２０１７年１２月 吉 林 电 力 Ｊｉｌｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｃ．２０１７ 第４５卷 第６期（总第２５３期） Ｖｏ１．４５ Ｎｏ．６（Ｓｅｒ．Ｎｏ．２５３） 风力发电机组塔底空间强制散热技术改造 Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｂｏｔｔｏｍ Ｓｐａｃｅ ｏｆ Ｗｉｎｄ Ｔｕｒｂｉｎｅ 郝玉轩，徐英华，刘国义 （国网吉林省新能源集团有限公司，长春 １３００２１） 摘 要：针对某风电场风力发电机组在高温季节绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ）频繁出现高温高报警进行了原因分 析，确定ＩＧＢＴ温度高是塔底通风效果差、散热不好导致。结合现场实际，决定在塔筒门及塔筒第一节平台变流器 柜上方安装轴流风扇进行强制通风散热，详细介绍了轴流风扇的安装步骤。技术改造后，经过两个夏季的检验，塔 底温度与塔外温度基本持平，ＩＧＢＴ模块温度高报警下降了６５ ，在保证了发电量的前提下，延长了风力发电机的 使用寿命，确保在高温季节机组可靠运行。 关键词：风力发电机；轴流风扇；绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ） 中图分类号：ＴＫ８３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—５３０６（２０１７）０６—００３５—０２ 随着经济的高速发展，能源问题和环境污染日 益突出。风能作为绿色可再生能源，因其使用便捷、 ２原因分析 无污染、成本低等特点，得到了广泛使用和快速发 展。我国可开发的风能潜力巨大，资源丰富，有良好 的发展前景，风电有潜力成为我国未来能源结构中 重要的组成部分。由于风力发电机的工作环境恶劣 一为了有效解决风电机组频繁报ＩＧＢＴ温度高这 问题，经对现场风机塔底反复研究，发现ＩＧＢＴ温 度高的主要原因是散热不理想，通风效果差。塔筒内 的通风靠塔筒的自然通风，风压差很小。变流器柜有 三层滤网，风阻力很大，自然通风的压差满足不了变 与工况的复杂多变，在运行过程中会出现各种故障， 如果不能有效解决，会影响风机安全稳定运行，减少 发电量，直接影响经济效益。 流器的通风要求。变流器的安装位置处于塔筒底层 平台上，与上层平台隔板较近，上层隔板未开通风 孔，进一步造成通风不畅，进而使塔底温度居高不 １机组概况 下。风电机组变流器长期在高温环境下工作，故频繁 报ＩＧＢＴ温度高故障。 乾安水字风电场一期工程共有２２台ＵＰ８２型 １．５ ＭＷ风电机组。机组于２０１１年底投产，２０１４年 ３技术改造方案 开始在高温季节风电机组频繁报变流器绝缘栅双极 型晶体管（ＩＧＢＴ）温度高故障。初期怀疑变流器柜滤 网堵塞，影响通风效果，导致温度高报警，对全场风 机滤网进行清理，清理后效果不明显，风机还是报 ＩＧＢＴ温度高故障，于是对滤网进行了更换。更换滤 网后，在高温及大负荷条件下，还会出现此类故障， 为了有效解决塔底通风问题，增大通风压差，结 合现场实际情况，决定对塔底空间进行强制通风改 造。为了改造后不影响风机塔底设备及塔筒的安全 稳定运行，最终决定在塔筒门及塔筒第一节平台变 流器柜上方安装轴流风扇进行强制通风散热。加装 清洁及更换滤网都不能有效解决风电机组报ＩＧＢＴ 温度高问题。 ＰＴ１００热电阻温度传感器，对塔筒内进行温度采集 测量，以控制轴流风扇的启停。只要通风顺畅了，温 度就能降低，进而消除ＩＧＢＴ温度高故障报警。 收稿日期：２０１７—０９—１２ 作者简介：郝玉轩（１９６８），男，工程师，从事风电、水电生产调度及管理工作 ・３５・ ２０１７年１２月 第４５卷 第６期（总第２５３期） 吉 林 电 力 Ｊｉｌｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｃ．２０１７ Ｖｏ１．４５ ＮＯ．６（Ｓｅｒ．ＮＯ．２５３） 安装在塔筒门上的２个和由下向上抽风的轴流 风扇都采用三相供电模式，功率为０．５４ ｋＷ，电压 ４００ Ｖ。ＰＴ１００可通过端子Ｘ１０—２４、Ｘ１０—２５与卡件 ＫＬ３２０４的１０４ＡＩ１连接。接触器——１５Ｋ５（ＤＩＬＭ １２—１０ ２４Ｖ ＤＣ）根据ＰＴ１００对塔筒内温度采集测量 的结果，最终由可编程逻辑控制器（ＰＬＣ）ＫＬ２１３４ 的１０４ＤＯ４进行控制，即控制轴立风机的启停。与此 同时，空气式低压断路器８—１Ｑ２的常开辅助触点 （１．５３、１．５４）与ＰＩ Ｃ ＫＬ１１０４的１０３ＤＩ４构成回路， 对３台轴流风扇的电气回路通断进行监测。当塔底 温度高于２５ ｌＣ时，轴流风扇启动运行，低于２Ｏ Ｃ时 轴流风扇停止运行。考虑到现场实际情况，ＰＴ１００ 可通过塔底柜下方的出线孔，用扎带固定在塔底柜 的吊环上。具体安装步骤如下。 ａ．在爬梯竖梁上开孔。从平台花纹板起，每隔２ ｍ用标记笔在爬梯竖梁上标记支撑架安装孔的位 置，每个支撑架共有４个安装孑Ｌ，可用米尺确定一个 安装孔，其余３个使用部件连接板，比对其部件的具 体开孔位置，用标记笔标出；然后使用手电钻，采用 １２ ｍｍ钻头在爬梯竖梁的标记处开孔，确保孔位 准确。因爬梯竖梁采用的是空心方管，所以在钻孔时 要确保方管两侧的开孑Ｌ孔心要同轴且水平。 ｂ．在爬梯竖梁上安装支撑架。在爬梯竖梁最下 端开孔处安装第１个支撑架并用螺栓固定好，支撑 架另一侧的半环先不安装，以便在安装出风管顶部 支撑架时风管总体上移方便。在平台出风管顶端安 装最上端的支撑架，支撑架另一侧的半环也要同时 安装，同时用绑扎带对支撑架和风管的吊环进行拉 紧固定。用相同的方法在爬梯竖梁顶端安装第２、第 ３个支撑架。最后安装固定最下端支撑架的半环，同 时用绑扎带对支撑架和风管的吊环进行拉紧固定。 Ｃ．确定轴流风机位置。出风管自然下垂，其底端 在平台板上对应的位置即为轴流风机安装的位置， 可把轴流风机移动到风管的正下方，用标记笔沿轴 流风机轮廓在平台板上标记。移走轴流风机，把进风 管放到其标记的风机位置处（进风管法兰向上），沿 风管的外径进行标记，确定其开孑Ｌ位置。使用角磨机 对平台板沿其标记开孔，孔开好后，放入进风管，确 定平台板上轴流风机螺栓安装孔的开孔位置，进风 管沿开孔安装后，用标记笔在进风管法兰开孔的位 ・３６・ 置对平台板进行标记，用钻头为声９．５ ｍｍ的手电钻 在平台板螺栓孔标记处开孔。开孔时应对周围电器 设备增加适当保护，防止铁屑进入电气部件，造成安 全隐患，操作人员应佩戴安全护具。 ｄ．安装轴流风机。安装轴流风机的电线、螺栓 孔开好后，依次放入进风管，然后在进风管法兰面｝ 安装轴流风机，最后把轴流风机底部与风管连接并 固定。 ｅ．调试安装其他装置。拆除塔筒门原进风ｕ，住 其下方按照轴流风扇安装尺寸重新开口，内部安装 轴流风扇，外部安装带滤网百叶窗。对轴流风扇启停 程序进行设定。安装轴流风扇的动力电缆、控制电缆 明管敷设，电缆管固定牢固，布局合理。ＰＴ１【）（ｊ通过 塔底柜下方的出线孑Ｌ，用扎带固定在塔底柜的ｍ环 上。全部调试合格后，投入运行。 ４改造效果 技术改造前塔内的温度比塔外的温度高ｌ（１～ １５ Ｃ。当塔外环境温度为３Ｏ Ｃ时，塔内温度即达到 ４Ｏ～４５ Ｃ。白２０１５年７月技术改造升级后，经过 ２０１５年与２０１６年两个夏季的检验，塔底温度 ｊ塔 外温度基本持平。 技术改造后不仅是ＩＧＢＴ模块不因环境温度岛 报故障，同时放置在塔底的变压器、塔底屏、塔底 、 变流柜等设备能够保持正常工作温度。提商＇厂风场 的发电量，同时也延长了电气设备、电子元件的使Ｊｆ】 寿命。虽然３台轴流风机在运行过程中要消耗一 定 的电能，按全天轴流风机都运转计算，轴流风机消耗 的电量３８．８ ｋｗ・ｈ，远远小于风机启停机损失的 电量。在保证了发电量的前提下，也降低＿ｒ风机频繁 启停造成的设备损耗，延长了风机的使用寿命，并Ｈ 减少了检修人员的劳动强度，改善了检修人员的检 修改造的环境温度。改造后每年ＩＧＢＴ模块温度商 故障下降了６５ ，风扇运行２年多，塔筒降温效果 比较明显，确保在高温季节风电机组可靠运行。确保 全场的风力发电机组安全、高效的并网运行。 （编辑 韩桂春）
