摘要：随着风电技术的不断成熟与发展，风电机组开始集中力量向大型化、高质量和高效率方面发展，变桨控制技术在兆瓦级风电机组得以广泛应用，其凸显出极大优越性的同时，也因为变桨距机构较为复杂而增大了机组故障率。本文通过总结新疆吐鲁番小草风区某1.5MW风机变桨系统中桨叶EPU故障处理的实际经验，阐述了风电机组桨叶EPU故障产生的7个原因，并针对这些故障提出相应的处理措施。
关键词：变桨系统；桨叶EPU；措施
前言
随着风力发电产业的发展和科科技的不断进步，风电机组单机容量越来越大，机组的功率调节由定桨距失速功率调节方式向变桨距功率调节方式发展。变桨距风力发电机组可以使叶片的功角始终保持在最佳角度，使风电机组在不同风速下始终保持其风轮的最佳转化效率，使其出力最大，表现出极强的优越性，在兆瓦级机组中得以广泛应用。然而在实际运行时，风电机组的变桨系统出现了诸多问题，运行可靠性与稳定性越来越备受关注。
新疆吐鲁番小草湖三十里风区（超Ι类风区）常年风频变化较快、夏季高温、冬季严寒，本风区使用的某1.5MW型风电机组采在实际运行中出现“水土不服”现象，频繁报桨叶EPU（Emergercy Power Unit即“后备电池”）故障，导致风机可大规模停机，直接影响了发电效率和经济效益，解决此类问题迫在眉睫。
1 变桨系统概述
变桨系统是安装在轮毂内作为空气制动或通过改变叶片角度对机组运行进行功率控制的装置。它的主要功能是：变桨功能，通过精细化的角度变化调调整，使叶片向顺桨方向转动，改变叶轮转速，实现机组的功率控制，这一过程往往在机组达到使其额定功率后开始执行；制动功能，通过变桨系统，将叶片转动到顺桨位置以产生空气制动效果，和轴承的机械制动装置共同作用使机组安全停机。
新疆吐鲁番小草湖三十里风区使用的某1.5MW风电机组的变桨系统采用的是由天津瑞能公司开发的四箱结构直流变桨控制系统（文度），配有1个中控箱，3个电池箱，3个电池箱分别对应3个叶片。由中控箱电源分配板将动力电源分配到每个电池箱，由中控箱XBD板（转换逻辑控制和接口板）作为电池箱与中控箱的接口板，与电池箱中BCM模块（电池充电模块）对应，每2个BCM模块对应1块XBD板，BCM板作为变桨电池的承载、驱动板，每9块电池对应1块BCM模块，每个电池箱装有18块电池（串联连接），每块电池的电压在12.4～13.5V之间，电池箱的额定输出电压为230V直流电压。具有控制简单、可靠性、高动态响应好，驱动器故障仍可以正常顺桨等优点，但也有电机体积大、成本高、顺桨时对后备电源较为依赖等缺点。
2 桨叶EPU作用
当风机发生严重故障或重大事故的情况下变桨系统执行紧急顺桨功能，后备电源（EPU）直接给变桨电机供电，驱动叶片顺桨到91度位置，增大了空气阻力使机组迅速停机，防止机组收到更严重的损害。
3 EPU在运行中出现的问题
新疆吐鲁番小草湖三十里风区使用的某1.5MW型风电机组在运行中频繁报“桨叶EPU故障”（约占总故障的30%），在夏季高温、冬季低温及风频变化快等情况下尤为突出，通过分析研究发现，桨叶EPU故障有大多是因电池电压低、内阻高、灰尘堆积导致短路、插头接触不良等造成，直接导致部分风机可利用率低于95%，如果能以较小的投入解决此类问题，可以大大提高机组可利用率和经济效益。
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3 桨叶EPU故障触发的条件
（1）XBD板或BCM板保险烧毁
（2）电池电压低或者电池连接虚接故障
（3）电池继电器故障
（4）EPU高温
（5）EPU低温
（6）充电输出短路
（7）电源分配板故障或保险烧毁
4 导致EPU故障的原因分析
（1）风速不稳导致频繁变桨或者轮毂400V动力电源突然失电，造成冲击电流过大，烧毁XBD板或者BCM模块保险，中控箱XBD板损坏无法给电池箱BCM模块供电，从而导致电池无法被驱动而引发桨叶EPU故障。
（2）人为频繁手动变桨，导致电池电压低或损坏电池，或因风机转动频繁、振动等导致电池正负极接线松动，电压达不到要求，从而报EPU故障。
（3）电池继电器故障是由于继电器损坏、烧毁、虚接或者缺相等原因造成动力电源无法送至电池箱，电池箱无电，从而引发桨叶EPU故障。
（4）夏季环境温度高，风机处于持续运行状态，散发热量多，而轮毂内部空气流动小，使电池箱内部热量散发缓慢，导致桨叶EPU高温。
（5）冬季温度较低，风速较大，风机切出时间较多，电池箱保温措施不够，导致电池活跃性能降低，从而引发电池电压低。（一般电池低于12.4V以下），引发桨叶EPU低温。
（6）中控箱连接电池箱的动力电缆线插头接触不良导致过压，损坏电池及BCM模块。
（7）中控箱电源分配板主要作用为三相电和单相电的转化，将400V电源分为3路230V电源分别送至3个电池箱，若电源分配板故障或保险烧毁，致使电源无法送至电池箱，导致电池箱因无电而报桨叶EPU故障。
5 处理措施
（1）首先测量XBD板和BCM板各保险是否完好，若有损坏，更换后检查是否恢复，若依然更换后依然报故障，则需更换XBD板或BCM板。
（2）检查各电池正负极连接线是否有松动、变形、脱落现象，紧固接线，然后测量电池总电压是否符合要求，不符合要求则测量各块电池电压，每块电池电压在12.4V以上方为合格，不合格应进行更换。
（3）检查电池继电器是否有损坏、烧毁、虚接或者缺相现象，及时更换新的电池继电器。
（4）夏季高温时段，电池箱柜内加装空调及隔热层，降低柜内温度。
（5）冬季低温时段，检查确认加热器完好，电池箱柜门加保温层，提高保温性能，消除故障。
（6）检查中控箱连接电池箱的动力电缆线插头是否接触良好，连接可靠，不牢靠必须紧固接线，必要时更换插头。
（7）先检查是某个桨叶电池箱无电压，还是所有电池箱都无电压，若都无电压，则可能的原因为电源分配板损坏，更换电源分配板，若某个电池箱无电，则检查对应的电源分配板上的保险是否正常，更换后需检查XBD板、BCM板运行是否正常。
（8）定期清理EPU柜内灰尘，保持控制队内清洁。
（9）定期对电池进行充放电试验、测量电池内阻和电压，发现不合格及时进行更换处理。
6 结束语
通过对新疆吐鲁番小草湖三十里风区该1.5MW风电机组桨叶EPU故障的分析研究，提出处理措施并进行整改，机组桨叶EPU故障率明显降低，减少了故障电量损失，取得了显著的效果，提高了机组可利用率和经济效益。
参考文献：
[1] 肖秀，王镔编，《MY1.5风力发电机组电气维护手册》.2012版。
[2] 任清晨编，《风力发电机组安装•运行•维护》.北方工业出版社.2014.1。
[3]《风力发电场检修维护与运行导则汇编》.中国华能集团公司著.2014.6.1。
[4]《REE1.5MW变桨系统用户手册》.天津瑞能电气有限公司著.2011年版。
[4]杨校生编，《风力发电技术与风电场工程》.化学工业出版社.2014年版。
论文作者:杜洪杰,张孝义
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
标签：电池论文; 桨叶论文; 机组论文; 故障论文; 电压论文; 吐鲁番论文; 电源论文; 《电力设备》2017年第26期论文;