风力发电机组平台漏电现象分析及处理

风力发电机组平台漏电现象分析及处理

吴昊

辽宁龙源新能源发展有限公司    辽宁省沈阳市     110400

摘要：风能是可再生能源。通过利用风能进行发电，不仅能够降低消耗缓解资源紧张问题．还能减少火力发电的污染问题．为推动我国清洁能源发展作出了非常大的贡献。风力发电的核心设备是风力发电机。风力发电机的运行主要是通过将风能的动能转化为机械能，然后再将机械能转换为电能，整个过程需要风力发电机组内部各元件之间的相互配合才能完成。但是由于风力发电场通常都处于相对偏远的山区．导致发电机在工作中会受到较大的环境影响．一旦发电机发生故障不能及时解决。就会造成较大的经济损失。这就需要加强对风力发电机组的监测与诊断工作．通过对发电机的状态进行监测与诊断，及时掌握发电机的运行状态，有效避免故障的发生，提高生产效率。

关键词：风力发电机组平台；漏电现象分析；处理

前言

风能作为可再生能源之一，是有效替代化石能源的一种能源。随着我国风电场的规模不断增加，风电机组的数量也在逐渐增加，并且机组尺寸和功率的不断变化也随之加大了故障发生的可能性，导致机组的维护费用占总成本的20%之多。因此为了使风电场正常运作，应该对风电机组的维护和保养引起重视。

1风力发电机组的概述

1.1风力发电机组的介绍

风电场利用风力发电是通过风力发电机借助电磁感应来达到风能转化为电能的目的。产生电能后．通过变电站最终输送给电网和一般用户。历经多年的建设和改进，在传统风力发电机组的基础之上，通过采用新型技术和新型设备．不断提高风力发电技术水平，发电量也得到了稳步增长。变桨距技术是风力发电目前常用的变桨技术．根据工作时风速的变化来动态调整叶片迎风角度。使之调整叶轮的转动速度．保证风力发电安全稳定的运行。

1.2基本构成及工作原理

叶轮、发电机、主控系统、传动系统、变桨、变频系统、机舱和偏航系统、塔架等是风力发电机组的主要零部件。风力发电机组的工作原理是先利用风能带动风机的叶轮转动．随后将能量传递给变桨系统．使其提高旋转速度。然后再通过传动系统传递动能，以此来维持风力发电机组的转速稳定。

2风力发电机组的分类

在进行风力发电机组的分类中，主要依照了风力发电机组自身特性进行。依照风力发电机组的适用地域，能够将其分为海上风力发电以及陆上风力发电两种类型。在近几年的发展中，海上风力发电是较为流行且发展速度较快的一种风力发电形式。这意味着，海上风力发电机组是目前风能发电及其发电机组的主要发展趋势。依照风力发电机组的容量大小，可以将其分为中性风力发电机组以及大型风力发电机组。在近几年的发展中，由于在海上风力发电中普遍使用了大型风力发电机组，且发电效果较好，所以成为了现阶段相关人员研究的重点机型。依照风力发电机组的类型，可以将其分为双馈型风力机组以及直驱型风力发电机组。其中，双馈型风力机组使用了齿轮增速箱；而直驱型风力发电机组使用了同步发电机。

3当前风力发电机组的运行现状

3.1风力发电机组事故频发

风力发电机组运行时，轮毂驱动方面会出现故障，功率变频器也会出现错误，或在机组移动时出现偏航功率下降等问题，虽然可以采用多次复动或设备重启等方式确保机组运行的恢复，然而多次复位也会使风能的利用率受到影响，短时间内多次开关机会使之利用率统计数据出现变化，也会缩短设备的使用寿命。同时，如果风力发电机的变桨电机或齿轮箱等重要部件出现故障问题，必须要停机进行设备检修，由专业的技术人员进行设备的维修及零件的更换，不仅维修工作任务繁重，还需停机较长时间才可恢复设备的正常运行，这会增加维修成本，也会影响风力发电机组的经济收益。

3.2风力发电机组核心部件的损坏率较高

在风力发电机组运行时，如果核心部件出现损毁，将会对其运行安全产生影响，通常齿轮箱、发电机以及轮毂集电环等重要部件应用数量较多，并且较易出现故障，维修及维护成本都相对较高，并且在零件后还需进行繁琐的调试工作，并且即使更换了部件还存在损坏的可能，不仅需要再次维修，也需投入大量的维修成本。

4漏电现象描述

2022年3月初，该风场风力发电机检修人员在打开一风机塔底门板后，发现门板与槽盒架接触部位有一处明显的“红炙”点，经确认为塔底平台的门板与塔筒槽盒架之间有放电(漏电)现象。但此时的漏电现象并未引起设备各开关保护装置动作及设备损坏，系统运行正常。将门板与槽盒分离后，用万用表交流电压档测量门板和槽盒架地对地电压，数值显示在30V左右且不稳定；检修人员用手背触摸门板和槽盒架时，有轻微的酥麻感觉。

5漏电原因分析

经分析确认，槽盒架与塔筒钢架结构为一体，属于一个等电位体，塔筒通过3条接地电缆直接与塔底等电位环连接，接地状态完好；底部平台、门板、电气柜外壳、电气系统零线排均连接至电气汇流排，属于一个等电位接地体。电气汇流排与塔底等电位环通过一条接地电缆连接，而该条接地电缆与塔底等电位环的连接存在虚接现象，从而使电气汇流排处的电流，以电气柜→底部平台→门板→槽盒架→塔筒→塔底等电位环→人工接地极→大地的路径进入大地，发生放电(漏电)现象。

6问题排查

将电气汇流排与塔底等电位环的接地连接电缆重新固定，使之接触良好，并将原设计的一根接地电缆连接线增加为两根，起到接地的双保险作用。为尽快恢复生产，第1根接地线固定后，启动风机，系统开始发电。随即在安装第2根接地电缆过程中，固定接地电缆的电气汇流排一端螺丝时未发现异常，固定接地电缆的塔底等电位环一端时，电缆一搭接到塔底等电位环即发生明显的火花放电现象，操作人员随即停止操作，并对其他风机接地系统进行测试，临时从电气汇流排搭接一根电缆到塔底等电位环时，也有明显的火花放电现象。结合万用表的测量分析，确认是由电气汇流排与塔底等电位环之间存在电位差造成，且电流在数十安培以上。电气汇流排到底部等电位环之间均已有一根接地电缆，按照电流分配定则规律，第2根电缆接上时仍有一定电流流过，且并联多少根都会有电流流过。但是，两个电位体间已经做好了等电位连接，只是瞬间会有放电现象，线缆接触良好后，不会再有放电现象。此时，人体同时触摸两个电位体也不会出现对人体的放电现象，因为人体的电阻值要远远大于接地电缆电阻值，按照电流分配定则规律，流经人体的电流微乎其微。因此，此时的人为试验制造的放电现象并无安全隐患，属正常现象。

结束语

本次塔底平台的门板与塔筒槽盒架之间的放电(漏电)现象的原因，查明为电气汇流排到塔底等电位环的接地电缆连接不良，电气柜(变流器柜、水冷柜、风扇)的工作电流产生的感应电压或风机运行系统产生的感应电压在门板搭接槽盒后，发生了放电(漏电)现象。在接地电缆连接良好后，放电(漏电)现象消失。电气汇流排与等电位环之间应有两根接地电缆进行连接；第1根接地线连接完毕后，连接第2根时，搭接瞬间的放电现象属正常现象，无安全隐患。

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