金风变流系统(水冷)
合集下载
金风1.5MW机组变流控制子站与低电压控制子站区别
金风1.5MW机组变流控制子站与低电压控制子站区别目前，金风1.5MW机组控制系统主要分Switch与Freqcon变流两种。
我们场站1.5MW机组所采用控制系统为Freqcon变流系统，为被动风冷型，Freqcon变流配置的系统由变桨子站、机舱控制子站、低电压控制子站、变流控制子站和主控制器组成。
其中，变桨子站在轮毂三个变桨柜各一个，机舱控制子站在机舱控制柜，剩下的三个均在主控柜。
主控制器一眼可以看出，但变流控制子站与低电压控制子站处于上下关系，很容易混淆，并且各自代表的功能也不同，现从位置区分、组成、功能三个部分进行详细介绍。
一、位置区分当我们打开机组主控柜时，变流控制子站与低电压控制子站在主控柜上部各一排，第一排为变流控制子站，第二排为低电压控制子站。
如下图所示：二、组成（1）变流控制子站变流控制子站共计18个倍福模块组成，主要由BK3150、KL9210、KL1104、KL2134、KL3404、KL4032、KL9010这些模块组成。
（2）低电压控制子站低电压控制子站共计15个倍福模块组成，主要由BK3150、KL9210、KL1104、KL2134、KL3204、KL4032、KL9010这些模块组成。
（3）各倍福模块作用表1：子站通讯模块表2：常用数字量与模拟量模块作用三、功能（1）变流控制子站主要用于监测变流器系统。
变流器系统主要有两个作用，首先控制机组叶片角度，调节发电机电磁扭矩；然后将电能转化成与电网频率、相位、幅值相对应的交流电，以此满足并网条件。
凡是与变流器有关的故障，均与变流控制子站模块有关。
如下图所示：（2）低电压控制子站主要用于各温度测量回路，对冷却风扇、发电机电容、滤波电容、放电接触器、UPS等回路的运行是否正常进行反馈。
凡是与温度、运行反馈有关的故障，均与低电压子站模块有关。
如下图所示：综上所述，在实际工作中，当机组发生故障时，我们往往打开柜子就会看到一排排倍福模块，如果不熟悉各个功能模块的特点，就会有不知所措或无从下手的感觉，所以需要我们运维人员能够明确故障方向，结合图纸从源头查询相应故障回路，便于在日常维护及处理故障过程中提高工作效率。
金风MW机组控制系统介绍
以太网通信网络系统 （SCADA） 人机交互监控系统 （手持终端）
二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统
控制系统各个部分的主要功能
人机交互
网络/远程监控
▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
▲统计报表 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
主控制器(风机系统逻辑控制)
▲风机正常工作逻辑控制 ▲故障诊断及保护 ▲数据采集/统计 ▲与各个系统的数据交互控制
一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍
金风2.0MW风力发电机组是基于金风1.5MW风力发电机组平台开发的新型机组。
1-叶片 2-变桨系统 3-轮毂 4-发电机转子 5-发电机定子 6-发电机开关柜 7-测风 系统 8-辅助提升机 9-偏航系统 10-底座 11-发电机散热系统 12-机舱罩 13-塔架
三、机组主控制系统的组成及功能
部分功能系统介绍---安全链保护系统
双安全链回路系统，与1.5MW回路设计的最大不同是引入了变流安全链，使其 能够成为完全独立的硬件安全输入、输出保护系统。
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
金风2.0兆瓦机组的主控制器组成
CX5020
KL9210 KL1104
金风2.0兆瓦风力发 电机组主控制系统
课程内容：
一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍 二、金风2.0兆瓦风力发电机组的电气控制系统 三、机组主控制系统的组成及功能 四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理 五、金风2.0兆瓦机组内的部分模块及传感器 六、金风2.0兆瓦机组主控的软件系统 七、手持移动终端
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
各个子站内部及子站与主站之间的通讯结构
BX3100/ BK3150
Profibus-DP
2.1--金风1.5兆瓦风力发电机组控制系统介绍
Freqcon变流配置的系统 金风1500千瓦直驱风力发电机组系统结构图
主电缆
电机侧二极管整 流单元
斩波升压单元 网侧逆变单元
AC
DC DC
DC DC
DC
DC
AC
主断路器
进线电缆
开关柜
Freqcon变流器
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
动
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
塔架
机组主控制柜
变流控制器
I/O D 信P 号总
▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
▲统计报表 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
主控制器(风机系统逻辑控制)
▲风机正常工作逻辑控制 ▲故障诊断及保护 ▲数据采集/统计 ▲与各个系统的数据交互控制
变桨系统
▲桨距调节 ▲桨距角采集 ▲异常保护 ▲故障诊断及保护
变流系统
▲电力变换 ▲功率控制 ▲转矩控制 ▲功率因数调节 ▲故障诊断及保护
10 / 35 kV f = 50 Hz
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统 Switch变流配金置风的15系00统千瓦直驱风力发电机组系统结构图
主电缆
电机侧功率单元 网侧功率单元 主断路器
AC
DC DC
DC
AC
620 / 690 V
进线电缆 f = 50 Hz
10 / 35 kV f = 50 Hz
D
P 总 线
冷 却 水 管
2、红色虚线框里表示水冷系统 （塔底） 3、绿色虚线框里表示主控系统 （塔底） 4、黑色虚线框里表示机舱控制系统（塔顶） 5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）
主电缆
电机侧二极管整 流单元
斩波升压单元 网侧逆变单元
AC
DC DC
DC DC
DC
DC
AC
主断路器
进线电缆
开关柜
Freqcon变流器
叶
片
及
永磁同步
变
发电机
桨
驱
动
连接器
DP总线
底座
D
P
总
线
塔架
机组主控制柜
变流控制器
I/O D 信P 号总
▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
▲统计报表 ▲风机控制 ▲参数设置 ▲查阅信息
主控制器(风机系统逻辑控制)
▲风机正常工作逻辑控制 ▲故障诊断及保护 ▲数据采集/统计 ▲与各个系统的数据交互控制
变桨系统
▲桨距调节 ▲桨距角采集 ▲异常保护 ▲故障诊断及保护
变流系统
▲电力变换 ▲功率控制 ▲转矩控制 ▲功率因数调节 ▲故障诊断及保护
10 / 35 kV f = 50 Hz
一、金风1.5兆瓦风力发电机组的控制系统 Switch变流配金置风的15系00统千瓦直驱风力发电机组系统结构图
主电缆
电机侧功率单元 网侧功率单元 主断路器
AC
DC DC
DC
AC
620 / 690 V
进线电缆 f = 50 Hz
10 / 35 kV f = 50 Hz
D
P 总 线
冷 却 水 管
2、红色虚线框里表示水冷系统 （塔底） 3、绿色虚线框里表示主控系统 （塔底） 4、黑色虚线框里表示机舱控制系统（塔顶） 5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）
金风1.5MW风机switch变流器系统讲解
• 此项测试需在变流柜控制面板处进行按键操作，其中变流柜控制面板keypad操作说明如 图1所示：
图1 变流柜控制面板
Reset:故障复位 Select:选择键 Enter:数值确认；故障历史纪录 Start:启动按钮 Stop:停止按钮
：上翻；数值的增加 ：下翻；数值的减少 ：菜单返回；数值位向左选择；退出编辑模式 • ：菜单进入；数值位向右选择；进入编辑模式
电机侧防雷保护2F11 水冷散热管路
二、预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试
•
强制预充电及发电机侧空开、主空开闭合测试条件 机组没有故障、水冷系统正常运行、发电机侧动力电缆无短路现象。
•
注意：在做电强制预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试时必须紧闭变流柜门。不 得与柜门有身体接触。
2.1 变流器强制预充电测试步骤
课 程 大 纲
• 一、Switch变流器的介绍
• • • •
•
1.1 1.2 1.3 1.4
4U1外观结构及内部元器件介绍（1#柜） 1U1外观结构及内部元器件介绍（2#柜） 3#柜外观结构及内部元器件介绍 2U1和3U1外观结构及内部元器件介绍（4#和5#柜）
二、强制预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试
• • • • 2.1 2.2 2.3 2.4 变流器强制预充电测试步骤 变流器强制预充电测试 变流器主空开闭合测试 变流器发电机侧空开闭合测试步骤
•
•
• 2.5 变流器风扇强制动作测试步骤 三、网侧控制原理 四、电机侧控制原理
通过本课程，您将有以下收获
• • •
了解Switch变流器的工作原理 了解变流器的结构及内部元器件 掌握使用变流器进行预充电及空开闭合的测试
2.2
变流器强制预充电测试
图1 变流柜控制面板
Reset:故障复位 Select:选择键 Enter:数值确认；故障历史纪录 Start:启动按钮 Stop:停止按钮
：上翻；数值的增加 ：下翻；数值的减少 ：菜单返回；数值位向左选择；退出编辑模式 • ：菜单进入；数值位向右选择；进入编辑模式
电机侧防雷保护2F11 水冷散热管路
二、预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试
•
强制预充电及发电机侧空开、主空开闭合测试条件 机组没有故障、水冷系统正常运行、发电机侧动力电缆无短路现象。
•
注意：在做电强制预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试时必须紧闭变流柜门。不 得与柜门有身体接触。
2.1 变流器强制预充电测试步骤
课 程 大 纲
• 一、Switch变流器的介绍
• • • •
•
1.1 1.2 1.3 1.4
4U1外观结构及内部元器件介绍（1#柜） 1U1外观结构及内部元器件介绍（2#柜） 3#柜外观结构及内部元器件介绍 2U1和3U1外观结构及内部元器件介绍（4#和5#柜）
二、强制预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试
• • • • 2.1 2.2 2.3 2.4 变流器强制预充电测试步骤 变流器强制预充电测试 变流器主空开闭合测试 变流器发电机侧空开闭合测试步骤
•
•
• 2.5 变流器风扇强制动作测试步骤 三、网侧控制原理 四、电机侧控制原理
通过本课程，您将有以下收获
• • •
了解Switch变流器的工作原理 了解变流器的结构及内部元器件 掌握使用变流器进行预充电及空开闭合的测试
2.2
变流器强制预充电测试
2.1--金风2.0MW机组控制系统介绍
部分功能系统介绍---配电系统
配电变压器 90kVA干式变压器，690V/400V，二次 侧单套绕组，绝缘等级H级，自然冷却， 420kg。 过流保护 ABB S200系列微型断路器、MS系列 马达过流保护器。 触电保护 ABB F202、F204漏电保护器，接地。 浪涌保护 Phoenix电源浪涌保护器
7、8通道数字量输出端子KL2408
KL2408数字量输出端子将自动化控制层传输过来的二进制控制信号以电隔离的 信号形式传到设备层的执行机构。 KL2408有反向电压保护功能。其负载电流输出具 有过载和短路保护功能。每个总线端子含 8 个通道，每个通道都有一个 LED 指示其 信号状态。它所连接的元件必须和 KL2408 为同一接地。在闭环中所有电源触点互相 连通。在 KL2408 中由 24 V 电源触点为输出供电。
一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍
金风2.0MW风力发电机组是基于金风1.5MW风力发电机组平台开发的新型机组。
1-叶片 2-变桨系统 3-轮毂 4-发电机转子 5-发电机定子 6-发电机开关柜 7-测风 系统 8-辅助提升机 9-偏航系统 10-底座 11-发电机散热系统 12-机舱罩 13-塔架
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
检
输
组
输
执
测
入
出
行
器
模
态
模
机
件
块
块
构
组态
数据 交换
主 控 程 序
主控系统是机组可靠运行的核心，主要完成以下工作： 采集数据并处理输入、输出信号；判定逻辑功能； 对外围执行机构发出控制指令； 与机舱柜及变桨控制系统进行通讯，接收机舱柜及变桨控制系统的信号； 与中央监控系统通讯、传递信息。
配电变压器 90kVA干式变压器，690V/400V，二次 侧单套绕组，绝缘等级H级，自然冷却， 420kg。 过流保护 ABB S200系列微型断路器、MS系列 马达过流保护器。 触电保护 ABB F202、F204漏电保护器，接地。 浪涌保护 Phoenix电源浪涌保护器
7、8通道数字量输出端子KL2408
KL2408数字量输出端子将自动化控制层传输过来的二进制控制信号以电隔离的 信号形式传到设备层的执行机构。 KL2408有反向电压保护功能。其负载电流输出具 有过载和短路保护功能。每个总线端子含 8 个通道，每个通道都有一个 LED 指示其 信号状态。它所连接的元件必须和 KL2408 为同一接地。在闭环中所有电源触点互相 连通。在 KL2408 中由 24 V 电源触点为输出供电。
一、金风2.0兆瓦风力发电机组总体介绍
金风2.0MW风力发电机组是基于金风1.5MW风力发电机组平台开发的新型机组。
1-叶片 2-变桨系统 3-轮毂 4-发电机转子 5-发电机定子 6-发电机开关柜 7-测风 系统 8-辅助提升机 9-偏航系统 10-底座 11-发电机散热系统 12-机舱罩 13-塔架
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
检
输
组
输
执
测
入
出
行
器
模
态
模
机
件
块
块
构
组态
数据 交换
主 控 程 序
主控系统是机组可靠运行的核心，主要完成以下工作： 采集数据并处理输入、输出信号；判定逻辑功能； 对外围执行机构发出控制指令； 与机舱柜及变桨控制系统进行通讯，接收机舱柜及变桨控制系统的信号； 与中央监控系统通讯、传递信息。
2.1--金风2.0MW机组控制系统介绍
机组主控制柜
水冷却控制柜
二、金风兆瓦风力发电机组的电气控制系统
金风2.0兆瓦机组的电气控制系统的组成 电气控制系统组成
变桨系统
变流系统
主控系统
冷却系统
监控系统
变桨传感器 变桨执行器 变桨控制单元 备电系统
整流单元 逆变单元 直流保护单元 控制单元 滤波单元
控制单元 传感器单元 执行单元 总线系统
变流器冷却系统 发电冷却系统
部分功能系统介绍---配电系统
配电变压器 90kVA干式变压器，690V/400V，二次 侧单套绕组，绝缘等级H级，自然冷却， 420kg。 过流保护 ABB S200系列微型断路器、MS系列 马达过流保护器。 触电保护 ABB F202、F204漏电保护器，接地。 浪涌保护 Phoenix电源浪涌保护器
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
2、总线供电端子KL9210
KL9210供电端子可插入输入和输出端子之间的任意位置，以构建一个电位 组，或给右侧端子供电。供电端子提供的电压最高为交流 230 V。具有诊断功能 的端子可向控制器报告电压故障或短路。在机组中主要给后续端子模块进行直流 24V供电。
四、主控系统的倍福PLC及其基本控制原理
10、1通道模拟量输出端子 KL4001
KL4001 模拟量输出端子可输出 直流0 V 到 10 V 范围的信号。该端子可为处 理层提供分辨率为 12 位的电气隔离信号。总线端子的输出通道有一个公共接地电 位端。KL4001是单通道型，适用于带有接地电位的电气隔离信号。它通过运行信 号灯显示端子与总线耦合器之间的数据交换状态。在机组中主要用于控制变桨输 出信号。
四、主控系统的倍福PLC及KL3204 模拟量输入端子可直接连接电阻型传感器。总线端子电路可使用 2 线 制连接技术连接传感器。整个温度范围的线性度由一个微处理器来实现。温度范 围可任意选定。总线端子的标准设置为：PT100 传感器，分辨率为 0.1℃。故障信 号显示灯显示传感器故障（例如断线）。KL3204 含 4 个通道。在机组中主要用于 采集温度信号。
金风2.5MW风机变频器水冷系统故障分析报告
四、故障处理过程
1、对水冷系统各连接管道检查无渗漏； 2、水冷散热风扇运行正常，旋转方向正确，外观良好； 3、水冷加热器温度设定值正确，运行正常； 4、水冷柜内二次接线正常，无打火、放电现象； 5、水冷柜内UPS运行正常； 6、水冷系统报出故障时出阀水压压力低于0.1bar，进阀水压压力低于1bar； 7、对膨胀罐气囊检查发现有破损现象：对膨胀罐气囊进行更换，2019年12月份因机组 故障累计更换13台风机变频器水冷系统膨胀罐气囊，12月底完成40台风机水冷系统膨胀罐气 囊更换工作，水冷系统故障大幅度降低，观察运行；
奉献清洁能源 构建和谐企业 Build a harmonious enterprise dedicated clean energy
汇报结束！ 谢谢
奉献清洁能源 构建和谐企业 Build a harmonious enterprise dedicated clean energy
一、故障介绍
变频器水冷系统故障统计表
序号
故障系统
首批40台风机 故障台数
续建80台风机 故障台数
1
2019年12月变频器水冷系统Байду номын сангаас
13
1
合计故障台数 14
2
2020年1月变频器水冷系统
金风2.5MW风机变频器水冷系统故障分析报告
奉献清洁能源 构建和谐企业 Build a harmonious enterprise dedicated clean energy
主 要 内 容
一、 故障介绍一、故障描述 二 故障定义 三 故障原因分析 四 故障处理过程 五 后续故障处理计划
六 防范措施
奉献清洁能源 构建和谐企业 Build a harmonious enterprise dedicated clean energy
00风电 Switch变流系统及其散热系统
七、 Switch变流系统的冷却系统及其结构
当温度达到设定温度时，电动三通阀开始开启，若温度继续升高，电动三通阀 不断开启直至全部开通，冷却液全部通过散热器进行散热，同时两个散热扇轮流交 替进行工作强制散热。
尾声：
本课程就讲到这里，如果有什么问题，欢迎 大家踊跃的提出来，我们共同探讨。
同时也希望各位在各自的工作岗位上能像雄 鹰一样自由的翱翔。
功率单元之间则通过现场总线连接。） 。
一、Switch变流器系统结构
Switch变流器整体结构
网
网
控
机
机
侧
侧
制
侧
侧
连逆柜整整 Nhomakorabea接
变
流
流
柜
柜
柜
柜
一、Switch变流器系统结构
Switch变流器内部主回路
一、Switch变流器系统结构
Switch变流器内部通讯分布图
1U1
Switch 变流器 柜中采用的功率模 块都是芬兰Vacon （伟肯）公司生产 的通用变频器。功 率模块的控制器也 是芬兰Vacon （伟 肯）公司为变频器 所配的控制器。控 制器和功率模块一 一对应，控制器相 互之间通过光纤 /CAN总线互联。 控制器与功率模块 之间通过光纤总线 互联。
Switch变流器内部和外部通讯
在图中可以看到，变流器和主控之间采用DP通讯，而在其内部采用 CANbus和系统总线通讯两种。CAN总线主要其监视各个模块信息的作用， 而系统总线则起到将每个模块上采集信号和发送信号的作用，信息循环方向 1U1—2U1—3U1—1U1。在1U1、2U1、3U1三个模块中，如果在电路板SLOT D上的X5跳线没有在正确的位置上，通讯信息变无法正确的循环，导致变流 器无法向主控系统发出准备好信息，而变流器本身不报警 。