早期投运的风电机组已经运行超过10年之久，机组内的变流器系统，部分器件已经老化或停产，或者是功能无法满足控制需求，需要针对性的进行升级改造。

 

 

- 控制及通信电源干扰治理 -

• 改造原因 ：

 

电网在低电压故障消除后的电压恢复阶段，风电场负载的突减、大容量电容补偿器的投入引起电网电压骤升。期间机组通信故障停机。

从风场现场损坏器件分析，电源波动导致CB、EK1100、EL6751等器件损坏，谐波、高压会引起4U机箱、CB等器件的连带损坏；甚至是机组的PMC损坏、接地故障等。

 

 

• 改造方案 ：

 

 

在系统上电之后，为了抑制干扰，Q1与Q2会开通，PLC是用在电网跌落高压波动过程中，在机组运行时或在上电的瞬间，会在外壳上产生高频感应电，这种高频感应电会通过GND从PLC的电源直接进入PLC内部，从而直接破坏PLC的内部电路或干扰PLC工作，会使PLC出现程序掉失，PLC开机无法启动，甚至直接损坏PLC电源和使PLC工作紊乱。与外部PE进行隔离式连接，以达到抑制小干扰，有大扰动时对内部电路进行保护的目的，同时加装滤波回路。

 

• 功能及效果 ：

进行控制及通信电源干扰改造后，可以达到以下功能：

◆ 减少因电源波动造成的器件损坏概率；

◆ 增加机组可靠运行小时数；

◆ 降低备件购买费用。

 

- 变频器功率模块/CB/端子除湿改造 -

• 改造原因 ：

环境潮湿的风场容易因绝缘等级降低而造成变流器柜内的功率模块、Crowbar等器件短路损坏。

 

 

• 改造方案 ：

对于已经受潮的模块，采取在IGBT散热器上安装加热电阻的方式对模块散热器进行加热，大大提升加热效果，主要用于除去模块内部及端子上的水汽或凝露；对于未受潮或已经进行过除湿处理的模块，在外壳与散热器缝隙、主端子接线等部位进行涂密封胶处理，用于防止水汽或凝露等进入到模块内部。IGBT的散热主要通过功率模块散热片，涂胶部分为塑壳部分，故涂胶不影响功率模块的散热。

 

 

对传感器接线端子部分进行去氧化及涂胶处理，防止水珠在端子部分堆积形成短路。

 

 

 

• 功能及效果 :

经过改造后，达到功能如下：

◆ 变频器启机时先进行加热除湿；

◆ 待机时进行加热除湿；

◆ 待机加热除湿不影响风机运行；

◆ 增大绝缘等级，减少短路风险；

◆ 增加风机可利用小时数；

◆ 避免因霍尔传感器端子氧化造成变频器故障频发。

 

- 变频器增加并网接触器改造 -

• 改造原因 ：

2010年之前风场已运行的双馈型风机的电控系统中，定子并网开关采用断路器做为定子的并网开关，断路器机械寿命为1.25万次。由于现场风的大小、风向的多样性、电网的波动以及风机本身的故障，导致风机的频繁并网、退网，致使并网开关频繁动作。

根据统计，定子并网开关平均操作次数为5次/日。在正常状态下，风机并网、退网时的电流很小，可以按照断路器（接触器）的机械寿命计算其使用寿命。断路器的平均寿命为2500天，断路器无法分断的话，会造成风机着火电网短路。

 

• 改造方案 ：

改造的主要内容是在原变频器基础上，新增并网开关，并对布线和控制部分做小部分修改，如下图所示：

 

 

用接触器取代断路器作为风机的定子并网开关，接触器的预期寿命远大于20年能够满足频繁动作的使用要求。

 

• 功能及效果 ：

进行变频器并网接触器改造后，可以达到以下功能：

◆ 减少因主断路器失效造成并网柜起火风险；

◆ 延长主断路器寿命；

◆ 减少机组故障率。

 

- 新增变流器智能远程诊断 -

 

• 功能及效果 ：

远程功能实现的目的为节省现场人员维护机组的时间，特从变频器上添加网线连接到交换机，从而在中控室就能用ReeViewer连接机位，实现远程对变频器的控制。

 

• 改造方案 ：

 

进行控制器升级改造

 

新4u机箱7号板件扩展了以太网口，具备连接以太网功能，更换7号板，更新远程控制程序即可使能变频器远程连接功能。

 

 

 

- 滤波电容改造 -

• 改造原因 ：

由于早期设计缺陷等原因，原变频器网侧滤波电容采用干式电容星接方式并联到变频器网侧回路。

 

• 改造原理 ：

现将变频器网侧滤波电容，由三相星接改为三相角接，图示如下所示：

 

 

• 功能及效果 ：

 

未经改造的滤波回路损坏照片

 

进行变频器网侧滤波电容改造后，可以达到以下功能：

◆ 星接改角接后，当电容失效，可以有效保护RC回路的滤波电阻；

◆ 整改后的电容自带放电电阻，可以有效释放电容残电；

◆ 将干式电容改为油式，可以有效降低滤波电容温度；

◆ 改造后的电容自带防爆阀，避免爆炸或起火，对变频器来说安全可靠。

 

- 均压电阻改造 -

• 改造原因 ：

由于早期变频器在选型设计时，直流母排电容及功率模块小母排电容正负极之间均并联水泥电阻，因电阻失效，致使功率模块电解电容损坏，影响风机安全。

 

• 治理方案 ：

现将直流母排电容及功率模块电容上的均压电阻更换为均压电阻组件，改造前后图示如下所示：

 

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• 功能及效果 ：

进行直流母排和功率模块小母排改造后，可以达到以下功能：

◆ 可以有效降低模块拆卸损坏电阻后，致使电容过冲电风险；

◆ 改造完成后，有效降低均压电阻温升。

 

- 控制机箱升级改造 -

• 升级原因 ：

在早期设计时，变频器采用了倍福PLC+控制箱的控制方式，但目前旧型号PLC已经面临停产断货和无法替代等问题。

 

• 升级方案 ：

现将PLC+4U机箱的控制方式，改造为PLC替代机箱，如下所示：

 

 

• 功能及效果 ：

进行PLC替代改造后，可以实现以下功能：

◆ 可以解决备件停产无法采购难题；

◆ 升级后的机箱，可以解决旧倍福PLC模块无法兼容高穿改造难题。

 

- 变流器主断路器联跳改造 -

• 基本原理 ：

在变频器发生故障时，变流器的主断路器会脱扣保护，但若其控制系统失效，断路器未脱扣保护，会造成事故扩大。

为此，将主断路器脱扣控制权限同时由主控进行冗余控制，则可以及时断开主断路器，避免事故进一步扩大。

 

改造示意图