杨仁尚 杨仁胜 王宁 荣华
晋控电力山西新能源有限公司织女泉风电分公司，山西 朔州 036000
摘要：风电机组的调试主要分为静态调试及动态调试，静态调试是各模块的单独检测，动态调试则是对机组整体性能的测试。两者的分布与衔接完成了风电机组并网前的整体调试。
关键词：转速；功率；静态调试；动态调试；齿轮箱；振动；发电机；风速
引言
新能源的发展中，风电行业占较大比例，面对这种勃勃兴起的新兴行业，风机的调试工作也成为了重中之重。
现国内的主流风机分两种，分别为双馈异步型风机和直驱型风机，两者各有优缺，调试步骤也存在较大的差异，今天我们就谈一下双馈异步型风机的调试工作。双馈异步型风机的调试主要分为静态调试和动态调试两个板块，其中静态调试，主要是针对风机部件级别的电气调试，通过对变流器、变桨、偏航、齿轮箱、发电机、液压站等单独部件的调试，完成整个风电机组运行功能、安全和保护性能的检验，及时消除生产和现场安装中存在的问题。
一、风机静态调试的开展
在进行静态调试时，风机叶片要处于90°顺桨状态，且最佳调试风速范围是10m/s以内。在确保这些基础条件后，首先要在风机塔基处开展静态调试工作，对存放在塔底的变流器柜、功率柜以及控制柜等设备柜进行全面检查，确保柜内照明、加热、风扇以及UPS系统可以正常运行，其次需要对塔基环境以及塔筒内部配置的免爬器、箱变监控模块进行整体检查，确保调试人员和设备在调试期间的安全。同时也要对轮毂进行全面检查，确保内部的超级电容、变桨电机以及叶片等设备可以正常运行。
重中之重的是机舱静态调试，要对机舱内各硬件进行检查，比如照明、风扇、加热器、泵等。然后分别对偏航系统进行调试，例如测量偏航夹角、检查偏航电机、编码器校零以及HMI偏航测试；对齿轮箱进行调试，例如检查齿轮箱润滑油泵、检查齿轮箱润滑加热器、记录水冷及润滑数据等；对发电机进行调试，例如风扇、加热器、水冷电机全面检查、水冷数据及发电机内部各温度数据的记录，确保发电机内部各温度数据正常，发电机可以正常运行。最后是对风机整体安全链进行调试，确保风机内部人员级安全链、偏航级安全链、风机级安全链以及程控触发安全链可以正常使用；以及风机联轴器的对中工作，使符合《关于齿轮箱和发电机对中预置量的通知》中的相关要求。
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图1 通讯调试图
二、动态调试的跟进
动态调试是相对于静态调试而言的，其主要是进行机组空转测试以及加载测试等工作。开展动态调试时，要完善机组的主控、变桨及转矩的控制策略；完善风机接入，使风电机组接入电网，供电正常；机组所存在的高风险缺陷均已消除，且塔基、机舱柜均为自动控制模式。
动态调试第一步需开展机组空转测试，即将机组功率限制为0，改变转速，分别于200rpm、400rpm、600rpm、800rpm下各空转运行五分钟，观察机组传动链运行是否平稳、有无明显异音且振动是否处于正常范围。在空转状态时，需继续观察机组桨距角、转速、偏航及液压系统运行状态，注意齿轮箱、发电机的冷却系统动作状态。第二步是机组超速测试，将机组超速模块报警值设定为2.07Hz，合低速轴转速为7.1rpm，高速轴转速为713rpm，按照空转测试步骤设置高速轴空转转速为800rpm，复位故障后重新启机，通过操作软件监控风机运行状态，看超速模块是否在规定的转速内触发风机级安全链，最后将超速模块报警值恢复原设定。第三步进行变流器手动并网测试，即将发电机转速稳定至800rpm后，依次通过变流器操作软件闭合主断路器，启动机侧网侧同步并网，观察变流器并脱网操作是否有效且运行稳定，无明显异响。在完成变流器手动并网后，风机机组已正常上电，第四步进行的是风机加载调试。
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图2 HMI调试界面
风电机组的加载调试是风机动态调试中的重要步骤，也是综合观察风机各部位运行状态以及链接保护的一个重要环节。在进行风电机组加载调试时，首先要确保风机内部无人员进行其他工作，其次不得进行跳步测试，且单次加载幅度不宜过大，避免影响风机内部各部件正常运行，造成设备的人为损坏。开展加载测试时，调试人员需要密切注意机组运行时的转速、转矩、功率、振动等整体数据，同时也需要关注齿轮箱油温、绕组温度、发电机轴承温度等各部件数据。需要特别注意的是，在进行风电机组加载调试时，需首先进行风电机组传动链加阻测试，所谓的传动链加阻测试主要用于抑制传动链本身特性所引起的周期性振动及转速波动，因为不合适的加阻参数将导致机组转速、功率严重波动及振动超限。
机组进行加阻测试时，首先应将机组功率设定为100kW，在观察机组各项性能指标正常后可逐渐调整功率限值，单次调节幅度不可过大。需注意的是当机组到达三分之一功率限值时，重点观察此时风机机组运行状况，若出现转速、功率波动严重，应停机对转速与转矩波形中的相位对应情况进行观察，并对风机机组进行整体分析整改，避免造成更大的事故。在机组传动链加阻测试完成后，第二步需进行机组的加载及甩载测试。加载及甩载测试指的是在不同的测试点下，通过设置不同的功率点，对风机的转速、功率、转矩、变桨控制、振动及部件磨损发声等进行全面检查，判断风机整体运行状态。
测试时首先对机组按测试条件进行设置，例如转速上限、振动限制参数上限等。设置完成后开始加载测试，分别对机组进行600kW、800kW、1000kW、1200kW一直至满负荷（发电机机械轴的输入功率）加载，测试每一负载下，机组的整体运行状态，以及面对低危故障、中危故障、严重故障等不同停机状况下机组的整体情况，对风机各项数据进行检查，例如液压油位、齿轮箱润滑系统、机组振动波形、转矩、是否有异响等，确保机组在不同情况下稳定运行。加载测试的同时也要在每个负载点上开展急停甩载测试，对每个负载下的甩载进行瞬时性振动测量（所测量记录的正弦波个数不小于20个），通过振动数据计算塔筒的一阶自然频率。该一阶自然频率反应的是机组塔筒直接螺栓连接情况，如测试值与设计值（0.3Hz）存在偏差，需重新对塔筒之间的连接螺栓进行检测并及时进行处理。
风机动调的最后一步是开展机组无功功率调节，在风机自动并网且满载运行后，通过系统控制功率因数以0.1的步长阶梯下降至-0.95，后再以0.1步长上升至+0.95，每种状态持续时间1min以上，观察各阶段风机运行情况及部件性能。无功功率调节要求功率因数变化时，风机整机控制有效，无功功率调节控制有效，功率过度平稳，变化中无明显冲击振动，机组不存在异响，机组稳态有功、无功功率波动在2%Pn以内。测试完成后恢复机组的功率因数。机组静、动态调试完成后，将调试的结果及数据以书面报告形式进行汇总存档，以便后期风机定检维护时的参照对比。
三、结语
风电机组的调试是风机能否安全稳定运行的基础，稳步的调试也促进了机组寿命的延长。面对新能源项目的井喷式发展，我们更应该做到在机组出厂前严把关，在调试过程中精准到位，力争让每台新风机都以出厂设计的最高标准运行。
参考文献：
[1]孙建波,赵娴,李大虎,等.利用储能抑制互联电力系统联络线功率振荡的研究[J].电力系统保护与控制,2013,(17).