摘要：风力发电是将风的动能转换为电能的发电形式，我国风能资源丰富，且风能作为一种清洁可再生能源，利用风能进行发电，非常符合我国开发新能源以及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工作顺利运行的重要保障，但是由于风力发电所处环境的特殊性，会对电气设备的运行产生一定的影响，一旦电气设备出现故障，会直接影响到风力发电运行的安全性和稳定性。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：风电电气运行；常见故障；应对措施
1风电电气系统的组成
风电场电气系统主要由三大部分组合而成，分别是发电设备、控制设备、蓄电池组。首先论述发电系统，如果依据类型进行划分的话可以分为同步发电机以及异步发电机两种类型，如果依照运行方式进行划分的话可以分为内转子类型以及外转子类型。我国风力发电场中采用最多的是同步三相永磁式交流发电机，这种类型的电机的优点可以描述为：采用直接驱动方式进行驱动、没有励磁电流消耗、具有较高的效率、重量较轻、体积不大，同时在制作工艺上相对简单、运行稳定可靠、容易实现维护管理。上述的这种类型的电机能够独立运行小型的风力发电机组，这样一来能够有效的避免因为风速变化而造成的发电机端电压不稳的现象发生，该种类型的发电机的输出电压和电流值都有一个稳定的值。电系统对配套控制系统的基本要求如下：a.整流器件的耐电压、耐电流的高限值要有充足的裕度，推荐3倍以上；b.向蓄电池充电的控制系统，以充电电流为主控元素，控制蓄电池的均充、浮充转换，以均充电流、浮充电压、充电时间作为控制条件，按蓄电池的充电、放电技术规范进行充、放电；c.向逆变器供电的控制系统应满足逆变电源所需直流电压和容量的要求；d.卸荷分流要兼容电压调控分流和防止风力机超转速加载两项控制；e.检测风力机转速、输出电压、输出电流、机组振动等状态超过限定值或允许范围时，控制系统自动给风力机加载，同时实施制动；f.应具备短路、直流电压“+”、“-”反接、蓄电池过放电、防雷击等安全保护功能。蓄电池组风能是随机性的能源，高峰和低谷落差甚大，且具有间歇性，极不稳定。为有效地利用风能必须配备蓄能装置。当前风力发电系统可选择的蓄能方式有：蓄电池蓄能、飞轮蓄能、提水蓄能、压缩空气蓄能、电解水制氢蓄能等几种。
2风电电气运行中的常见故障
2.1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。导致集电线路故障的原因主要有设计、施工和投运后的维护，风电场设计及设备选型考虑不充分是发生电气隐患的关键因素，在风电场建设初期，如果设计单位对风电场的地理环境以及其后特点没有充分的了解，设备的选型就会出现一定的偏差，在投运后就会出现线路杆塔抗风能力差，风机变压器运行故障，跌落开关烧损等故障现象，直接威胁到风电运行的安全性。
2.2风力发电中发电机的常见故障
发电机作为风力发电系统中的核心部件，是各项能量转化的枢纽，其运行的稳定性非常关键。在发电机中的常见故障主要有叶片故障、变流器故障以及保护故障等，通过发电机叶片的转动将风能转换为机械能，由于叶片长期处于高速旋转的状态，就会导致叶片磨损和老化，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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
2.3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。齿轮箱中构件的故障多数是因为长期处于高速旋转状态而导致的磨损，在重载、交变荷载、高温、润滑不佳等状态下发生胶合、轴承损坏，一旦超出构件材料的疲劳极限，还会发生点蚀。由于齿轮箱密封不严以及磨损等原因发生渗漏油，就会影响齿轮和轴承等部件的润滑效果，加剧配件之间的摩擦，降低零件的使用寿命。
3风电电气运行常见故障的应对措施
3.1风电场集电线路故障的应对措施
为了提高集电线路运行的安全稳定性，降低故障的发生几率，应该从设计、施工、运行维护等几个方面加强管理。首先，在风电场设计阶段，应该对施工现场的地理环境和气候特点进行详细的调查分析，通过大量的数据查证和经验，选择适宜的电气设备，保证集电线路中的电气设备符合相关的标准要求。在施工阶段，严格按照设计图纸执行，严禁私自更改施工方案，每个环节都要保证施工质量，加强施工监理。在集电线路投运后，做好维护检修工作，定期开展集电线路设备的隐患排查，制定排查维护方案和具体内容，在排查时一定要认真仔细，发现问题及时处理。尤其是在大风季节以及特殊的天气情况下，更要加大排查的力度，保证集电线路中各电气设备的可靠运行。
3.2风力发电中发电机故障的应对措施
为了确保发电机的正常运行，应该加强故障排查力度，做好各项安全保护工作。对于叶片故障，可以对叶片的厚度与弦长进行逐步递增的设计，提高叶片结构的稳定性，可有效降低叶片因为磨损和老化带来的故障。加强交流器的抗干扰设计，定期清除交流器的积灰，通过检查尽量避免交流器处于超负荷运行状态，减少超温、超压现象。加强对发电机组的保护措施，尤其是对于发电机组容量增加的情况下，应该采取多种保护措施，避免发电机组因为电磁影响和磨损等现象而发生故障。加强对发电机的故障排查，做好日常维护工作，避免事故的扩大化。
3.3齿轮箱常见故障的应对措施
通过对齿轮箱的故障研究，提前做好各项防范措施具有很强的必要性。通过调查分析，齿轮箱发生的故障多数都是可以采取合理的措施避免故障的发生。为了保证齿轮箱的正常运行，做好随机监控和定期检查工作，定期对齿轮箱的温度、清洁度、噪声、振动登记、轴承以及油液状况进行检查。检查工作可分为外观检查和仪器检测，对齿轮箱中各个部件进行全面的检查。还可安装离线式滤油装置，降低润滑油的污染程度，提高齿轮箱运行的清洁度，降低轴承疲劳和磨损概率。
4结论
总结全文，清洁的电力能源在不断的输出，风力发电场也在不断的建设当中。风电场电气在运行过程中可能会出现各种各样的故障，从而导致事故的发生。为了减少这些故障，本文就对电气运行的基本构成、常见故障类型、应对维修的方法进行分析，通过上述的叙述，希望给同行提供借鉴。
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论文作者:张文康
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/5
标签：齿轮箱论文; 故障论文; 发电机论文; 风力发电论文; 叶片论文; 电气论文; 常见故障论文; 《电力设备》2018年第22期论文;