金风48750风机电控分析
关于金风S48／750KW风机软启动过程及故障分析
关于金风S48/750KW风机软启动过程及故障分析摘要：金风S48/750KW风机启动时，为了避免启动电流对电网的冲击，采用由双向可控硅组成的软启动控制电路，通过控制可控硅的导通角，从而控制发电机定子绕组的输入电压，使发电机的启动电流平滑上升，减小了电机的启动损耗。
并在PLC的程序控制下，当电机转速达到设定值时，自动闭合旁路接触器，使可控硅开关安全切出，最终完成发电机的并网。
关键词：软启动双向可控硅异步发电机控制流程故障分析金风S48/750KW风机在新疆风能公司苜蓿台风电场安装39台，总计容量29250KW。
从2010年至今已经运行两年有余，一些软启动故障也渐渐暴露出来。
本文通过对软启动的启动过程和故障分析，为风机维护人员处理此类故障提供参考。
一、什么是软启动（一）软启动的定义软启动（soft start），是指在电机启动过程中，通过控制电机的启动电压，从而使电机的启动电流平滑运行的一种启动方式。
（二）软启动的种类1．斜坡升压软启动这种启动方式比较简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定的函数关系增加。
其缺点是，由于不限流，在电机启动过程中，有时产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际应用较少。
2.斜坡恒流软启动这种方式是在电机的初始启动阶段，启动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定，直至启动完毕。
启动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。
电流上升速率大，则启动转矩大，启动时间短。
该启动方式是应用最多的启动方式，尤其适用于风机负载的启动。
3.阶跃启动开机后以最短的时间使启动电流迅速达到设定值，即为阶跃启动。
通过调节启动电流设定值，可以达到快速启动效果。
4.脉冲冲击启动在启动初始阶段，让晶闸管在极短的时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，最后连入恒流启动。
该启动方法，在一般负载中较少应用，适用于重载并需要克服较大的静摩擦的启动环境。
金风-750电控系统讲解..
• 机舱控制柜柜体内包括西门子ET200分布扩 展模块、振动保护模块。 ET200分布扩展模 块的主要功能是采集和处理信号（采集机舱 内的各个传感器、限位开关的信号；采集并 处理叶轮转速、发电机转速、风速、温度、 振动等信号），并将采集到的信号通过DP总 线送往控制柜，控制柜中的S7-300 PLC对这 些信号做统一处理。
软并网控制器原理图
启动
a) 控制器上电，执行自检，检测电网五分钟，无故 障执行风力机组自动启动过程。 b) 控制器面板正常启动或机舱内控制柜启动风力机 组，控制器等待60秒使数据达到稳定，如果检测风 力机组无故障且风力机组满足启动条件，风力机组 将会松高速闸进行自动启动过程。 c) 控制器面板强制启动风力机组，如果风力机组无 故障，且满足启动风速，风力机组将立即松高速闸 启动。
并网
• 软并网控制器采用三对反并联的可控硅串接于风力发电机 的三相供电线路上，采用限流软并网控制模式，利用可控 硅的电子开关特性，通过控制其触发角的大小来改变可控 硅的开通程度，由此改变发电机输入电压的大小，以达到 限制发电机并网电流的特性，原理图如下图所示： • 在该控制模式下，风力机组以设定的电流为限幅值运行， 当风力机组并网过程完成后，使旁路接触器闭合，发电机 与电网直联运行，旁路闭合后停止软并网，因此可控硅只 是短时工作，不需要强制散热
金风750系列风力发电机组电控系统介绍
概述 金风750系列风力发电机组配备的电控系统以可 编程控制器为核心，控制电路是由PLC中心控制器及 其功能扩展模块组成。主要实现风力发电机正常运 行控制、机组的安全保护、故障检测及处理、运行 参数的设定、数据记录显示以及人工操作，配备有 多种通讯接口，能够实现就地通讯和远程通讯。
• 控制柜主要包括可编程控制器（PLC）及其扩展模块、控 制接触器、中间继电器、电源保护等部分，整体采用功能 模块结构，结构紧凑，主要完成数据采集及输入、输出信 号处理，逻辑功能判定；向配电柜控制的执行机构发出控 制指令；与机舱内的机舱控制柜、中央监控系统实时传递 信息；根据信号的采集、处理和逻辑判断保障整套机组的 可靠运行。控制柜能够满足无人职守、独立运行、监测及 控制的要求，运行数据与统计数值可通过就地或中央监控 机记录和查询，控制柜是风力发电机组电气控制系统的核 心。金来自750系列风力发电机组控制结构图
关于金风S48／750KW风机软启动过程及故障分析
关于金风S48/750KW风机软启动过程及故障分析摘要：金风S48/750KW风机启动时，为了避免启动电流对电网的冲击，采用由双向可控硅组成的软启动控制电路，通过控制可控硅的导通角，从而控制发电机定子绕组的输入电压，使发电机的启动电流平滑上升，减小了电机的启动损耗。
并在PLC的程序控制下，当电机转速达到设定值时，自动闭合旁路接触器，使可控硅开关安全切出，最终完成发电机的并网。
关键词：软启动双向可控硅异步发电机控制流程故障分析金风S48/750KW风机在新疆风能公司苜蓿台风电场安装39台，总计容量29250KW。
从2010年至今已经运行两年有余，一些软启动故障也渐渐暴露出来。
本文通过对软启动的启动过程和故障分析，为风机维护人员处理此类故障提供参考。
一、什么是软启动（一）软启动的定义软启动（soft start），是指在电机启动过程中，通过控制电机的启动电压，从而使电机的启动电流平滑运行的一种启动方式。
（二）软启动的种类1．斜坡升压软启动这种启动方式比较简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定的函数关系增加。
其缺点是，由于不限流，在电机启动过程中，有时产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际应用较少。
2.斜坡恒流软启动这种方式是在电机的初始启动阶段，启动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定，直至启动完毕。
启动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。
电流上升速率大，则启动转矩大，启动时间短。
该启动方式是应用最多的启动方式，尤其适用于风机负载的启动。
3.阶跃启动开机后以最短的时间使启动电流迅速达到设定值，即为阶跃启动。
通过调节启动电流设定值，可以达到快速启动效果。
4.脉冲冲击启动在启动初始阶段，让晶闸管在极短的时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，最后连入恒流启动。
该启动方法，在一般负载中较少应用，适用于重载并需要克服较大的静摩擦的启动环境。
针对金风750kW系列风力发电机组频繁起停问题的分析与讨论_陈锋
３）当发电机转速和叶轮转速＝ ０，并且达到 １０ ｍｉｎ 或双闸全部制动后，机组执行停机命令。
（６）紧急停机 １）所有继电器、接触器失电，最终安全链断开。 ２）叶尖与两部高速闸同时制动。
５ ）两闸全抱死后当发电机转速和叶轮转速都降为 零时，（叶尖不收回）达 ５ ｓ 后执行停机命令。
（５）安全停机 １）叶尖与高速闸 １ 同时制动。 ２）当发电机转速降至同步转速时旁路接触器切出，
闸 ２ 制动。 ３）叶尖不收回。 具体程序设置： １）当执行安全停机时，要执行甩叶尖，旁路接触器
切出，发电机接触器切出，软起动切出状态，并且不准 许机组对风，禁止复位。
这样一来机组处于当地每年长达数月的小风月份 时，叶尖液压缸以这样的频率工作，必然会加重设备的 损耗，最终导致经济上不必要的损失，而且增加了现场 人员的维护工作量和工作难度。
以上所列几组风机的运行数据都是典型的小风时间 段时机组运行状态的变化情况，通过数据显示分析，可 以明显地看到机组短时间内在小风运行阶段时由并网状 态到自由停机的次数。
没有起动机舱维护和禁止起动时（准许起动），则可 以强制起动后让风机进入空转状态。
风机在停机状态下可进行维护。 （３ ）发电机并网
机组运行当中准许自动对风和复位： 当 ３０ ｓ 平均风速≤ ５ ｍ／ｓ 时，且 ３０ ｓ 平均功率≤ － ５ ｋＷ 达到 ５ ｍｉｎ（慢脱网时间）时，且当有功功率小 于 ０ 时，则执行自由关机，如果此时并网次数≥ ４ 次则要 执行正常停机。 当 ３０ ｓ平均风速≤５ ｍ／ｓ时，且有功功率≤－１０ ｋＷ 达到 ２ ｍｉｎ（快脱网时间）时，则执行自由关机，如果此 时，并网次数≥ ４ 次则要进执行常停机。 （４）正常停机 １）甩叶尖。 ２ ）当发电机转速降至同步转速时，旁路接触器切 出，进行脱网。 ３）当发电机转速≤ ５００ ｒ／ｍｉｎ 时将高速闸 １ 制动。 ４）如果甩叶尖后发电机转速继续上升则将闸 ２ 制动。 ５）下次制动时两闸调换顺序。 ６）停机后将叶尖收回。 如果出现任何转速不正常（如发电机转速继续上升） 则执行安全停机。具体程序设置如下。 当机组执行“正常停机”命令时： １）甩叶尖且不准许对风和禁止复位。 ２）甩叶尖后当机组状态为①有功功率≤ ０ 时，或② 延时１０ ｓ，或③发电机转速≤１ ５００ ｒ／ｍｉｎ。 满足上述条件后旁路接触器切出后延时 ２００ ｍｓ 后软 起动关闭，再延时 ２００ ｍｓ 后发电机接触器切出（１０ ｓ 后 退电容）。
金风750kW系列机组产品特性介绍
滤油器的典型结构
滤油器的总类很多，主要类型有：
机械式滤油器 磁性滤器
网式滤油器； 线隙式滤油器； 片式滤油器； 纸芯式滤油器； 烧结式滤油器；
机械式滤油器主要靠过滤介质阻挡杂质；磁性滤油器则靠 过滤介质的磁性吸出油液中的铁末。
纸芯式滤油器
纸芯式滤油器是以处理过的滤纸做过滤材料。为了增加过滤面积， 纸芯上的纸呈波纹状。纸芯式滤油器性能可靠，是液压系统中广泛采用 的一种滤油器。但纸芯强度较低，且堵塞后无法清理，所以必须经常更 换纸芯。
主要结构及工作原理
转子及其部件 转子为鼠笼型，其主要部件有：转子铁心、轴、转 子绕组、风扇。 转子铁心由相互绝缘的冷扎硅钢片迭压而成，圆周 平均分布有通风槽，转子铁心迭压后直接套在轴 上。 转子绕组采用笼型铜条焊接结构，由置于转子槽中 的导条及两端的端环组成闭合回路，整个转子形成 一坚实的整体，结构简单牢固。 电机转子的非轴伸端装有内风扇、外风扇各一个， 电机内部的热量在转子通风槽、气隙、机座通风槽 间循环，由定子铁心及电机内部冷却介质传给电机 机座及端盖，再由外风扇强迫风冷将热量带至周围 空气中，使机壳温度降低。
金风750kW系列机组产品 特性介绍
2007.10
概述
总体概术 传动系统 液压系统 刹车系统 偏航系统
总体概述
金风S48/750及系列化产品 金风（goldwind) －公司品牌 S－英文stall 的缩写，即失速控制 48－叶轮的直径为 48m 750－发电机的额定功率为750kW
润滑泵 过滤器
强制风冷
冷却器 温度传感器(PT100)
润滑油品的选用
润滑油的主要作用
抗磨损 ——减少磨 损，减少阻力
750风机国产电控故障分析及检修
国产电控故障分析及检修国产电控系统以可编程控制器为控制内核，是以西门子CPU315和EM277,EM224，EM231等通过DP总线结构组网构成，中文操作界面，国产电控将风机的故障分为96条，系统检测不同部件的输入量，输出量信号，反馈信号等，与系统内编程设定值比较，输出并控制风机作相应动作反应，不满足条件时，系统报相应故障。
金风S43/600风力机组控制结构如图所示：下面将国产电控故障一一列举：1：扭缆开关此故障是风机安全链中的扭缆开关触点由常闭变为常开，造成安全链断，风机系统报扭缆开关动和安全链断故障，通过察看故障堆栈可以清楚看到故障的先后顺序。
该故障发生在系统没有收到正确的偏航解缆信号，原因有：1)偏航计数器设置错误当左向扭缆时，左偏开关动，此时风机因该右解缆，如继续左向偏航则扭缆开关动，安全链断。
2)扭缆开关损坏或接入开关的线开路，系统报扭缆开关，安全链断。
如图：故障处理方法：上风机检查是否真的扭缆，如扭缆开关拉动，检查偏航计数器各触点的位置及设置，重新调整并手动偏航解缆。
如无扭缆；则全面检查扭缆开关及偏航计数器的情况。
安全链重新上电，检查是否报扭缆开关动故障。
2：叶轮过速开关风机报此故障有电控和液压两方面的原因，当风机的叶轮转速超过计算机设定的上限值时，即在大电机状态叶轮转速超过30rpm时报叶轮过速。
另外风机在运行过程中，当叶轮转速达到一定程度时，叶尖油路压力达到压力开关（11.3）的整定值，（11.3）的整定值为100bar，（11.3）为叶尖压力高开关。
压力开关动作，风机执行紧急刹车，同时报告“叶轮过速”故障。
如果上述两种方法均未执行动作的情况下，离心力作用使叶尖压力达到防爆膜破裂压力，防爆膜被冲破，通过防爆膜执行叶轮过速保护。
即防爆膜是最后一道屏障。
冲破防爆膜，叶尖油路压力释放，叶尖甩出，风机执行正常停机，同时报“叶尖压力低”故障如图：叶轮转速发电机转速故障处理方法：首先因查看运行记录在报叶轮轮速故障时，风机是否遇到强阵风，如对应有大风记录此时电网不足以将电机转速拖住，导致叶轮叶轮转速增高，这种情况可以使风机正常使用。
关于金风S48／750风机偏航系统的构成及故障处理的探讨
关于金风S48/750风机偏航系统的构成及故障处理的探讨摘要：本文通过对金风科技S48/750风机偏航系统的构成及及其故障处理的探讨，提出了自己的观点和想法，以便更好的维护风机的偏航系统，使风机能够稳定、高效的运转。
关键词：PLC 偏航电机偏航减速器偏航齿圈偏航开关接近开关偏航空开偏航接触器偏航热继电器偏航制动器金风科技的S48/750风机在中国市场上占有重要的市场份额。
S48/750风机以其较低的价格，良好的稳定性，以及较高的可利用率，得到广大风电业主的青睐。
我公司在苜蓿台风电场树立该风机39台，共计29250kW。
目前大部分金风科技的S48/750风机都已运行一年以上，因此一些常见的故障也就会暴露出来。
金风S48/750风力发电机组的偏航采用主动对风形式。
在机舱后部有两个互相独立的传感器—风速仪和风向标，当风向持续发生变化时，风向标的信号将反映出风机与主风向之间有偏离，控制器根据风向标传递的信号控制两个偏航驱动装置转动机舱对准主风向。
偏航系统是风力发电机组特有的控制系统。
偏航控制系统主要由偏航测量、偏航驱动传动部分、纽缆保护装置三大部分组成。
主要实现两个功能：一是使机舱跟踪变化不定的风向；二是由于偏航的作用导致机舱内部电缆发生缠绕而自动解除缠绕。
金风S48/750风机的偏航系统构成包括：偏航电机、偏航减速器、偏航齿圈、偏航开关、接近开关、偏航空开、偏航接触器、偏航热继电器、偏航制动器、控制风机偏航的PLC以及连接这些元器件的线缆。
金风S48/750风机的偏航故障，主要有左、右偏开关动作和偏航电机过载。
一、左、右偏开关动作风机在运行过程中，由于风向的不确定性，风机叶轮会不停的对风，从而使叶片始终处在主风向上。
这样风能就一直能够通过主轴传递给发电机。
因此风机内的电缆也会随着机舱的转动而缠绕，解缆系统是当主回路电缆发生缠绕时根据PLC发出的信号自动解缆。
解缆系统分为根据PLC设定值的自动解缆和偏航开关控制的安全链保护两种。
浅谈48／750风力发电机组
浅谈48／750风力发电机组安全链系统及其故障分析姓名：杨秋利专业：电气工程及其自动化单位：中电大丰风力发电有限公司入职时间：2007年12月25日摘要本文对48／750机组安全链的原理进行了简述，重点对230 V 带电调试过程中，安全链系统出现的各种故障写一点自己的总结，以供各位同事参考.关键词：48／750机组安全链故障目录一、安全链系统 (4)（一）安全链系统的重要性 (4)（二）安全链的系统组成 (4)二、安全链故障及其分析 (6)（一）安全链故障 (6)（二）安全链故障分析 (6)1 急停开关故障 (6)2 左右偏开关故障 (7)3 叶轮过速故障 (9)4 振动开关故障 (9)5 orbivibl振动故障 (10)三安全链系统解决办法及其改进 (10)四总结 (11)参考文献 (11)浅谈48／750风力发电机组安全链系统及其故障分析绪论在翁牛特风电项目现场，对48\750机组230V控制回路进行了带电调试，发现其风力机组的安全链是十分重要的，在逻辑上，安全链系统的等级比控制系统要优先。
其安全控制措施为确保风力发电设备在出现故障时．仍处于安全状态。
如果出现比较大故障，安全链系统的任务是保证设备安全动作，使24V和230V 带电回路掉电，风机正常停机．在实际应用过程中，尤其是我们48\750机组的安全系统功能是比较完善的，但也有时出现故障，我们要以最快的速度修复系统使之恢复正常工作．一旦出现故障，在安全系统的控制下，机组设备在安全状态中停机。
一、安全链系统（一）安全链系统的重要性48／750机组的安全链是独立于计算机系统的硬件保护系统，采用反逻辑设计，对风力机组造成致命伤害的故障点重点防护起来，能把机组的损失降到最低．（二）安全链的系统组成金风科技48／750机组的安全链由S14.5复位按钮，QF1.2空气断路器，K14.4软件看门狗，K22.7叶轮过速， G25.8振动开关，G25.11右偏开关，G25.11左偏开关，S14.7主控柜急停开关，S22.4机舱急停开关，九个节点组成，串联到主控柜里中的安全继电器中．其中K14.4安全继电器是机组安全链的核心部件，如图1．在48／750机组中，上电后，正常状态下，整个安全链是带24V电的．如果机组某一块出现紧急故障时，那么其中与它对应的节点断开，安全链失电．由安全继电器控制的230V供电回路，如此同时失电．整个电磁阀回路和230V回路中的交流接触器停止，机组进行紧急刹车过程．执行机构的电源230VAC、24VVDC 失电，机组处于闭锁状态．同时每一个结点的闭合和断开都有信号传到数字量输入模块SM321和SM322中,在模块中，都有信号指示灯来显示各个节点的状态．在调试时候，指示灯是我们判断安全链好坏的依据，应当引起我我们的重视．在48＼750机组正常上电时，安全链上各个反馈结点信号如表1，开关量输入信号对照如果在PLC模块上的显示如上表不符，那么安全链就有问题了．二、安全链故障及其分析（一）安全链故障在翁牛特工作现场，从10月4号开时230V带电调试，在调试中一般出现以下几种故障；1．在SM321模块上的急停信号灯灭，按S14.5复位按钮无法恢复．2．左右偏开关动作3．叶轮过速4．振动开关动作5．orbivibl振动（二）安全链故障分析1 急停开关故障故障现象：急停无反馈信号输入SM321模块中，指示灯是熄灭的，重复按主控柜上的S14.5复位按钮无法复位。
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S48/750KW风机电控说明
由于风力发电机是异步发电机，由于异步发电机要从电网吸收无功电流来励磁，使电网的功率因数降低，为了保证电网的供电质量和减少线路损耗，在发电机并网后通过并联电容对系统进行无功补偿。
需要配备无功补偿装置，其最大无功补偿容量是根据异步发电机在额定功率时的功率因数来设计的，也就是说在额定功率时，其补偿的无功功率必须保证功率因数达到设计的额定功率因数，一般大于0.98。
（为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的“无功”并不是“无用”的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已。
视在功率：电能由电压和电流两者提供，即S=UI。
视在功率是有功功率和无功功率的和，也就是电压和电流的有效的乘积。
在实际供电中，就好比两个人进行协作，若协作没有偏差时，电能可向外供出，当两个人又差别时，如电流超前或电流滞后，则供电的效率将降低，差别的大小就是电压和电流之间的相角差，反应到效率则用相角差的余弦即功率因素表示。
有功功率就是有效的能量输出，无功功率则是无效的能量输出（无用功）。
有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cos,功率因素反映电机利用电网的程度，越高越好）。
他们之间的数学关系是：
S=UI ：视在功率
P=S*cosa ：有功功率，a为相角差，cosa称为功率因素
Q=S*sina ：无功功率
在本电控系统中，无功补偿电容是分五级进行补偿的，五组容量分别为：125kVar、25kVar、25kVar、25kVar和25kVar。
风力发电机并网完成之后，PLC中心控制器根据所需无功功率控制交流接触器投切五组电容进行补偿。
注意：在正常情况下，刀熔分断开关处于闭合状态，当需要维护更换熔断器时，需断开刀熔开关。
电容补偿主回路为交流690V，维护检修时应断开主断路器QF1.5！
软并网控制器采用三对反并联的可控硅串接于风力发电机的三相供电线路上，采用限流软并网控制模式，利用可控硅的电子开关特性，通过控制其触发角的大小来改变可控硅的开通程度，由此改变发电机输入电压的大小，以达到限制发电机并网电流的特性，原理图如下：
在该控制模式下，风力机组以设定的电流为限幅值运行，当风力机组并网过程完成后，使旁路接触器闭合，发电机与电网直联运行，旁路闭合后停止软并网，因此可控硅只是短时工作，不需要强制散热。
典型故障：软起动保护，该故障主要是由软起动板发出的自保护信号,软起动板有简单的自检功能如果电网侧缺相,或软起动板有故障那么会报出该故障,同时可控硅的过热开关量也接在软起动板上,如果可控硅过热那么该开关就会断开,软起动板也会报出该故障.出现该故障时应该检查可控硅和软起动板的好坏,撤底排除该故障后才可重新起动风机. 大电机反馈丢失：大电机接触器动作后反馈的开关量信号为0，分析原因为安装反馈信号的辅助触点 安装不到位或者反馈信号回路上的接线有断开的地方。
并网超时：软器开始工作到软启全导通的时间>故障设置时间30S。
首先检查旁路线圈接线回路，旁路线圈接线回路的断开会使并网时间超过故障设定值，其次检查软起动板性能好坏，软起动板损坏后其投旁路的功能也可能受损，软启动器内部控制逻辑失步。