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风电机组故障智能诊断技术及系统研究(2)

北极星电力网技术频道    作者:彭华东,陈晓清,任明,杨代勇,董明   2011/3/24 17:05:28   

  所属频道:  风力发电    关键词:  风电机组 状态监测 故障诊断

2.1 齿轮箱故障

齿轮箱是升速型风电机的重要组成部件,其作用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。根据风轮和发电机的特点,机组的质量、刚度以及传动轴的耦合、润滑等情况,齿轮箱在使用过程中将承受静态和动态载荷,从而可能产生各种类型的故障。由于制造安装、操作维护、润滑、承载大小等方面的条件不同,故障发生的时间和程度有很大差异。统计表明[7],齿轮箱中各类零件损坏的比例为:齿轮60%、轴承19%、轴10%、箱体7%、紧固体3%、油封1%。通常齿轮投入使用后,由于齿轮制造不良或操作维护不善,会产生各种形式的失效,各部件常见的失效形式见表1。

2.2 电气系统故障

风电机组的电气系统通过变频器等电气设备与电网连接,向电网输送电能,同时控制电能参数。现代设计通过变频器等电气设备来控制功率和频率,实现风电机组的软并网。在大功率并网型风力发电系统中,双馈型电机转子侧变频调速恒频发电系统性价比较高,近年来被广泛应用。虽然电气系统的投资仅占风电机组全部投资的1%,但是其故障率却高达17.5%[8]。电气系统部件较多,故障种类也较多,主要有短路、过电流、过载、过电压、欠电压、过温、接地、无法启动变频器等故障。

2.3 发电机故障

发电机的作用将旋转的机械能转化为电能,其型式较多,目前国内外采用最多的是双馈式异步发电机。风机中最容易发生故障的部件是轴承、定子和转子;对典型的异步发电机而言,三者的故障率分别为40%、38%和10%[9]。定子和转子故障主要包括匝间绕组开路、单个或多个绕组短路、定子绕组连接异常、转子导条和端环断裂(笼型转子)、静态或动态气隙偏心等。异步电机出现故障时可能出现以下现象:内部电气不对称,气隙磁通和相电流谐波分量增加,转矩波动增强、均值下降,电机损耗增加、效率降低,绕组过热等。此外,油温过高、振动过大、轴承过热、有不正常杂声和绝缘损坏也是发电机的常见故障。

来源:电网与清洁能源
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