风力发电机转速比较故障处理及原因分析

孟敏

摘 要：发电机转速是风力发电机的一个较为重要的信息，在风机运行控制及其参数监控中都显得十分重要。发电机转速就意味着发电量。同时发电机转速也是风力发电机的自我保护的一个重要参数。金风1.5兆瓦机组发电机转速测量有四种方式，对于发电机转速比较的故障设置也有四种。本文阐述个人对于金风1.5兆瓦机组发电机转速比较故障的理解，并着重介绍云南富源光梁子项目32#风机的发电机转速比较四故障处理及分析。

关键词： 转速;测量模块;缓冲电路;滤波电阻

1转速测量

金风1.5兆瓦机组对于转速这个重要参数设计了四种转速测量方式。其中这四种转速测量方式中的三种是相互独立相互监督比较，就出现转速比较的四种故障设置。以下是对四种转速测量的简介。

1.1叶轮转速接近开关-113B5以及-113B7两个转速测量渠道

虽然从电气原理图（见下图1）上看，是两个转速测量渠道，并且这两个转速测量的元件以及工作原理上都是一样的，但是它们是两个相对独立的转速测量渠道，是互不影响的。正是基于这一点，才将它们分开称为发电机两种转速测量方式。

其工作原理是：使用两个相互独立的接近开关传感器，对同一个齿数为60齿的齿盘进行数齿来进行发电机转速的测量。接近开关输出的是占空比为50%，峰值为24VDC的频率信号，这个信号再被送入到一个Overspeed模块，同时Overspeed模块输出两路电机当前对应转速的电压模拟信号，送到主控制系统，由主控制系统转化为转速。测出的两个转速分别为Overspeed 1和Overspeed 2。这里还要一提的是Overspeed模块还可以设置过速保护功能，其5、6、9端子设置的过速值为21rpm。当该模块判断电机轉速超过所设定的保护值21rpm时，模块将输出干结点信号，从而导致系统安全链动作，进而达到发电机过速保护目的。

1.2通过两个Gpulse模块测得发电机的转速

该测量方式由两个Gpulse（脉冲电压测速）模块和一个Gspeed（发电机速度测量）模块构成，如图2所示。先由Gpulse模块测量出发电机电压信号频率f，输出一个脉冲列进入Gspeed模块，Gspeed模块将Gpulse1和Gpulse2模块处输入的脉冲序列处理后转化为对应转速的模拟量输送到风机主控系统，并由主控制系统软件计算电机转速。电气原理图如图3所示。

1.3通过变流器所测发电机的转速

这里以金风1.5兆瓦机组Switch变流系统为例来说。Switch变流器是采用主动整流方式来控制发电机侧和电网侧功率单元。发电机侧功率控制单元和电网侧功率控制单元相互独立。采用的无速度矢量控制方式来得到发电机的转速值。发电机的转速先反馈到主控，主控通过分析处理，通过加载力矩，控制变流器的功率，实现转速交互，变流器得到的转速是模拟量，是程序里力矩对应的转速值，这就形成了发电机转速测量的第四种渠道。

2主控系统转速比较故障的设定

金风1.5兆瓦机组根据Overspeed 1和Overspeed 2以及Gspeed这三个转速值相比较，设置了4个转速比较故障。

3云南富源光梁子项目32#机组转速比较4故障分析处理

其中中央监控室显示2#机组于2013年10月2日1：40：00报出转速比较4故障，并于2013年10月2日1：41：00故障消除，自动启机。在2013年10月2日1：50：00又报出转速比较4故障，并于2013年10月2日1：52：00故障消除，自动启机。此后每隔几分钟便重复上述情况。于是在2：40分左右进行了远程停机。次日早上7：30中央监控室予以远程启机，情况依然如此。具体详见上图5故障记录。到达现场后立即查看了2点08分的故障文件记录。

从故障记录上来看Overspeed 1和Overspeed 2所示发电机转速值相差不大，而Gspeed与Overspeed 1和Overspeed 2所示发电机转速值相差较大。由此可以断定Gspeed 所测得的转速值偏小了，这是造成32#机组报出转速比较4故障的原因。找到故障的源头后，根据图3 Gpulse - Gspeed电气原理图分析可能原因有：

（一）转速测量回路Gpulse - Gspeed 的接线松动;

（二）Gpulse或者Gspeed模块本身损坏;

（三）测量转速信号的倍福模块存在问题;

（四）发电机转速测量回路的保险损坏。

基于上述可能的原因，携带 Gpulse 模块和Gspeed 模块以及倍福模块KL3404到达机舱进行故障排查。到达机舱后先让发电机转起来，观察Gspeed模块上的12#和15#对应的指示灯，因为这两个指示灯刚好是两个Gpulse模块的脉冲信号输出指示。结果发现15#对应的指示灯闪烁的频率较慢。接着检查回路Gpulse - Gspeed 的接线，发现无异常。这就排除了可能原因其一。将 Gspeed 新模块进行更换后，同样发现15#对应的指示灯闪烁的频率较慢。这说明原来的 Gspeed模块本身无损坏。同时也将故障先锁定在发电机开关柜2里 Gpulse 模块上。打开发电机开关柜2后，检查接线是否虚接，发现无异常。将新模块换上检验后，观察发现15#对应的指示灯闪烁的频率仍然较慢，故障无解除。倍福模块用同样方法检查后，排除了可能原因其三。最后原因就自然落到了发电机测量回路的保险损坏上。

结合图3和图7电路分析可以断定，故障就出在2F2上。断电后，将万用表设置在通断功能上，测量2F2的三个熔断器的通断，发现中间的那支熔断器断路，即熔体已经熔断了。同时观察发电机开关柜2前的缓冲电路里滤波条已经烧毁。这就找到了真正的原因了，由于发电机2的V1相绕组所接熔断器损坏，导致 Gpulse2模块的输入少了一相。由于缺少一相，这样Gpulse2 就输出脉冲就减少了，这样导致输出转速值也就相对较小。更换滤波柜电阻条和2F2熔断器后，启动运行正常，故障解除。