风电变流器的维护与保养 风电变流器预防性维护检测方案

一、风电变流器的维护与保养

风电变流器是风力发电行业的核心部件，作为电子设备，为确保其稳定运行，维护保养工作是必不可少的，其运行的好坏、周期的长短与维护质量息息相关，日常的巡查能及时发现问题，避免因变流器的异常导致设备的突发事故，从而减少设备财产损失和人员安全隐患。风电变流器的维护保养主要包括日常巡检维护以及定期维护保养两部分：

1、风电变流器的日常巡检和维护

（1）针对高温、低温、湿度大等特殊的自然环境要加大检查力度，确保机器设备在标称的作业环境下工作。

（2）日常巡检时，应着重查看是否出现异常声响或震动、冷却系统是否正常、辅助电子元器件工作是否稳定，并制作完备的点检表，避免漏检设备。如果出现异常或者故障苗头，应及时根据情况采取有针对性的措施。不能处理完成或无法处理的异常情况，应做详细的说明记录和说明，并做好交接和逐级报告，避免异常的持续和恶化。

（3）检查风电变流器运行电流、电压等是否符合标准。针对风电变流器输出电流超过额定电流10%的异常情形应及时记录并找到其原因，予以解决。

（4）针对停运时间较长的设备进行维护保养时，必须先进行带电静态试验，以确保机内主回路滤波电容器特性恢复正常。

（5）日常维护保养需检测设备绝缘材料的电阻值，发现异常需要先进行干燥处理。

2、定期维护保养风电变流器

风电变流器的保养工作应根据其内部元器件维护周期进行以下定期的维护：

（1）针对风电变流器空气过滤网进行检查，根据情况进行必要的清洗或者更换。

（2）针对冷却风扇进行清洁、吹灰、打机油等维护保养工作。

（3）电路部件的检测，发现出现变形、漏液等异常情形应及时予以更换和处理。

（4）针对各紧固件进行加固处理。

（5）排查功率模块电容的运行情况。如发现需要拆装维护处理，需先拆除直流母排链接螺栓、接地螺栓和驱动线，然后针对其灰尘要进行专业除尘处理；并排查其连接点是否出现放电情形。

（6）滤波电容器检查保养。用万用表连接接点，观测其电容值是否超出标称值。如果超标，则需要更换电容已确保变流器的正常、平稳工作。

二、风电变流器预防性维护检测方案

风电变流器中每个器件在系统中的任务和功能不一样，使得其动作频次和工作负荷都不相同，对系统的重要程度也不一样，出现故障时对系统影响也不相同。经研究分析直驱风电机组和双馈风电机组的变流器主回路，结合上述红外检测技术和超声波检测技术的成熟度和可行性，重点检测以下部件：

1、断路器

主断路器是风电机组与电网线路连接的核心保护器件，对整个机组起到安全保护作用。目前主断路器基本具备计数功能，但由于断路器在故障时会带大电流分断，导致内部绝缘下降，动作次数只能作为参考，可以通过红外技术检测其内部动静触头及外部接头处的温度分布来判断是否接触不良，通过超声波检测技术检测断路器灭弧室是否存在局部放电。

2、熔断器

风电变流器的预充电回路、直流母线回路以及卸荷回路等多处串接有熔断器，主要用于在过电压、过电流或过负荷发热时通过快速熔断来防止故障扩散。如果熔断器使用时间过久，因盐雾腐蚀、脏污氧化或温度变化等使熔体特性变化而发生误断。

或者灭弧介质受到环境影响而受潮导致灭弧性能受损，分断电流能力下降，在红外检测中会表现为熔断器和熔体表面的温度值较正常值偏高，可以通过提取最高温度值，与相邻相的同类熔断器进行比较。可以通过超声波检测技术来检测熔断器的接线端子是否存在局部放电。

3、接触器

交流接触器由于具备频繁地接通或分断交流电路的能力而广泛应用于风电变流器的网侧、定子侧以及预充电回路。如果在供电电压过高，操作过于频繁，环境温度过高，接触器铁心端面不平，接触器动铁心有机械故障造成通电不吸合，接触器内部触头接触不良等情况下，会出现接触器线圈过热或者触点过热等现象，利用红外热像仪可以对其内部发生的过热故障进行全面检测，并通过所呈现的温度场分布来进行定性分析甚至定量诊断。

同时由于风电机组在运行过程中接触器动作的频繁性，其内部触点在断开与闭合时也会引起气隙的频繁击穿甚至产生火花，当累积到一定程度时就会造成高温烧蚀而损伤，严重时会导致接触器被烧毁甚至引发电气火灾。可以通过超声波探测仪监测这些肉眼难以察觉的放电火花，并精确地定位放电部位并明确缺陷类型，为接触器的状态检修提供有力的数据指导。

4、电阻器

风电变流器中为了防止主接触器闭合后直流母线的支撑电容瞬间短路，通常设置了预充电电阻用于直流母线预充电；同时，为了保障风电机组在电压跌落的一定范围内能够不间断并网运行，低电压穿越回路上通常配置Crowbar电阻用来平衡有功并保护机组。如果电阻器内部出现接触不良，或者引线松动、脱落甚至断裂等造成阻值变化或者断路时都会呈现出热效应的非正常现象，可以通过红外热成像技术检测出其是否正常。

5、电抗器

在风电变流器的网侧和机侧都存在电抗器，在实际运行过程中，电路的过流和过压等都可能导致电抗器的损坏。数据统计表明，电抗器的高温部位往往就是其相对薄弱的易损部位，这主要是因为温度相对于振动、电应力等内部因素以及有害气体、潮湿、灰尘等外部环境因素对其绝缘材料和绝缘结构劣化所起的影响更占主导性，由此可以通过红外热成像技术检测其温度分布来进行预测性评估。此外，电抗器绕组绝缘破损或受潮引起的漏电现象还可以通过超声波检测进行提前预警。

6、电容器

滤波电容和直流母线电容是风电变流器中的主要电容器件，其主要失效模式表现为电容值下降和漏电流过大。在正常工作温度和运行电压条件下，其漏电流非常小，电容器发热也极小；但如果电容器开始劣化时，其漏电流则会逐渐变大，电容器发热也明显增大。

由此利用红外检测技术监测其温度分布规律和变化趋势可以检测出电容器在漏电流超标时的潜在故障，从而有针对性地安排视情维修以消除潜在故障，在发生功能故障之前进行预防性检修。对于电容器的潜在故障具体温度范围，可以结合实际工程应用进行归纳和总结。

7、功率模块

功率模块是风电变流器最重要的功率部件，但由于风电机组出力的随机性，其运行功率也会频繁波动，在正常工况下功率模块也长期承受重复性的结温波动，当累积到一定程度时就会造成功率模块失效，尤其是在过负荷、过电流或过电压情况下，更是加速其劣化，从而造成IGBT击穿或烧毁。

研究表明，随着温度升高，功率模块的失效率将会呈现指数增长的趋势。温度每升高10℃时，变流器失效率会增大一倍以上。由此可以通过红外热成像技术，将功率模块运行情况下的温度分布规律和发展趋势进行记录分析。

8、电缆接头

风电变流器的动力电缆接头众多，鉴于现场相对恶劣的运行环境和运维条件，经常会出现由于电缆接头部位的接触不良而造成局部发热异常。对于此类故障，可以通过红外检测技术结合相对温差法来定位故障点甚至判断其严重程度。尤其是利用红外热图像，可以直观显示出其具体过热部位的准确位置，以便于及时有效地排除故障隐患。