内蒙古华电辉腾锡勒风力发电有限公司 内蒙古自治区呼和浩特 010030
一、设备情况
辉腾风电场GMS090风电机组发电机为歌美飒G52-850机型。该机组于2009年7月在歌美飒厂家完成全年定检后正式退出质保。截止目前为止已自主完成12次定检，最近一次定检为2016年8月08日进行的全年定检。外委检修单位：内蒙古恒利大型设备安装工程有限公司吊装公司。该机组发电机的型号为：INDAR，厂家为歌美飒。额定电流In=712A、S=850KVA、额定转速Rpm=1620、绝缘等级为F级、保护级别IP54，端子保护IP55。
二、故障现象
故障名称：2257定子并网主断路器热保护动作跳闸
2203定子并网主断路器打开
2212 电网电压出错
三、现场故障处理过程
10月30日11时37分此风电机组报2257定子并网主断路器热保护动作跳闸故障。
11月1日现场检修人员检查变频系统并测量集电环T、S相间绝缘电阻：测量值为200MΩ左右，检修人员判定集电环绝缘电阻值偏小，11月2日17时38分将集电环更换完毕，机组并网6分40秒后定子并网主断路器FG8跳闸。11月3日至11月6日检修人员对此台风电机变频系统、发电机转子系统、定子并网回路、滤波回路、控制系统进行详细检查后没有发现任何放电拉弧现象，同时对定转子相间、定对地进行绝缘摇测，摇测值为无穷大。再次将主断路器FG8开关合上，由于风速较小未达到切入风速，风电机一直处于待机状态。11月6日16时15分风速达到切入风速，机组并网1分20秒后定子并网主断路器FG8跳闸。
11月7日至11月15日期间检修人员相继将IGBT、IGBT驱动板、CCU、CCU电源、FG8开关相继进行更换，更换完毕后定子并网断路器合闸运行几分钟后仍然跳闸，故障仍未消除。（功率大于150KW的时候运行2分钟左右，功率小于100KW的时候运行10分钟左右）。同时邀请外单厂家技术人员对发电机定子绕组直阻、相间及对地绝缘进行检查结果无异常。
四、故障指导与诊断过程
2016年11月18日经公司领导同意，生技部风电机专责与风场技术人员前往辉腾风电场对GMS090风电机进行故障诊断。
1、故障分析
到达现场后通过SCADA后台调取10月30日至11月20日故障列表，通过分析故障列表发现此台风电机同时报以上三种故障，而且并网时间与机组负荷大小有关。将定子并网主断路器分合闸控制回路、变频器并网及定子并网逻辑与现场检修人员进行技术交流后采用实验排除法进行故障处理。具体方法如下：
1）、确定风电机定子主断路器跳闸是否为误动作。（否）
2）、断路器本身电气性能与机械结构是否正常。（是）
3）、断路器跳闸回路接线及电压是否正常。（是）
4）、断路器跳闸是否为过负荷或过电流造成跳闸。（是）
5）、定转子回路相关电气元件接触电阻及分合闸状态是否正常。（正常）
6）、变频系统极性测试是否正常、直流母线电压是否正常。（正常800DCV）
7）、编码器接线是否正常、以及发电机定子出口电压、频率、相序是否与电网一致。（正常）
8）、动力电缆绝缘层是否磨损，导致绝缘不合格而存在放点短路现象。（正常）
9）、断路器时间整定与过载配合系数是否正确。（正确）
10）、功率控制与逆变单元是否正常（与其它风电机组对换-正常）。
2、故障处理思路及方法：
1）、经检查功率控制与逆变单元、断路器机械结构、整定值、热继电器全部正常，信号反馈闭锁回路及接线正常后将FG8手动跳闸回路切除，机组并网运行几分钟后断路器跳闸，初步分析定子并网主回路上有绝缘薄弱点或有短路过流现象存在，断路器本身运行状态正常。
2）、对FG8至发电机定子的电缆进行绝缘检查，测的电缆相对地绝缘电阻大于11GΩ，相间绝缘电阻大于11GΩ，确定电缆没有接地点。同时测量了FG8至箱变之间的电缆绝缘阻值大于11GΩ。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（由于箱变低压侧为星接，拆开中性点后，测量了电缆对地绝缘电阻）
由于V相V1绕组对地绝缘阻值偏小，推断V1绕组存在绝缘薄弱地方。
3）、对绕组进行直流电阻测量，U1=19.181mΩ、U2=19.897mΩ、V1=19.040mΩ、V2=19.332mΩ、W1=19.441mΩ、W2=19.067mΩ，绕组的最大不平衡率为4.43%，大于标准值2.5%，推断定子V相绕组存在绝缘薄弱点。
4）、用钳形电流表测量了定子输出电缆（共4根输出电缆）的零序电流，在风电机满负荷正常运行时，钳形电流表测的零序电流为0.3A，当定子并网主断路器FG8跳闸瞬间零序电流显示为7A(测量选用的量程为1000A，跳开时功率P=850KW)。进行第二次并网实验时,当FG8跳闸零序电流显示为无穷(测量选用的量程为40A，跳开时功率P=700KW），通过两次测量分析，再次推断发电机定子绕组存在绝缘破损层。
综合上述测量结果及综合分析，发电机定子绕组存在绝缘破损层。
五、故障原因分析
通过该机组当时报警前后故障列表分析：故障时发电机运行功率P=300KW，发电机转速N=1658Rpm、发电机前后轴承温度为23度和37度均属于正常现象。
8月8日做定期检修时发电机转速测试正常无异常响动，发电机轴承和绕组温度正常。通过故障列表、参数列表和现场勘察可分析出定子主断路器跳闸原因如下：
1）、风速未达到切入风速时，风电机组不执行并网指令，这时发电机转速低于同步转速，功率P＜0KW。变频系统不启动，发电机定子并网接触器不合闸，发电机与电网完全处在隔离状态。当风速达到切入风速时，风电机组并网运行后，随着风速与转速的升高，发电机定子功率逐渐加载，由于发电机定子V相绕组存在绝缘薄弱点，随着功率的上升，电流强度的增大导致绝缘破损层被击穿而发生接地或匝间短路过流故障使FG8跳闸。
2）、随着机组长时间运行，发电机内部冷却风扇在高频的振动下导致扇叶的焊接点断开，在旋转离心力的作用下扇叶可能摩擦到定子绕组的绝缘层进而破坏其绝缘结构。
六、处理结果
11月29日完成发电机更换、对中及相关电气测试工作后，此风电机恢复运行，风电机组在额定功率下可连续运行。
七、电量损失
1、此风电机组更换的备件有IGBT、IGBT驱动板、CCU、CCU电源、FG8开关、集电环等备件。
2、此台风电机故障处理期间损失电量为11.70万KWh,停机403小时。
八、存在问题
1、现场检修人员专业技术分析能力相对薄弱，对故障分析无理论依据，完全根据自己检修经验和摸索进行故障处理，单一靠更换备件方式处理复杂典型故障是远远不能满足风电机组当前复杂的运行工况。
2、现场检修人员对风电机控制、绝缘、金属技术监督的技能掌握较弱。
九、整改措施
1、运行人员加强对风电机组发电机转速、轴承温度、绕组温度、功率等运行参数监控；
2、检修时加强对发电机运行时振动和噪声的检查，对发电机地脚螺栓的力矩进行校验
3、对集电环室内碳粉清理干净，并对集电环、转子进行对地绝缘测试
合格后投入运行（30秒 绝缘大于50兆欧）；
4、通过技术交流和培训强化现场检修人员风电机组典型故障处理分析能力，对于疑难故障及时与生产技术部沟通避免造成机组长时间停机而损失电量。
5、将发电机绝缘、直阻、振动、转子动平衡等项目列入2017年风电机相关技术监督计划内，提前发现大型设备隐患，避免风电机组不安全事件发生。
十、处理方法和思路
通过辉腾锡勒风电场GMS090机组发电机故障处理一事，而且随着公司出保的机组数量逐年增加，风电机组也运行达到故障频发期，目前现场现有的人员和技术力量难以满足风电复杂性故障处理的需求。
结束语
公司整合后成立生产技术部，为强化公司各运维中心检修骨干人才的快速发展，由生技部组织选取优秀员工成立包括各个专业的专家组，针对现场长时间处理不了的疑难问题，由公司委派专业技术员工进行现场指导及培训。避免机组长时间停机或不安全事件的发生。
论文作者:赵小东
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/18
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