李建鹏
河北龙源风力发电有限公司 067000
摘要：变频器是风力发电机组的主要系统，crowbar作为电网电压跌落时抑制变频器过电流和转子绕过电压的保护元件，是变频器中的重要组成部分。某风电场远景EN82机组报出变频器crowbar误动作故障，针对此故障进行了全面的分析，同时提出有效的解决策略。
一、事件经过
01月20日，远景EN82机组报出变频器crowbar误动作故障，检查变频器外观未发现明显问题，登塔检查发电机轴承异响严重，碳刷已经严重磨损，集电环靠近发电机编码器侧有严重电蚀情况。
二、事件原因分析
#54风机故障报出后，登塔检查时发现发电机轴承异响严重，碳刷已经严重磨损，集电环靠近发电机编码器侧有严重电蚀情况。
（一）发电机轴承损坏原因分析
由于风场远景风机发电机轴承为非绝缘轴承，在机组运行过程中发电机产生的轴电流导致发电机轴承电蚀，导致发电机轴承在运行过程中发生异响、振动。
（二）发电机碳刷异常磨损原因分析
由于发电机轴承损伤导致发电机转轴存在跳动，处于发电机转轴末端的集电环也跟随跳动。集电环在高速运转的工况下，碳刷与集电环接触不实，并网运行时碳刷与滑环接触面有持续的电弧，产生的电弧导致集电环表面电蚀，集电环表面因电蚀变得粗糙，导致碳刷磨损加剧。
（三）发电机碳刷磨损传感器失效原因分析
碳刷磨损微动开关动作原理如下：
正常机组发电机碳刷磨损传感器的机械结构，在碳刷长度正常时，传感器滚轮在支架凹槽内，辅助触点未被触发。当碳刷长度低于设定值，支架会转动，转到最低位置时传感器滚轮会在支架上方，压住传感器的顶杆，使常闭触点断开，碳刷磨损信号被触发。
EN82机组发电机碳刷磨损微动开关失效原因分析：
（1）发电机碳刷磨损微动开关属精密元器件，在发电机轴承长期振动影响下，碳刷磨损微动开关滚轮金属臂与微动开关连接处松动，金属臂存在轻微变形。
（2）在设备治理期间手动测试碳刷磨损微动开关不规范，由于按压力度过大，导致微动开关滚轮金属臂向上翘起，存在轻微变形，运行中碳刷磨损，但支架转动到最高点时无法可靠触发微动开关。
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（四）集电环损坏原因分析
由于碳刷磨损微动开关失效，机组不能报出碳刷磨损故障，机组继续运行，碳刷持续磨损，碳刷上部金属支架与集电环发生硬连接的情况，在集电环表面打火，造成集电环打火严重。
（五）变频器crowbar晶闸管击穿损坏
变频器crowbar动作原理如下：
集电环打火导致发电机转子过流，变频器转子侧电流迅速增加会导致变频器直流母线电压升高。当机侧变频器检测直流母线电压高于1175V时，变频器控制板发出激活crowbar的指令，变频器控制板给晶闸管一个触发信号，晶闸管导通将crowbar夹片电阻接入发电机转子回路，通过夹片电阻将发电机转子回路的能量以热量的形式释放。在释放能量过程中crowbar的L1相晶闸管击穿短路，crowbar连接电路图如下：
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变频器晶闸管损坏原因分析：
1.晶闸管导通时电流过大，超过晶闸管的通态平均电流值，最终因过流损坏。
2.晶闸管关断期间的电压过高，超过晶闸管的击穿电压，最终因过压损坏。
三、采取的措施
1.风电场针对发电机碳刷磨损微动开关失效问题，已经编制碳刷磨损传感器失效故障处理作业指导书，改变微动开关弹片形状，确保在碳刷磨损至小于30mm时微动开关的可靠触发，并对现场运检人员进行培训。
2.将发电机碳刷磨损微动开关检查列入一级维护必查项，发现问题必须及时处理，由于备件原因无法及时处理的，必须做好记录，告知相关机组责任人，定期进行巡视。
3.当机组发生故障时，不要凭借主观臆断，要对整个故障系统进行彻底的检查，避免机组出现长时间停机。
4.加强设备责任落实和管理，增强风场员工主人翁意识，重视责任设备的巡检和消缺工作，及时发现缺陷并采取有效措施。
5.在进行碳刷磨损微动开关手动测试时，要注意按压力度，轻轻按压旋转支架，能够触发传感器即可。不允许直接拨动碳刷传感器滚轮，避免因按压力度过大导致微动开关弹片变形，使用长度低于30mm的碳刷进行测试。
参考文献：
[1]颜源，蔡江潮，李刚.某风电场风机变频器crowbar故障分析及处理[J].通信电源技术，2020.
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[2]康明虎.某风电场风机基础故障分析及处理[J].可再生能源，2014.