霍克蓄电池对风力发电机组发电机绕组开路的浅析

摘 要：在现代动力体系中，作为可再生动力的重要组成部分，风能发电的作用越来越大。作为变速定频风力发电机的核心部件，双馈式异步风力发电机在风力发电行业也占有无足轻重的位置。双馈式异步发电机转子绕组通过变频器与电网连接，由变频器按运转要求主动调理转子绕组电源的频率、电压、幅值、相位，从而使机组在满足用电负荷和并网要求的状况下，在不同转速下均能完成恒频发电。但在可靠性和经济性方面，风力发电机的毛病问题始终是要害的影响因素。《东风发电机(型号：FG500M46-4RB+KK)开路毛病剖析》从机械应力与振荡、绝缘老化与腐蚀、制作装置缺点等几个方面临其回路开路原因进行了介绍，尤其对发电机转子绕组开路问题进行了深入研究。通过详细描述毛病现象，剖析原因，探讨解决办法。

        要害词：风力；发电机；绕组；开路；

在全球动力结构转型、发展可再生动力的大环境下，风能发电成为清洁动力的重要来历。但其发电功率和经济效益遭到风力发电机运转稳定性、可靠性的直接影响。作为风力发电机电气体系中常见的毛病之一，发电机绕组开路毛病现已威胁到发电机的正常工作。因此，进步风力发电机的运转可靠性和延长使用寿命，对于深入剖析风力发电机绕组开路毛病，采纳有用的毛病确诊和扫除办法具有十分重要的意义。

  一、发电机绕组开路原因

        （一）机械应力与振荡形成绕组开路

风力发电机在杂乱多变的风力负荷环境下运转时刻较长，特别是发电机由于与发电机直接耦合风轮，从而引起绕组承受高频率的轰动和交变应力，容易使电线发生疲惫感而发生开裂。一是低频扭转振荡传导。双馈式发电机以齿轮箱连接风轮，将风轮低频旋转(5~20转/分)经主轴输送至发电机，叠加齿轮箱(100~500Hz)的高频振荡，使绕组承受复合交变应力。二是高频振荡发生的交应力作用。在杂乱的风荷(如湍流、阵风)作用下，风轮转速波动引发发电机主轴高频扭转振荡(频率规模为10-100Hz)。一起，机械振荡会叠加电磁力谐波成分，构成高频交变应力(幅值可达200MPa)，从而加速导线微观裂纹的扩大，由于发电机极数多，气隙磁场分布杂乱。三是离心力与曲折应力。‌转子高速旋转时，过桥线和引出线在旋翼高速旋转时受离心力影响，易在曲折的圆角处构成受力集中，时刻一长，引起裂纹胀大。

        （二）绝缘老化与腐蚀形成绕组开路

绕组作为发电机的要害部件，经常会由于各种原因而发生毛病。这些原因有老化、湿润、过热、绕组腐蚀等原因，也有外来物体入侵、外来撞击等原因，这些原因都是由于老化、湿润、过热绕组绝缘资料容易加速老化，引起绝缘层决裂、导线开裂、过载或电压波动，从而使受盐雾腐蚀、湿度较大的环境影响而导致绝缘劣化的海上风力发电机进一步加重。绕组受潮会使绝缘电阻值下降；若长时刻处于超负荷工作状况，会伤害到电动机；对有害气体的腐蚀作用也不能忽视；金属外物在绕组内部的侵入，破坏了它的绝缘；在对定子绕组进行重绕时，如操作不妥，与铁心接触，或许引起绝缘损害；绕组结尾与端盖底座接触，同样会引发麻烦；绝缘灼伤可由固定件和旋翼冲突引起；此外，或许的原因还有与外壳接触的引出线绝缘损坏，以及过大压力如雷击击穿的绝缘。

（三）制作与装置缺点形成绕组开路 

绕组制作工艺缺点(如焊接不牢、线材弯折损害)或修理过程中操作不妥(如更换线圈时受力不均)，都有或许直接导致绕组开裂‌。

二、毛病检测与确诊办法‌

‌（一）离线检测技能‌

电阻测量法：使用兆欧表对发电机三相绕组电阻的不平衡性(≤3%)进行检测，当风力发电机处于停止状况，且开路相电阻值异常升高(>10%阈值)时，根本可判断发电机绕组已不同程度受损，应查看修理发电机绕组。

‌目视查看‌：通过端部绕组变色、碳化痕迹定位部分放电或过热区域‌。

‌（二）在线监测体系‌

谐波剖析：开路引起磁场不对称，定子电流中呈现2次和4次特征谐波，当谐波畸变率超越5%时就会触发预警。发电机直接与变频器连接，发生很多特性谐波(例如12个脉波换流发生12N±1个谐波)，并在交直流转化时将换流阀(晶闸管或IGBT)进行转化。

‌温度监测‌：红外热像仪显示开路相绕组比正常相温度高出20℃以上。

三、修正与预防办法‌

       （一）应急修正技能‌

部分补焊：使用氩弧焊接修正断点，并浸入环氧树脂进行焊接，焊接后作绝缘加固处理。从中心圈毛病现象剖析，改进前的状况是：一相引导线在转子中心圈半圆处，电流被灼伤烧断，其它二相引导线均无缺；并将电流灼伤烧断作为改进后的中心圈，置于导线根部90°曲折处。根90°曲折处有一相已彻底裂开，电流却没有灼伤痕迹，经对一台发电机中圈进行解剖后发现，这一现象标明毛病是：中心圈在上述制作下发生的内应力+中心圈受交变(如轰动)和温变应力所造成的的资料疲惫损害，其间最大内应力的一相导线首先在曲折处发生裂纹，导致裂纹处发热受损，最后电流灼伤烧断(centralcentral)确保在中圈焊接后消除焊接应力(centralscending)。中心圈焊接后确保消除焊接应力。

图3：发电机转子中心圈焊接

线圈更换：需求对绕组阻抗匹配进行同步调整，将受损线圈截断并重新嵌入新线圈中。消除因转子内应力而发生的无纬带打箍。也就是说，非纬带打箍、预热完毕后有必要进行中心圈的装置。形变的开释空间，由于温变和振荡交变应力的作用而增大。即在两根导线之间用毛毡填充，使中心圈圈固定，中心圈引接导体与转轴之间保持3mm以上的间隙。装置时因装置应力发生的不同心等因素有必要消除。

（二）长效防护办法‌

为了避免风力发电机开路毛病的发生，可以采纳以下预防办法和主张：

1.加强电气体系的保养与查看：定时对包含电缆、开关、接线端子、电机绕组等部位的电气体系进行保养与查看。及时更换老化部位，确保电器体系工作正常。

2.进步电气体系绝缘功能：使各部件之间的绝缘电阻达到要求，以加强电气体系的绝缘功能。一起还要定时查看保护接地装置和雷电防护办法。

3.加强运转监测与毛病确诊：实时监测和确诊风力发电机的运转状况，采用现代化的监测技能和毛病确诊办法。一旦发现异常现象或毛病预警，要当即采纳办法，及时处置，做到防患于未然。

4.进步制作装置质量：为确保各部件质量功能符合要求，在风力发电机制作装置过程中加强质量操控。一起，要严厉检测和检测要害部件，确保其可靠经用。

        三、总结

在规划优化、工艺改进和状况监测等方面需求兼顾绕组开路毛病的处理。今后要进一步开发高精度毛病定位算法，在杂乱工况下，探究进步发电机绕组可靠性的耐腐蚀复合导体资料。