一、風電變流器的維護與保養(yǎng)

風電變流器是風力發(fā)電行業(yè)的核心部件，作為電子設備，為確保其穩(wěn)定運行，維護保養(yǎng)工作是必不可少的，其運行的好壞、周期的長短與維護質量息息相關，日常的巡查能及時發(fā)現(xiàn)問題，避免因變流器的異常導致設備的突發(fā)事故，從而減少設備財產損失和人員安全隱患。風電變流器的維護保養(yǎng)主要包括日常巡檢維護以及定期維護保養(yǎng)兩部分：

1、風電變流器的日常巡檢和維護

（1）針對高溫、低溫、濕度大等特殊的自然環(huán)境要加大檢查力度，確保機器設備在標稱的作業(yè)環(huán)境下工作。

（2）日常巡檢時，應著重查看是否出現(xiàn)異常聲響或震動、冷卻系統(tǒng)是否正常、輔助電子元器件工作是否穩(wěn)定，并制作完備的點檢表，避免漏檢設備。如果出現(xiàn)異?；蛘吖收厦珙^，應及時根據(jù)情況采取有針對性的措施。不能處理完成或無法處理的異常情況，應做詳細的說明記錄和說明，并做好交接和逐級報告，避免異常的持續(xù)和惡化。

（3）檢查風電變流器運行電流、電壓等是否符合標準。針對風電變流器輸出電流超過額定電流10%的異常情形應及時記錄并找到其原因，予以解決。

（4）針對停運時間較長的設備進行維護保養(yǎng)時，必須先進行帶電靜態(tài)試驗，以確保機內主回路濾波電容器特性恢復正常。

（5）日常維護保養(yǎng)需檢測設備絕緣材料的電阻值，發(fā)現(xiàn)異常需要先進行干燥處理。

2、定期維護保養(yǎng)風電變流器

風電變流器的保養(yǎng)工作應根據(jù)其內部元器件維護周期進行以下定期的維護：

（1）針對風電變流器空氣過濾網(wǎng)進行檢查，根據(jù)情況進行必要的清洗或者更換。

（2）針對冷卻風扇進行清潔、吹灰、打機油等維護保養(yǎng)工作。

（3）電路部件的檢測，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)變形、漏液等異常情形應及時予以更換和處理。

（4）針對各緊固件進行加固處理。

（5）排查功率模塊電容的運行情況。如發(fā)現(xiàn)需要拆裝維護處理，需先拆除直流母排鏈接螺栓、接地螺栓和驅動線，然后針對其灰塵要進行專業(yè)除塵處理；并排查其連接點是否出現(xiàn)放電情形。

（6）濾波電容器檢查保養(yǎng)。用萬用表連接接點，觀測其電容值是否超出標稱值。如果超標，則需要更換電容已確保變流器的正常、平穩(wěn)工作。

二、風電變流器預防性維護檢測方案

風電變流器中每個器件在系統(tǒng)中的任務和功能不一樣，使得其動作頻次和工作負荷都不相同，對系統(tǒng)的重要程度也不一樣，出現(xiàn)故障時對系統(tǒng)影響也不相同。經(jīng)研究分析直驅風電機組和雙饋風電機組的變流器主回路，結合上述紅外檢測技術和超聲波檢測技術的成熟度和可行性，重點檢測以下部件：

1、斷路器

主斷路器是風電機組與電網(wǎng)線路連接的核心保護器件，對整個機組起到安全保護作用。目前主斷路器基本具備計數(shù)功能，但由于斷路器在故障時會帶大電流分斷，導致內部絕緣下降，動作次數(shù)只能作為參考，可以通過紅外技術檢測其內部動靜觸頭及外部接頭處的溫度分布來判斷是否接觸不良，通過超聲波檢測技術檢測斷路器滅弧室是否存在局部放電。

2、熔斷器

風電變流器的預充電回路、直流母線回路以及卸荷回路等多處串接有熔斷器，主要用于在過電壓、過電流或過負荷發(fā)熱時通過快速熔斷來防止故障擴散。如果熔斷器使用時間過久，因鹽霧腐蝕、臟污氧化或溫度變化等使熔體特性變化而發(fā)生誤斷。

或者滅弧介質受到環(huán)境影響而受潮導致滅弧性能受損，分斷電流能力下降，在紅外檢測中會表現(xiàn)為熔斷器和熔體表面的溫度值較正常值偏高，可以通過提取最高溫度值，與相鄰相的同類熔斷器進行比較?？梢酝ㄟ^超聲波檢測技術來檢測熔斷器的接線端子是否存在局部放電。

3、接觸器

交流接觸器由于具備頻繁地接通或分斷交流電路的能力而廣泛應用于風電變流器的網(wǎng)側、定子側以及預充電回路。如果在供電電壓過高，操作過于頻繁，環(huán)境溫度過高，接觸器鐵心端面不平，接觸器動鐵心有機械故障造成通電不吸合，接觸器內部觸頭接觸不良等情況下，會出現(xiàn)接觸器線圈過熱或者觸點過熱等現(xiàn)象，利用紅外熱像儀可以對其內部發(fā)生的過熱故障進行全面檢測，并通過所呈現(xiàn)的溫度場分布來進行定性分析甚至定量診斷。

同時由于風電機組在運行過程中接觸器動作的頻繁性，其內部觸點在斷開與閉合時也會引起氣隙的頻繁擊穿甚至產生火花，當累積到一定程度時就會造成高溫燒蝕而損傷，嚴重時會導致接觸器被燒毀甚至引發(fā)電氣火災?？梢酝ㄟ^超聲波探測儀監(jiān)測這些肉眼難以察覺的放電火花，并精確地定位放電部位并明確缺陷類型，為接觸器的狀態(tài)檢修提供有力的數(shù)據(jù)指導。

4、電阻器

風電變流器中為了防止主接觸器閉合后直流母線的支撐電容瞬間短路，通常設置了預充電電阻用于直流母線預充電；同時，為了保障風電機組在電壓跌落的一定范圍內能夠不間斷并網(wǎng)運行，低電壓穿越回路上通常配置Crowbar電阻用來平衡有功并保護機組。如果電阻器內部出現(xiàn)接觸不良，或者引線松動、脫落甚至斷裂等造成阻值變化或者斷路時都會呈現(xiàn)出熱效應的非正常現(xiàn)象，可以通過紅外熱成像技術檢測出其是否正常。

5、電抗器

在風電變流器的網(wǎng)側和機側都存在電抗器，在實際運行過程中，電路的過流和過壓等都可能導致電抗器的損壞。數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，電抗器的高溫部位往往就是其相對薄弱的易損部位，這主要是因為溫度相對于振動、電應力等內部因素以及有害氣體、潮濕、灰塵等外部環(huán)境因素對其絕緣材料和絕緣結構劣化所起的影響更占主導性，由此可以通過紅外熱成像技術檢測其溫度分布來進行預測性評估。此外，電抗器繞組絕緣破損或受潮引起的漏電現(xiàn)象還可以通過超聲波檢測進行提前預警。

6、電容器

濾波電容和直流母線電容是風電變流器中的主要電容器件，其主要失效模式表現(xiàn)為電容值下降和漏電流過大。在正常工作溫度和運行電壓條件下，其漏電流非常小，電容器發(fā)熱也極?。坏绻娙萜鏖_始劣化時，其漏電流則會逐漸變大，電容器發(fā)熱也明顯增大。

由此利用紅外檢測技術監(jiān)測其溫度分布規(guī)律和變化趨勢可以檢測出電容器在漏電流超標時的潛在故障，從而有針對性地安排視情維修以消除潛在故障，在發(fā)生功能故障之前進行預防性檢修。對于電容器的潛在故障具體溫度范圍，可以結合實際工程應用進行歸納和總結。

7、功率模塊

功率模塊是風電變流器最重要的功率部件，但由于風電機組出力的隨機性，其運行功率也會頻繁波動，在正常工況下功率模塊也長期承受重復性的結溫波動，當累積到一定程度時就會造成功率模塊失效，尤其是在過負荷、過電流或過電壓情況下，更是加速其劣化，從而造成IGBT擊穿或燒毀。

研究表明，隨著溫度升高，功率模塊的失效率將會呈現(xiàn)指數(shù)增長的趨勢。溫度每升高10℃時，變流器失效率會增大一倍以上。由此可以通過紅外熱成像技術，將功率模塊運行情況下的溫度分布規(guī)律和發(fā)展趨勢進行記錄分析。

8、電纜接頭

風電變流器的動力電纜接頭眾多，鑒于現(xiàn)場相對惡劣的運行環(huán)境和運維條件，經(jīng)常會出現(xiàn)由于電纜接頭部位的接觸不良而造成局部發(fā)熱異常。對于此類故障，可以通過紅外檢測技術結合相對溫差法來定位故障點甚至判斷其嚴重程度。尤其是利用紅外熱圖像，可以直觀顯示出其具體過熱部位的準確位置，以便于及時有效地排除故障隱患。