風電機組運維及大部件修復專場——德國萊茵TüV牟金善：風機共模干擾的解決方案介紹

　　德國萊茵TüV工業服務項目經理牟金善出席“第五屆中國風電后市場專題研討會”， 在風電機組運維及大部件修復專題論壇，分享題為“風電電氣部件可靠性提高方案介紹”的主旨演講。

　　牟金善：  尊敬各位嘉賓，很高興今天到這里和大家交流，我是來自萊茵TUV風能的部門經理牟金善，介紹一下我們萊茵在提高風電機組電氣部件可靠性。

　　先簡單介紹一下萊茵，第二部分重點介紹一下我們在電氣部件提供的檢測、評估、優化服務。第三部分是介紹提高流程可靠性的典型案例，也是介紹風機共模干擾的解決方案，最后簡單介紹一下我們的服務流程。

　　萊茵TUV是一家權威的第三方認證機構，總部位于德國，到目前已經有140多年的歷史。萊茵主要從事檢驗檢測認證服務，很多產品包括汽車、電梯等等檢驗認證都是由萊茵首次完成的。萊茵提供的報告也是全球認可的。萊茵在全球59個國家有超過500多個分支機構，目前員工將近2萬人。這是2017年的營收數據。萊茵TUV的資質很齊全，我們有德國認可機構的認可授權、德國政府的認可授權等等。萊茵中國的資質也很完備，包括ISO、IEC、CNCA等等都有。萊茵在風電領域提供的服務非常全面，包括整機、部件的認證、項目認證、管理體系的認證，以及風機現場的評估，還有一些智能檢驗、供應商的評估、培訓、技術盡調，風電全生命周期的服務我們都是可以提供的。

　　在風電的后服務市場這塊，我們主要是根據業主還有主機廠的需求，針對出質保項目檢驗評估、現場技改的項目都可以提供有針對性的服務。這塊服務流程是這樣的：首先進行需求分析，制定解決方案，方案的現場實施以及最終效果的評估，最后給出萊茵的報告。

　　重點介紹一下我們對主要的電氣部件這塊提供的服務。這些都是根據我們客戶的實際需求，還有不同部件的特點制定的。第一塊是發電機，這塊主要是提供一個發電機軸承、電腐蝕風險的評估服務。第二塊是變流器，主要是針對發生系統性故障、批量性故障的項目可以提供一個故障原因的分析服務。最后是導體，主要針對出現事故的項目提供事故原因鑒定的服務。

　　發電機的電腐蝕問題大家并不陌生，對于已建成并投入時間比較長的風電場，經常會損壞，一個50MW的風場五年內壞過17個軸承，其中14個是由電腐蝕導致的失效，這個比例超過80%。

　　發電機的軸承電腐蝕是影響軸承可靠性很重要的因素。在這塊可以提供一個軸電壓檢測服務。軸電壓的存在會擊穿軸和軸承之間的油模這樣會在軸之間形成回，形成軸電流，達到一定的伏值就可以造成電腐蝕，這種情況再經過一段時間的運行就會導致不斷地惡化，導致軸承過早失效。對于發電機軸電壓的檢測依據是IEEE112的方法，針對雙端或者單端絕緣的軸承，用電刷將非絕緣端或者其他一個絕緣端，附近的軸與接殼短路掉。然后用表測量內端與結合之間的電壓，檢測中有很多細節需要注意，否則影響測量的準確性，這里軸電壓指的是一個峰值的電壓。

　　安全的軸電壓值是有標準的，像對于滾球類型的軸承，安全的軸的電壓是100毫伏，滑動軸承大約是200毫伏，端對端的安全軸電壓是300mv，軸電壓的意義到底在哪里，這里主要還是為了判斷一個軸電流，軸電壓在不超過安全值的情況下，不會產生對軸承有害的電流。

　　但是像風機這樣有變流器當中，實際檢測到的軸對地的電壓可能達到幾十伏，這很可能存在有害的電流，最終危害軸承的壽命。

　　首先在標準中并沒有給出有害的軸電流的具體值，在不同的系統中軸承和軸承能承受的電流不一樣。軸電壓在于提示我發生有害軸電流的提示，加深自己對系統的理解，方便我們進一步采取措施。特殊的情況下，我們也可以通過測量共模電流來評估軸電流，這個也是具有重要的參考意義的。

　　像發電機軸電流重要的因素是發電機的接地系統，我們在實際項目中看到很多發電機的接地做的并不好及有可能影響接地的效果。考慮高頻的同電流，電極接地系統評估，碳酸的選型也要注意，如果選型不好就會導致過早的磨損，接地碳刷選型分析。

　　變流器結構比較復雜，部件比較多，實際當中發生的故障也比較多。這個是根據客戶給出的數據做的統計，像變流器的過流、IGBT、電路板燒壞的可能性很高，主機廠懷疑是變流器批量故障的問題，但這個責任比較難以劃分。像這種情況下，我們萊茵作為獨立的第三方就可以提供故障的檢測和原因的分析服務，并出具相關鑒定的報告，可以做到公平公正。這塊服務流程大約是這樣的，首先廠家還有供應商需要提供相應的技術資料，在此基礎上我們可以進行產品還有系統的設計分析，然后對產品的質量進行一個可靠性的評估，并根據我們現場的故障數據以及有可能的話，我們到現場做檢測，從而對關鍵的部件進行一個失效分析。最終可以給出一個原因的判斷還有解決的建議方案。我們認為通過我們這樣一種第三方的介入服務，可以更有效地解決我們實際項目中遇到比較棘手的質量問題。

　　導體，現在電能主要產生形式一個是電纜，一塊是母線槽。針對電纜發生事故的原因，電纜最薄弱的環節是在接頭，影響電纜接頭的因素，一個是電纜的對也工藝，工具還有工藝方案，對接的方案不合理的話，有可能造成我的接頭質量不合格，有可能造成一個燒毀的事故，這塊可能直接影響我主回路的電氣安全，可能導致電纜事故的原因是本身電纜質量存在問題，這塊也可以通過第三方的檢驗來提供一個比較公正的判別依據。在電纜這塊，我們萊茵對從低壓到中壓全系列的電纜都可以提供檢測還有實驗的服務。2017年的時候，萊茵也可以提供全球認可的第三方檢測報告。對設計和維護環節要求比較高，事故原因分析是從三個環節，入手結合我們在現場的檢測情況，還有現場維護的情況，最終給出一個事故原因的判定。

　　簡單介紹一下我們提高發電機軸承可靠性的一個案例，解決風電共模干擾問題解決方案。風機的共模干擾這個問題是普遍存在的，這是因為有變流器的工作原理決定的。共模干擾的存在會導致我剛才講過的，發電機的軸和軸承之間產生柔性的感性電壓，有是我軸電壓很重要的組成部分。所以說共模干擾問題是導致發電機軸承電腐蝕一個重要的原因。在這一塊，我們是根據共模干擾提出的一個解決方案，這個解決方案是采用一個方案，利用磁環將電纜上的共模電流吸收，轉化成熱量，從而減少軸和軸承之間的共模電流，這個方案現在是用在歐洲的項目上，現在歐洲最主流的機型上，方案已經運行十幾年的時間。共模電流改造之前是由40安培到10安培，這個方案非常成熟了，在國內現在很多業主還有主機廠家也開始慢慢認識到這個問題。

　　在制定解決方案的過程，我們需要考慮的因素，這里主要分為兩大塊：安全性和經濟性。首先考慮技改對機組的安全是否造成影響，安全性這塊主要是考慮機組的接地、電纜的選型，電纜的絕緣護套、穩定的工作溫度等等。這塊判定是需要來計算，還有現場的檢測才能確定的，因為涉及到了安全還需要特別注意的，另外是經濟性，這邊主要考慮到磁環有效利用率的問題，首先是共模干擾的程度，當前的共模電源的伏值頻率和參數，再有是材料，還有安全方式。綜合考慮這些因素以后才有可能制定出比較安全可靠的方案，同時盡可能降低我們的成本。

　　介紹一下服務原則和流程，萊茵作為一個全球知名的技術服務公司，我們提供的是一站式解決方案，能夠最大程度提高解決問題的效率。首先我們考慮的是從客戶的實際需求出發，立足實際，提供有針對性的服務，再一個是考慮安全性與可靠性，在不影響機組安全的前提下進行技改，盡可能的提高系統的可靠性。最后一個是考慮經濟性和易維護性，最大可能地降低我們客戶的一次投入成本，還有后續的維護成本。

　　我們的服務流程可以分為三塊：項目的前期、中期、后期。項目前期首先對客戶的需求進行分析，現場檢測，評估機組當前的狀況。項目中期根據現場實際的情況制定可行的方案，比較經濟性還有可靠性，選擇最具性價比的方案。項目后期對方案進行實施、評估、改造效果，根據這個效果再進行不斷地完善，最終確定方案，并給出相應的檢測報告。這個就是我今天介紹的全部內容。

　　謝謝大家！

　　（根據發言整理，未經本人審閱）