南方能源建设SOUTHERN ENERGY CONSTRUCTION勘测设计Survey &DesignD O I：10. 16516/j.gedi.issn2095-8676. 2016. S i.016V52-850型风机在南方山地风电场的典型故障分析及处理任伟，徐建军，张鉴培，李红标(中广核风力发电有限公司华南分公司，深圳518CB1)摘要：深入分析了V E S T A S公司生产的V52-850型风机在南方山地风电场运行过程中出现的典型故障原因，提出了故障处理方法及改进措施。

对安装V52-850型风机及相近机型的风电场的运行维护及故障处理具有一定的借鉴意义。

关键词：V52-850型风机；故障分析；故障处理；改进措施中图分类号：TM614 文献标志码：A文章编号：2095-8676(2016)S1-0073-04Typical Fault Analysis and Treatment of V52-850 Type Fan for theWind Farm in the Southern Mountain RegionREN W ei, X U Jianjun, ZHA N G Jianpei, LI Hongbiao(C G N W ind Pow er C o.，L t d.，Southern China branch, Shenzhen 518031，China)A bstract：In this p aper, the typical failure causes of the type V52-850 fan produced by VESTAS in the southern m ountain wind farm are analyzed, At the same tim e, the m ethod and the im provem ent m easures are put forward. The operation m aintenance and fault treatm ent of the wind farm in the installation of the V52-850 type fan and sim ilar m odels are of certain reference significance.Key w ords：V52-850 type fa n；fault analysis；fault handling；im provem ent m easuntresas中广核风电公司华南分公司目前投运风电场六 个，其中三个风电场安装VESTAS公司生产的V52-850型风机，安装台数291台，投产时间分别 从2010年至2013年不等，全部属于典型的南方山 地风电场，山地高度从海拨600 m到1 250 m,地 形、地势复杂，风况变化剧烈且局部小气候现象严 重，同时均属于台风及雷暴多发区，对风机的设 计、运行均是一个严竣考验。

基于Vestas-V52风机变频器的解析摘要:近年来，风电已成为商业化的产业，有能力成为主流电源之一。

风机的研发已经成为风力发电的关键技术，而作为风力发电的核心技术之一的风机变频技术的研究更是关键。

风力发电变频器（VCS）主要有整流（交流变直流），D-C连线、滤波、逆变（直流变交流）、驱动单元、检测单元、控制单元、过压保护单元等组成。

关键词：变频器（VCS）整流D-C连线滤波逆变Based on Vestas-V52 fan of frequency converterLiuyang—guang（Datang Renewable Test and Research Institute,Beijing 100068,China）Abstract：In recent years, wind power has become commercialized industry, have the ability to become one of mainstream power. Fan development has become the key technology of wind power, and as one of the core of wind power technology of frequency conversion technology research is fan is key. Wind power converter (VCS) mainly rectifier (ac variable dc), D - C attachment, filtering, inverter (dc variable exchange), drive unit, testing unit, control unit, over-voltage protection unit etc.Keywords: converter (VCS) rectifier D - C attachment filtering inverter0引言近些年，我国越来越重视对可再生能源的开发和利用，特别是对交流励磁变速恒频风力发电技术的重视，而变频技术又是其中的关键技术。

【风电整机商大比拼】Vestas与GE的功率提升方案丹麦风能咨询公司MAKE咨询在近日公布的《全球风机运维报告2014》中预测，未来6年，国际风机运维市场将按照10%的年均增长率增长。

虽然欧洲仍将是风电运维的最大市场，但亚太地区风机安装量增速很快，会成为未来10年风机运维业务增长的主要地区。

同时，MAKE咨询指出，虽然全球风电运维市场的体量正在扩大，但从事这个行业公司的收入和盈利能力差异却很大。

面对竞争，一家公司想在风电运维市场竞争中胜出，必须在定期运维、远程监控、技术支持、备件供应、组件升级等服务方面有过人的能力。

一般来说，前期的工作，如定期维护的盈利空间都不大，而后期的服务，如组件升级往往是盈利空间很大的业务。

有计划的运维服务市场逐渐成形，在全球范围内，新的服务供应商正大批涌现。

许多大型风电开发商已经组建了自己的风电运维队伍，他们所采取的方式往往是培养内部的服务部门或者是直接收购独立的服务提供商。

这些风电开发商自有的风电运维队伍在技术和经验方面可以给独立的风电运维服务商提供压力和动力，也会敦促设备制造商不断优化自己的设备和服务。

全球范围内，风机制造商也正在追逐风电运维市场的机会，并正在积极寻求风机出保质期后的服务协议。

风机制造商们的竞争优势在于，他们拥有先进的风力机知识，专有的升级服务和独家的备件，这也成了他们推销自己售后服务的王牌。

为了提升已有机组的发电功率，各个整机商纷纷推出相应的产品服务，下面分别简单介绍下Vestas和GE的两种不同的功率提升方案：V estas PowerPlus™技术Vestas PowerPlus™ 由三项具体措施组成:功率升级》Power Uprate (V82-1.65 MW, V90-1.8 MW and V100-1.8 MW);扩展切出风速》Extended Cut Out (V90-3.0 MW, V100-1.8/2.0 MW);气动升级》Aerodynamic Upgrades (V82-1.65 MW).升级解决方案帮助优化现有风电机组，增加客户风机产能达到5%的比例。

一、V52风机齿轮箱离线过滤的作用？为什么40摄氏度以上启动？1、离线滤芯是独立于齿轮箱系统外的单独过滤装置，当风机运行时，离线滤芯对齿轮油进行过滤，减少齿轮油杂质，增加齿轮箱齿轮寿命。

2、由于离线滤芯精度较高（10um），齿轮油在低温情况下不具有良好的流动性，会造成滤芯堵塞，所以齿轮油40度以后，风机系统启动离线过滤。

二、简述V52风机变桨控制相对于其他风机的优点1、采用尖端科技的最佳转速系统和最佳功率控制系统，提高有功功率高达10%2、使用单液压缸拖动3片桨叶，变桨同步率高。

3、液压缸机构安装在轮毂里，检修方便4、控制系统较为全面，分别满足急停、暂停、运行3个状态下的运行模式。

三、按下急停按钮时，风机有哪些反应？当按下急停按钮时，紧急停机被激活。

此时桨叶变桨，刹车制动，这样风机将停机。

同时，全部电动机都将停机，所有的运动部件都停下来。

但灯管和控制柜仍有电力供应。

五、定检时，检查发电机都有哪些项目?11、检查发电机及轴承声音,应该是均匀的转动声音,没有异音.2、轴承的温度在规定的范围内,应小于80度.3、定子绕组的温度在规定的范围内,应小于130度.转子小于150度.4、电刷的长度不小于22MM.电刷不打火,滑环颜色正常.5、发电机的振动值≤1.8mm/s.地脚螺丝不松动.6、发电机接线盒内无异味.7、检查发电机地脚上的橡胶元件与金属部分间是否有铁锈或裂纹。

六.简述V52服务模式下与用户模式的不同。

1、服务模式下可以访问风机重要参数，可以修改风机运行状态。

2、服务模式下自动偏航停止。

3、服务模式下，风机辅助接触器自动监控将取消，但并网接触器继续监视。

4、服务模式下，风机不会自动检测变桨同步率。

七.V52风机如何监测刹车运行状态？V52风机系统通过压力开关完成对刹车状态的检测。

S208作为刹车系统压力开关放置在刹车回路中，当刹车激活时，刹车回路压力增加，当S208开关压力到达10±2bar时，传感器状态改变，1。

AAlarm low oil lubrication flow润滑油压低警告A.control 10:00v p.vel:控制电压10：00v,真实速度Automatic reestablish ok自动从新建立Asym vcltL2:452v(others):398v三相电压不平衡L2：452v 其他395V Automatic reestablish failed自动从新启动失败Alarm log reestablished报警记录从新建立A.CTRL 10:00v pvel:0.0s叶片变浆时控制电压与变浆角度不同Ambient temperature low -21℃环境温度低-21℃CCont=zfeed back r.failed:0K502不能打开,k502的反馈被动Ct 3220 initial error pos:10Ct 3220在pos.10初始化错误Cannot synchronize 445 RPM,st 0445转与发电机转速不匹配Can not synchronize 1167 RPM1167转与发电机转速不匹配Chock sensor trigged!1008.6RPM栔形传感器触发了Cont=0 feed back r.failed:0K500不能打开DDc overvoltage 869v变频直流电压高(标准800v)EExtr low voltage l1 326v外部一相电压低Error on all wind sensors风速仪故障Extreme yawerror 15.8m/s 45.2℃在15.8m/s偏航过量超过45.2℃Emergency circuit open紧急回路打开Emerg→stop,emc not conn紧急回路不能打开Exex low valtage l1 109vL1相低电压109vError yawcontrol:30000(0)偏航控制错误30000→不能顺时针(30010:不能逆时针) External 24v power supply外部的24v电压没有供给Exte RPM guard 1639 RPM so外部超速保护1639转Error temp sensor R402 205度R402温度传感器故障External RPM guard,1181RPM外部转速保护1181转Emery→stop emc not急停按钮打开Exthigh rotorliv phase:2外部超高转速第二相Ext high cur gridinv l2电网l2高电流Error 102 acknowladged manual手动过失操作102External 24v power supply eg外部24v电压没供给FFeed back=1 brake刹车反馈为主动(闭合)Feed back=1 yawing cw 0顺时针偏航反馈为1(开启)Feed back=1;hydrdnlicmotor液压电机反馈为主动(闭合)Feed back=0;naceue gan s307机舱风扇反馈为被动(开启)Freguency error 1:55.40+jz频率错误GGen.RPM:7524RPM,opst<run发电机转速7524转,状态为运行Grirlinv hw error l1电网侧变频板硬件故障HHigh temp vcs system 59度变频vcs系统温度为59℃High curr gen 0 l1:90A发电机l1相高电流High temp rotor lnv l2 70度发电机转子的l2相高温High temp grid lnv,l1 80度电网l1相高温80度Hydr temp perature high 66度液压油温度高High temp gear bearing1:91度齿轮箱轴承温度高High windspeed 25.2m/s高风速25.2m/sHigh remp erature gen1:136度发电机高温136度High temp vcp board 64度Vcp板的温度为64度High hydr pressure 249.0 bar液压站压力高(压力标准180-200) High gear temp perature:81度齿轮温度高High temp perature break disk刹车温度高Heating naceue and gear oil加热机舱和齿轮油Hydr oil temp too low液压油温度低Heating slipring (H=0/ph=1)0加热滑环IInvaid dats vs id:1风俗传感仪传送无效信号LLow gear temp:0 -0.3度齿轮油温度低-0.3度Low working pressure:129.2 bar低工作压力129.2bar,液压站压力不够Low processor temp in top顶部控制器低温Leak current 32A漏电流32ALnvalid turbine ld-number无效的风机ld号(ld号→风机编号) Low gear oil level齿轮油低油位Low oil-level hydraulic液压油位低Low batty ct3601 nacelle电3601电压电压不够Low batty ct291291的电池电压不够Item 23 updaterd by user 023被某人自动更新Low gear oil pressure齿轮油压力低Low oil level,1546RPM/51齿轮油温低,1546RPM/51℃MMax time hudy pumping 60 sec打压超时,超过60sMax auto yaw time 1000 sec最大自动偏航时间1000sMax rotor RPM:32.0 RPM叶轮超速Max run time without oil condi旁路滤芯运行超时Nmunication with vcpM和vcp没有通讯(vcpm微处理器) No communication with top和上面没有通讯No yawwpulscs 300l0,900s没有偏航脉冲New service state 2,2新的服务模式OOvp active vdc 972v state 0Ovp激活972v(ovp过电压保护) PPitch A ret:20.4? act:90变浆角度20.4℃,真实值90℃Pich too low:50.0?<80.0变速太慢50<80(80为标准) Phase l:2 failureL2相有错误Pitch A pos:29.87 vel:320.4?s变速位置29.87℃速度320.4℃/s Press,drop hydr figter 205度液压站滤芯达到205℃Pause over rcs远程复位Pause pressed on keyboard服务模式下按pause键,暂停RRotor:29.4RPM,gen:0.0RPM发电机的转速为0,风轮的转速29.4 Remote reboot远控从新启动Rotor inv hw error l2转子侧变频板有故障(l2相)Rcs disconnected dut to 0远控断开连接Rcs reconnected远控尝试连接Remote service panel taken 01远控的服务模式已经启动Remote service panel gree 0 0远控的服务模式启动结束SSafety – pressostst brake稳压器安全刹车Slip 23 above limits 2Start auto-outyawing lcw自动偏航顺时针转Stop auto-outyawing自动偏航停止Slipring temp too low启动温度太低TToo many auto-restavts:10自动启动次数太多,10次Timeout generator reconnecting发电机连接超时Telegram lost during xmission数据在传送中丢失Too many arcnet recong 10Ct3614arcnet的从新设置次数为10 Thermo error ext gen.fan F3491过载保护F3491的错误Trip Q8 feedback error反馈错误Q8被触发Top ct3220 missing(pos:10)顶部控制模块ct3320的(pos10)故障Thermo error gearoil cooler F410齿轮油冷却器的过载保护错误Thermo error hudraulicmotor液压油泵过载的保护错误Tow.acc X,alarm:0.38m/s^2.塔筒加速计(防震作用)警告0.38m/? Thermo error lnt vcs fan F546过载保护F546错误Timeout/checksum err vs.id:1风速仪检查Timeout comm.tower acc与顶部数据连接超时Thermistor fail oil condition齿轮油样温度接触器报故障Tow accX.warn:0.42m/s^2塔筒切速器每秒0.42m(晃动剧烈) Telegram lost during reception数据丢失Thermoerror naceue fan F307机舱风扇热F307保护故障UUs error ,turbine paused风速仪故障,风机暂停VVcpm state gueue overfiow维斯塔斯变频系统序列溢出Vdf data lost code 50,0Vdf数据的代码丢失Vcs low water level冷却水位置低Vaire block temp low (pause)阀块温度低WWatch dog was not trigged看门狗没有触发Warn low oil lubrication flow润滑油位低Warn difg press rough filter不同的滤芯操作压力(滤芯已坏) Warning loy reestablished警报记录从新复位(启动)Ws,invalid data:0无效警报数据为0YYawing manually stopped手动偏航停止。

一、V52风机齿轮箱离线过滤的作用？为什么40摄氏度以上启动？1、离线滤芯是独立于齿轮箱系统外的单独过滤装置，当风机运行时，离线滤芯对齿轮油进行过滤，减少齿轮油杂质，增加齿轮箱齿轮寿命。

2、由于离线滤芯精度较高（10um），齿轮油在低温情况下不具有良好的流动性，会造成滤芯堵塞，所以齿轮油40度以后，风机系统启动离线过滤。

二、简述V52风机变桨控制相对于其他风机的优点1、采用尖端科技的最佳转速系统和最佳功率控制系统，提高有功功率高达10%2、使用单液压缸拖动3片桨叶，变桨同步率高。

3、液压缸机构安装在轮毂里，检修方便4、控制系统较为全面，分别满足急停、暂停、运行3个状态下的运行模式。

三、简述更换制动块的步骤。

1、按“PAUSE” 键。

2、锁住风轮。

3、按“EMERGENCY STOP”键。

4、打开液压单元上全部三个针阀（位置1 的V8、位置2 的V31和位置2 的V10）5、按下刹车夹具背后的活塞。

6、更换制动块。

7、关闭液压单元上全部三个针阀。

8、复位故障“打开紧急回路”并且让液压泵建压。

9、按“EMERGENCY STOP”并且用肉眼检查刹车功能。

10、如果一切工作都正确的话，复位故障“打开紧急回路”，液压泵再次建压并且松开刹车。

四、按下急停按钮时，风机有哪些反应？当按下急停按钮时，紧急停机被激活。

此时桨叶变桨，刹车制动，这样风机将停机。

同时，全部电动机都将停机，所有的运动部件都停下来。

但灯管和控制柜仍有电力供应。

五、定检时，检查发电机都有哪些项目?1、检查发电机及轴承声音,应该是均匀的转动声音,没有异音.2、轴承的温度在规定的范围内,应小于80度.3、定子绕组的温度在规定的范围内,应小于130度.转子小于150度.4、电刷的长度不小于22MM.电刷不打火,滑环颜色正常.5、发电机的振动值≤1.8mm/s.地脚螺丝不松动.16、发电机接线盒内无异味.7、检查发电机地脚上的橡胶元件与金属部分间是否有铁锈或裂纹。

1 引言谐波问题一直是电力系统较为关注的电能质量问题, 新型的变速风力发电机组由于采用了大容量的电力电子设备, 在向电网送出有功功率的同时还会将一定量的谐波注入电网。

评估和分析风电机组向公共连接点注入的谐波电流, 以及估算电网中主要母线的谐波影响是十分必要的。

2 谐波的概念谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量。

一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。

2.1 谐波的产生在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致，如电力电子原件、开关电源及电容器组等。

当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，产生谐波。

其与基波电流相叠加，使原有波形畸变，形成非正弦电流，对电能质量产生影响。

在供电网络阻抗下这样的非正弦曲线电流导致一个非正弦曲线的电压降。

在供电网络阻抗下产生谐波电压的振幅等于相应谐波电流和对应于该电流频率的供电网络阻抗Z 的乘积。

次数越高，谐波分量的振幅越低，能量越小。

2.2 谐波的危害Ⅰ.降低变压器、断路器、电缆等的系统容量；Ⅱ.加速设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备；Ⅲ.危害生产安全与稳定，使设备产生误动作；Ⅳ.浪费电能等。

在风力发电方面，由于现阶段使用的风力发电机多为双馈异步发电机，其转子侧由变频系统提供励磁电流。

变频系统对谐波干扰十分敏感，如系统谐波过大，极易发生设备损坏，对风力发电机自身运行产生危害。

同时，由于谐波的并网，可能使变电所保护原件误动作，可能导致大面积变电设备跳闸，严重影响发电公司的运行。

2.3 谐波的分类谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角，但其频率都是基波的整数倍。

根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波 的正弦波分量。

根据谐波频率的不同，可以分为奇次谐波和偶次谐波，一般讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。

Vestas风力发电机运行报告及现状第一篇：Vestas 风力发电机运行报告及现状【转】Vestas 风力发电机运行报告（一）(2009-04-20 14:22:25)标签：风力发电机垂直轴水平轴 vestas 故障杂谈1998年12月苍南风电场二期工程15台V一42 600kW风电机全部安装完毕并投入了正式运行。

从运行至今，除电网停电影响，可利用率达到了98．7。

以下结合四年的运行情况，从主要故障及技改情况两方面对Vestas风电机运行情况作简单介绍：主要故障情况我场根据四年的运行情况将出现过的故障进行了详细的分类，详见附表(注：表中各列只列出所属系统中发生过故障的配件)，从表中可以看出影响风电机运行的主要故障有：(1)RCC故障RCC也称转子电流控制器，其主要功能是通过IGBT(绝缘栅双极晶体管)通过由RCC controllergen根据给定的参考电流通过IGBT drive发送不同脉冲宽度的驱动信号驱动IGBT切除或切人转子外部电阻，控制转子电流达到增大滑差的目的。

四年运行中，苍南风电场共计更换了14个RCC。

RCC的故障有温度故障、IVCE故障、功率出错等。

由于故障率高、价格贵(接近万欧元)，同时自己又没有维修能力，RCC故障是否能处理好，直接影响到风电场的经济效益。

(2)风速仪风向标故障风速仪、风向仪故障的主要原因有两个方面。

一是盐雾的侵蚀，由于风电场靠近海边，盐雾的侵蚀造成风向标、风速仪转轴老化转动不灵活，经常出现风速与功率不对应及低风速的时候不能正常启动。

二是台风的破坏，风电场在2001、2002年的两次风速超过 40米／秒以上的强台风中，大量风速仪的风杯被吹断、风向标受损坏，影响大风天气的稳发、满发。

目前主要是增加配件库存，解决这一问题。

(3)刹车片故障刹车片的问题主要是风电机经常出现刹车片过热故障。

但是我场大部分的刹车片过热故障是由于电网异常(停电、瞬时掉电压)引起的，小部分是风电机设备存在问题紧急停机造成。