风电发电机组塔基柜和机舱柜的维护与维修方法及要求

风电发电机组塔基柜和机舱柜的维护与维修方法及要求塔基柜和机舱柜概述发电机组的控制柜分为塔基控制柜和机舱控制柜，控制柜之间通过光纤进行通讯。控制系统选用德国Beckhoff的硬件和软件系统（实时软件PLC“TwinCAT”和嵌入式PC（CX1020））。风机控制系统示意图如下：风机控制系统示意图塔基柜塔基柜位于塔筒的第二平台上，柜体内的电气系统主要包括动力回路和控制回路。动力回路包含有690V刀熔开关、400V及230V空气开关、400V及230V马达保护器、690V避雷器等；控制回路主要包含24VDC开关电源、24VDC空气开关、数字量输入输出模块、模拟量输入模块、安全链模块和通讯模块等，模块通过总线进行通讯，系统对总线进行实时监测。塔基控制柜柜门上安装有控制开关按钮，以便进行机组的操作。塔基柜内元器件布置图及控制面板布置图如下：嵌入式PC（CX1020）嵌入式PC（CX1020）塔基柜柜体布置图塔基柜控制面板图标标记控制部件功能快速启动/自动/停止绿色三位选择开关，绿色LED灯“1”位置：机组快速启动；“0”位置：机组自动运行；“2”位置：机组减速并停止，停止时绿灯亮。注：“1”在左边“0”在中间“2”在右边复位故障码按钮红色按钮，红色LED灯复位故障码，有故障码激活时灯亮复位安全链按钮红色按钮，红色LED灯复位安全链急停触发指示灯红色LED灯急停触发时灯亮转子锁定指示灯红色LED灯转子锁定销锁定时灯亮远程登录指示灯黄色LED灯控制面板有用户登录时灯亮机组检修开关黄色二位选择开关“1”位置：机组维修；检修状态时黄灯亮；“0”位置：机组运行注：“1”在右边“0”在竖直位置手动偏航指示灯白色LED灯手动偏航模式时指示灯亮手动顺时针偏航/手动逆时针偏航白色三位选择开关“1”位置：顺时针偏航；“0”位置：偏航停止；“2”位置：逆时针偏航；偏航状态时白灯亮。注：“1”在左边“0”在中间“2”在右边灯测试按钮红色按钮灯测试时红灯亮塔基紧急停止开关急停按钮实现紧急停机塔基控制柜控制面板功能机舱柜机舱柜位于机舱内，主要为变桨系统、偏航电机、液压站油泵电机、齿轮箱高低速油泵电机、齿轮箱水泵电机、齿轮箱加热器、齿轮箱冷却风扇、轴流风机、机舱加热器等提供动力电源；数字量输入模块、模拟量输入模块将采集到各部件的信息通过光纤通讯发给CPU处理，同时数字量输出模块接受CPU发出的指令，告知执行结构执行相应的动作。机舱柜内元器件布置图及面板控制功能介绍如下图：690V刀熔开690V刀熔开关24V开关电源机舱柜加热器机舱柜加热器机舱柜加热器机舱柜加热器690V刀熔开关230VUPS24VUPS24V蓄电池机舱柜体风扇机舱柜柜体布置图机舱控制柜控制面板图标标记控制部件功能快速启动/自动/停止绿色三位选择开关，绿色LED灯“1”位置：机组快速启动；“0”位置：机组自动运行；“2”位置：机组减速并停止，停止时绿灯亮。注：“1”在左边“0”在中间“2”在右边复位故障码按钮红色按钮，红色LED灯复位故障码，有故障码激活时灯亮复位安全链按钮红色按钮，红色LED灯复位安全链急停触发指示灯红色LED灯急停触发时灯亮转子锁定指示灯红色LED灯转子锁定销锁定时灯亮远程登录指示灯黄色LED灯控制面板有用户登录时灯亮机组检修开关黄色三位选择开关“1”位置：机组维修；“0”位置：机组运行；“2”位置：变桨检修，检修状态时黄灯亮。注：“1”在左边“0”在中间“2”在右边。以下操作，检修开关须在检修位置：手动偏航偏航扭缆保护开关动作时进行的复位变桨紧急顺桨后进行的复位工厂测试模式手动偏航指示灯白色LED灯手动偏航模式时指示灯亮手动顺时针偏航/手动逆时针偏航白色三位选择开关“1”位置：顺时针偏航；“0”位置：偏航停止；“2”位置：逆时针偏航；偏航状态时白灯亮。注：“1”在左边，“0”在中间，“2”在右边灯测试按钮红色按钮灯测试时红灯亮手动主轴刹车开关黄色两位选择开关高速轴刹车手动抱闸转换开关，抱闸时黄灯亮复位顺桨位置按钮红色按钮，红色LED灯当机组产生刹车程序或安全链断开时，发出变桨紧急顺桨指令，变桨动作到91o位置。若需重新启动，在安全链复位后，可通过按下机舱柜门上的复位顺桨位置按钮（机舱检修开关需拨在变桨检修位置）。发出指令，解除变桨的限位保护，变桨回到90o位置。机舱紧急停止开关急停按钮实现紧急停机控制柜维护前后要注意的事项按顺序依次断开电源：变桨系统电源、机舱控制柜电源、塔基控制柜电源及箱变与电网的连接。机舱柜和塔基柜的断电次序是：24VDC、230VAC、轮毂230VACUPS电源（只针对机舱柜）、400VAC、690VAC等,上电顺序与断电顺序相反。具体如下:变桨系统断电操作流程参见第十八章变桨系统第小节机舱控制柜断电操作流程具体操作流程按图中标示的数字顺序进行：⑴→⑵→⑶→⑷→⑸→⑹→⑺→⑻→⑼→⑽→⑾→⑿→⒀机舱柜断电流程操作流程编号开关编号⑴251F4251F5251F6251F8252F0252F2252F5252F6252F8254F1254F6⑵250F1⑶212Q1⑷222F4228F7210F7228Q1228F4⑸204G4⑹204F4⑺218Q1236Q1236F1236F4210F5210F6210F2226F7⑻204Q1⑼201Q4⑽⑾201Q2⑿200F1⒀200F4塔基控制柜断电具体操作流程具体操作流程按图中标示的数字顺序进行：⑴→⑵→⑶→⑷→⑸→⑹→⑺→⑻→⑼→⑽。切断箱变与电网在连接断开箱变高压侧与电网连接的空气断路器；通过测量确保控制柜内没有出现危险电压用万用表测量塔基柜进线端X0/690处无电压存在待所有检修完成后，按照与断电操作步骤相反的顺序依次上电合上箱变高压侧与电网连接的空气断路器；塔基柜上电合闸顺序⑽→⑼→⑻→⑺→⑹→⑸→⑷→⑶→⑵→⑴；机舱柜上电合闸顺序⒀→⑿→⑾→⑽→⑼→⑻→⑺→⑹→⑸→⑷→⑶→⑵→⑴；变桨系统上电参见第十八章变桨系统第小节。塔基柜断电流程操作流程编号开关编号⑴51F451F651F8⑵50F112F812F7⑶12Q1⑷10F210F410F510F7⑸8F28F4⑹7Q2⑺4Q5⑻4Q4⑼4Q2⑽2F12F3柜体检查检查柜体防锈漆是否完好，如有破损生锈的地方要先用砂布打磨，然后及时补漆；检查空气滤网，进风口与出风口处的滤网均要检查，根据需要及时进行更换；检查柜体的清洁度，如果有必要，使用软抹布或真空吸尘器进行清洁；检查控制柜的密封性，特别是检查电缆进出线处的密封情况，若密封不严要及时用防火泥进行密封。控制柜电缆进线处的密封检查柜体接地螺栓是否连接可靠，并进行必要的紧固；柜体接地线为黄绿线，测量黄绿线是否满足要求的方法是：先松开一端，用万用表欧姆档测量该端对地电阻，然后将该端复原并松开另一端，用万用表欧姆档测量该端对地电阻，若测量阻值均接近0欧姆，则说明接地线符合要求，若出现阻值偏大，要检查接地下线是否损坏，接地螺栓处是否有锈蚀和接触不牢的情况，并做相应的更换和处理；控制柜接地螺栓检查柜内照明电缆是否完好无损，若有破损需及时更换。散热风扇和加热器的检查叶片和加热器表面的污垢；控制柜散热风扇和加热器检查接线是否牢靠；手动调节温度控制器和湿度控制器的设定值，检查散热风扇和加热器是否工作正常；控制柜温、湿度控制器检查完毕后，恢复温、湿度控制器的设定值。固定螺栓的检查检查控制柜柜体及柜内电气元件的连接螺栓有无松动，重点是线耳和连接铜排之间的螺栓紧固，若有松动要进行必要的紧固，检查完毕做好相应的记录。下表分别列出了塔基柜内和机舱柜内要检查的连接点：序号电压级别部件名称元件号连接点1690V塔基柜X0/690L1、L2、L32690V塔基柜2F11/3/5,2/4/63690V塔基柜2F31/3/5,2/4/64690V塔基柜X1/690L1、L2、L35690V塔基柜4Q21/3/5,2/4/66690V塔基柜X0/6901、2、37690V塔基变压器4T2L1、L2、L38400V塔基变压器4T2L1’、L2’、L3’9400V塔基柜X0/4001、2、3、4、5、6、7、810400V塔基柜4Q41/3/5,2/4/611400V塔基柜4Q51/3/5,2/4/612230V塔基柜7Q21/3,2/413230V塔基柜X0/2301,214400V塔基柜12Q11/3/5,2/4/6注意：X0/690进线是直接从变频器侧引入，在维护时要先用万用表测量该处电压，确保箱变断路器断开！序号电压级别部件名称元件号连接点1690V机舱柜X0/6901、2、32690V机舱柜200F11/3/5,2/4/63690V机舱柜200F41/3/5,2/4/64690V机舱柜200U31、25690V机舱柜200U41、26690V机舱柜1、27690V机舱柜X0/6904、5、68690V机舱柜201Q21/3/5,2/4/69690V机舱柜222Q11/3/5,2/4/610690V机舱变压器201T2L1、L2、L311400V机舱变压器201T2L1’、L2’、L3’12400V机舱柜X0/4001、2、3、N13400V机舱柜201Q41/3/5,2/4/614400V机舱柜204Q11/3/5,2/4/615400V机舱柜389K11/3/5,2/4/616400V机舱柜212Q11/3/5,2/4/617400V机舱柜218Q11/3/5,2/4/618400V机舱柜222Q71/3/5,2/4/619400V机舱柜224Q11/3/5,2/4/620400V机舱柜224Q71/3/5,2/4/621400V机舱柜228Q11/3/5,2/4/622400V机舱柜230Q11/3/5,2/4/623400V机舱柜386KM21/3/5,2/4/624400V机舱柜386KM31/3/5,2/4/625400V机舱柜236Q11/3/5,2/4/6刀熔开关的检查塔基柜刀熔开关的编号为：2F1、2F3，容量分别为160A、125A，在柜体中的位置见塔基柜柜体布置图；机舱柜刀熔开关的编号为200F1、200F4，容量分别为125A、125A，具体位置见机舱柜柜体布置图。刀熔开关检查刀熔开关动、静触点是否完好无损，连接是否可靠，是否存在开关合闸不到位的现象，根据实际情况进行维修或更换；检查刀熔开关电源侧和负荷侧，进出线端子与开关连接处压接是否牢固，有无接触不良、过热变色等现象，若存在压接不牢、接触不良的情况，将进出线重新压接；若存在过热变色现象，需将过热变色处切除后重新压接；检查开关的连杆、底座等绝缘部分有无损伤和放电现象；检查刀熔开关灭弧罩是否清洁完整，清洁灭弧罩内外表面存在的污垢；检查刀熔开关三相闸刀在合闸时，是否同时接触或分开，触点接触是否紧密，根据实际情况进行维修或更换；检查操作机构是否完好，动作是否灵活，断开、合闸位置是否准确到位，顶丝、销钉、拉杆是否完好无缺损、无断裂，根据需要进行维修或更换。熔断器的检查先拉开刀熔开关，然后取掉端盖，轻轻按压销钉取出熔断器。熔断器的检查检查熔断器外观有无损伤、变形、开裂现象，瓷绝缘部分有无破损或闪络放电痕迹，若存在上述现象，应及时更换；熔断器有氧化、腐蚀或破损时，应及时更换；检查熔断器接触处有无过热现象；熔断器上、下触点处的弹簧是否有足够的弹性，接触面是否紧密，根据实际情况进行维修或更换；应定期用干净的抹布清除熔断器上的灰尘和污垢。空气开关、马达保护器、接触器、继电器的检查按不同电压等级（690VAC、400VAC、230VAC、24VDC）依次对空气开关、马达保护器、接触器、继电器进行下列项目的检查。检查器件是否固定牢靠，若存在松动情况，重新紧固；检查外壳绝缘是否完好，是否有电弧烧损痕迹，若有电弧损伤痕迹要及时更换；检查触点接触是否良好，吸合压力是否符合要求，达不到要求需及时更换；检查接线是否牢固。可编程控制器的维护合理维护和及时检修可编程控制器是保证风机正常运行的关键。日常检修供电电压供电电压直接影响PLC的可靠性和使用寿命。供电电压必须在额定电压的85％~110％。电压应稳定，电压波动大会引入谐波干扰，也会影响电子模块的寿命。对于正常运行经常出现程序执行错误的系统，要重点检查供电模块，提高供电质量。可编程控制器运行环境运行环境应在规定的范围内。1)温度：10~50℃。温度过高会缩短元件的寿命，使用故障率增加尤其是CPU会因电子迁移降低工作效率。2)相对湿度：5~95％。湿度大容易通过模块表面侵入内部引起模块性能恶化，使内部绝缘降低造成短路损坏。3)振动频率10~50HZ，振幅小于。检查固定螺栓1)检查固定螺丝是否松动；2)基本单元和扩展单元安装是否牢固，基本单元与扩展单元的连接是否完好；3)接线是否松动，外部接线是否破损，若松动需及时紧固，若接线破损及时更换接线。电源指示灯检查电源指示灯，发现电池电量不足及时更换。故障检修故障查找PLC有很强的自诊断能力，当PLC自身故障或外围设备故障时，都可用PLC上具有诊断指示功能的发光二极管的亮灭来诊断。1)总体检查根据总体检查流程图找出故障点的大方向，逐渐细化，以找出具体故障。2)电源故障检查电源灯不亮需对供电系统进行检查。3)运行故障检查电源正常，运行指示灯不亮，说明系统已因某种异常而终止了正常运行。4)输入输出故障检查输入输出单元是PLC与外部设备进行信息交换的通道，其是否正常工作，除了和输入输出单元有关外，还与连接配线，接线端子，保险管等元件状态有关。5)外部环境的检查影响PLC工作的环境因素主要有温度、湿度、噪音与粉尘以及腐蚀性酸碱等。故障的处理电源故障可通过电源指示灯进行判断。电源指示灯不亮：应检查供电线路是否有电；检查供电开关；电源接线是否松动；保险是否损坏；如果有电进一步检查电源是否正常，不正常应进行调整。运行故障：电源正常而指示灯不亮，是由于系统故障终止了系统的运行。将PLC置于运行状态，若运行灯不亮，检查内存芯片是否插好，若芯片插入正常可靠而系统不能正常运行，应更换CPU单元。器件更换锂电池的更换由于存放用户程序的随机存储器（RAM）、计数器和具有保持功能的辅助继电器等均用锂电池保护，而锂电池的寿命大约为5年，当锂电池的电压逐渐降低到一定程度时，PLC基本单元上电池电压跌落的指示灯亮。提示用户注意：由锂电池支持的程序还可保留一周左右，在此期间必须更换电池。更换电池时间要尽量短，一般不允许超过3min。如果时间过长，RAM中的程序将消失。1)在拆装前，应先让PLC通电15S以上（这样可使作为存储器备用电源的电容器充电，在锂电池断开后，该电容可对PLC做短暂供电，以保护RAM中的信息不丢失）；2)断开PLC的交流电源；3)打开基本单元的电池盖板；4)取下旧电池，装上新电池；5)盖上电池盖板。模块的更换??1)切断框架和I/O系统的电源；2)根据电气原理图和线号标示，拆下有故障模块的现场接线；3)拆去I/O接线端的现场接线或卸下可拆式接线插座，这要视模块的类型而定。给每根线贴上标签或记下安装连线的标记，以便于将来重新连接；4)将I/O模块的销钉拉出，用力要均匀，防止损坏相邻模块；I/O模块的更换?5)将相同型号的模块重新插回原来的位置，将接线复原，注意不要接错线。注意：若安全链模块出现故障，请联系广东明阳风电公司。不间断电源的维护风机供电系统中包含两种UPS：塔基柜、机舱柜内为控制系统供电的24VUPS和机舱柜内为轮毂供电的230VUPS。塔基柜24VUPS机舱柜24VUPS机舱柜230VUPS为了保证在外部电源出现故障的情况下，控制系统还能正常运行，保障风机的安全，对UPS的检修变得尤为重要。通常，隔半年检查一次UPS电池的端电压。如果当地长期不停电，必须定期(三个月)人为中断供电，使UPS带负载放电。手动断开外部电源，检查UPS电源是否立即投入运行，电池模式指示灯是否点亮，持续运行时间是否达到技术要求。检查24VDCUPS电池处的熔断器工作是否正常，熔断器位于电池的旁侧如下图所示：24VDCUPS电池处的熔断器检查机舱柜中为轮毂供电的230VUPS的固定装置是否松动，固定是否牢固，电缆插头是否有松动现象。风速、风向仪的检修与更换在没有出现接线错误和模块损坏的情况下，通过观察塔基柜主控界面显示的相关代码和偏航界面中风速、风向的读数，可以判断出是哪个部件出现故障，对已更换的部件，需要对其进行重新校准。风速仪的检查步骤（以1号风速仪为例，2号检查方法相同）：进入偏航界面，检查两个风速仪是否都有读数变化。若没有则检查问题所在，并设法将之排除。（可能是接线错误、模块损坏或者风速仪本身损坏）。将1号风速仪（站在机舱内，面对机头时，右后方的为1号）固定住，此时下图中的ch1值应为0+/。风向仪的检查、校准进入偏航调试界面；把风向仪1头