摘要：风力发电是将风能的动能转化为电能的发电形式。我国风能资源丰富，风能作为清洁可再生能源，利用风能发电，非常符合发展新能源和节能减排的政策号召。在风力发电系统中，电气设备是保证发电平稳运行的重要保证。但由于风力发电环境的特殊性，会对电力设备的运行产生一定的影响。一旦电气设备发生故障，将直接影响风力发电运行的安全稳定。所以需要对风电电气运行中的常见故障进行分析，找出问题的原因，然后有针对性的制定应对措施，最大程度的降低电气设备的故障率，确保风力发电的安全稳定运行。
关键词：风电电气工程；风力发电；再生能源；自动化
导言：近年来，风电装机容量快速增长，如雨后春笋般改变了荒野的面貌，为人类源源不断的提供绿色能源。新风电场投产2~5年后，风电机组设备相继完成质保，风电机组需要风电场自己组织的检修队伍来完成今后的检修工作。
在风电场组建检修队伍开始，往往不乏刚从学校走向岗位的毕业生，没有见过风电设备，同时更不具备对设备的检修经验。如何快速在3个月的实习期内完成对新员工的安全和检修技能培训，使其短时间内具备分析故障、处理故障的能力，是摆在检修部门面前的一道难题。由于新机组运行较稳定，故障率较低，除了在实习期内由师傅带徒弟上机维护外，基本没有更好的办法让新员工快速积累检修经验。
因此，为了解决这一问题，维修部门经常编制自己的指导手册或故障排除手册，主管也需要总结自己维修经验的精髓，从理论上对新员工进行灌输。但光靠文字和图片是不够的。以提高新员工的实际操作水平，笔者认为在保证安全的情况下，设置一些故障让新员工进行实际操作，是十分有必要的，并且，应将设备检修过程条理化，通过培训可以检验新员工对设备理解程度和操作安全意识。本文主要从控制系统、电气系统阐述给新员工进行故障分析和实际操作培训的一些思路，使其建立对设备功能的系统认识和检修操作能力。
1风电工程项目管理基本理论
1.1风电工程项目管理的基本概念
目前风电工程是可再生能源中最有潜力的工程项目，为实现经济社会可持续发展，各国关注风电工程领域的发展，我国政府对风电工程十分重视，随着技术的不断进步，风电工程项目日益大型化，对风电机组的性能要求不断提高，风电工程项目内容包括场址选择，编制可行性研究报告，进行项目前期准备，施工管理等，工程竣工验收等。
风电产业是我国的朝阳产业。风电工程建设的技术创新和实践经验还不够成熟。风电工程具有绿色环保、造价高、前期工作重要等特点。我国风电产业发展相对较晚，风电项目建设管理人才十分匮乏。风力发电效率高度依赖自然资源。准确的风能评估将大大降低项目的风险。
1.2风电工程项目管理内涵
工程项目管理是50年代后期发展的计划管理方法，管理范围涉及从项目策划，实施到项目终止。工程项目管理是将管理对象作为系统，通过一定的组织管理方式，使系统能够正常运行。我国风电场建设的制约因素是投资过高，风电场建设投资高根本原因是风电项目缺乏建设经验，风电工程不参加竞价，降低建设投资外部压力不足，国产机组批量小。
随着市场经济的发展，我国工程建设项目总体规模不断扩大。传统工程管理模式不能满足工程实际需求，一些项目管理公司承担整个工程的全过程管理。国外发达国家，专业化的项目管理服务业成熟，工程企业可承担全方位的转移技术服务，国内建设全过程项目管理服务质量与发达国家相比存在很大差距，缺乏能够提供专业咨询的企业。
风电项目管理策划的全过程包括项目管理的总体目标和各阶段的具体目标，确定项目管理的总体和分阶段组织形式，制定项目管理控制手段。风电项目全过程项目管理策划是项目管理方案的设计，其目的是帮助业主实现进度、投资、质量、安全和环境的控制。保质保量，在风电项目计划投资范围内，安全平稳、无污染竣工。风电项目管理规划的全过程应遵循适应性、可行性、科学性和创新性的原则。
1.3风电工程项目全过程管理
风电工程前期项目管理策划主要任务是确立风电工程项目目标，对于风电工程项目进行详细的技术经济论证，使风电项目监理在可靠的基础上。风电工程前期项目管理包括决策分析阶段，风电工程设计及施工准备阶段，前期的科学管理是风电工程项目后续工程顺利进行的基础。
风电工程实施阶段管理工作分为风电施工阶段与工程验收阶段，施工阶段管理工作主要包括施工准备工作，工程质量管理，工程安全管理，施工现场管理与工程合同管理。风电工程施工阶段的管理是要高效实现项目目标，项目管理承包商组织参与各方工程的管理工作，通过施工监理对风电工程全过程实施质量控制，投资控制，信息管理与工程协调管理。
风电工程项目运营维护阶段管理包括运行管理，技术改造，客户意见等。风电工程验收移交阶段应组织建立由项目管理部，施工单位代表组成项目运营保驾小组，制定相应的项目运营维护方案，确保运营保修期间问题得到及时有效处理。
风电工程项目竣工一脚后，进入经营还贷期，业主单位应在合同期规定内全部还清银行贷款。考虑风电项目运营初期生产能力，业主单位应制定科学合理的经营还贷方案。做好工程项目还贷工作应注意调整债务结构，增强还贷意识。
项目后评价是在项目建成投产后进行的。通过对项目前期预期情况的分析，比较实际情况与预期目标的偏差，提出了技术和实际工作中可行的措施。通过对风电项目的后评价，总结项目管理经验。后评价是一项复杂的系统工程。风电项目后评价可以提高建设项目的决策水平，增强评价者的责任感。后评价反馈信息能及时纠正未来决策中的问题。项目后评价可以为风电项目投资计划提供实践依据。
2风电电气运行中的常见故障
2.1风力发电中发电机的常见故障
发电机作为风力发电系统的核心部件，是能量转换的枢纽，其运行稳定性至关重要。发电机常见故障主要有叶片故障、变流器故障和保护故障。风力通过发电机叶片的旋转转化为机械能。由于叶片长期处于高速旋转状态，会造成叶片磨损和老化，影响叶片运行的稳定性。交流器在运行过程中，经常会出现局部高温、电磁干扰以及灰尘淤积等现象，进而导致交流器出现过热、过电流以及过电压等现象，在超负荷运行的情况下还会出现击穿和烧毁等故障，直接影响到发电机运行的安全性。在发电机组长期处于超负荷运行的状态下，如果没有采取相应的保护措施，就会因为构件磨损严重而出现断裂现象，发电机无法正常运行。
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2.2风电电气设备中齿轮箱常见故障
齿轮箱的主要功能是将风轮风力作用下产生的动力传递给发电机，起到增速的作用。现阶段，我国风力发电中，齿轮箱故障已经占据风机故障的40%，主要故障类型有齿面磨损、胶合、点蚀、断齿、轴承损坏以及渗漏油等。齿轮箱各部件的失效主要是由于长期高速旋转状态下的磨损引起的。在重负荷、交变负荷、高温、润滑不良等状态下，会发生胶合和轴承损坏。一旦超过部件材料的疲劳极限，就会出现点蚀。齿轮箱密封松动、磨损而漏油，会影响齿轮、轴承等部件的润滑效果，增加零件间的摩擦，降低零件的使用寿命。
2.3风电场集电线路常见故障
集电线路是风力发电系统中重要的电气设备，其运行的稳定性直接关系到风机的可利用率和发电量。由于受到风电场恶劣的自然环境的影响，会对集电线路的安全产生极大的隐患。集电线路故障的主要原因是设计、施工和投产后的维护。风电场设计和设备选型考虑不足是电气隐患发生的关键因素。风电场建设初期，如果设计单位不充分了解风电场的地理环境及后续特点，在设备选型上会有一定偏差，风电线路投运后，将出现塔架抗风性差、风机、变压器运行故障、分接开关烧损等问题，直接威胁风电运行的安全。如果施工质量不好，投产后会发生设备跳闸、塔体倒转、断开等情况。设备投运后，由于维护和故障排除不力，在恶劣的自然环境下，集电线路中的电气设备会发生严重故障。
3风电电气工程自动化中问题的解决措施
针对风电电气工程自动化过程中存在的主要问题，笔者认为可从以下几方面进行有效的解决和完善：
3.1加强风电机组的检修和日常维护
针对风电机组运行过程中出现的故障问题，除了进行故障检修之外，最重要的是加强风电机组的定期检修和日常维护工作，以最大限度降低风电机组的故障发生率。
第一，定期检修。通过对风机的日常维护和定期维护，及时发现和排除风机故障，有效提高整个风机的运行效率。因此，在日常和定期维护过程中，风电机组的电气设备，特别是易发生故障的部件，应进行维护，确保其处于良好的运行状态。
第二，日常维护。在风电机组的日常维护中，经常会出现一些故障需要马上进行现场排除。排除之后进行必要的维护，如：安全平台和梯子的螺栓是否存在松动的情况，控制监控柜的内部是否存在烧焦的现象，发电机的电缆是否出现偏移，夹板是否出现松动，轴承是否存在异常响动等。并在此基础上，结合日常检修的结果，采用有针对性的维护方法，加强日常维护。
3.2脱网的有效解决措施
根据引发风电电气工程自动化出现脱网的原因，应做到以下几点：
第一，确保风电机组具有良好的低电压穿越能力。根据国家能源局有关规定，风电场必须进行低压穿越能力的现场检测，并向调度机构提交合格的检测报告；已并网但尚未进行低压穿越能力的风电场检测，应该尽快完成。
第二，不断提高风电场动态无功补偿装置的性能，以有效确保风电场的容量、配置与相应速率相互满足。
为了有效预防脱网现象，风电场应对其无功补偿装置的相关配置、性能等进行详细的检查，对于无功调节能力不满足要求的应及时进行整改。并根据无功分层区的平衡原则，对装置的最大容性、感性无功容量进行专门的分析，保证动态调节的相应时间控制在30s以下。
第三，全面提升风电机组对电网的适应性。
对风电机组中的主控定值、电压保护等各项数据进行详细的研究，对于风电场中的升压变压器、箱式变压器的分接头位置进一步进行优化和调整，使得二者能够最大限度的配合。
第四，完善风电场汇集系统中小电流接地系统。
对目前风电场汇集系统中小电流接地系统加强研究，对其35KV和10KV的小电流接地系统进一步进行改造和完善，以实现风险常的汇集线发生单相故障的时候，能够快速切除，从而有效避免故障的进一步扩大。
结束语
综上所述，随着风资源的进一步开发，以及风电机组的大规模运行。受诸多因素影响，风电电气工程自动化过程中暴露出的问题日益增多，严重影响了风电的安全性和经济性。在这种情况下，必须采取有效措施解决暴露出的问题，有效减少风电电气工程自动化过程中故障的发生，进而有效提高整个电力系统的运行效率，保证社会生产的正常用电最大限度地提高人们的生活水平。
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论文作者:任秀龙,田冉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/6
标签：风电论文; 故障论文; 项目管理论文; 机组论文; 工程论文; 项目论文; 风电场论文; 《基层建设》2019年第25期论文;