【摘 要（yào）】雙饋異步風電機組是目前Z成熟的機型，各大風機廠商生產機組大都已雙饋機型為主，因為雙饋機型較永磁直驅風（fēng）力發（fā）電機（jī）組有結構和技術上的優勢，永磁直驅機組因發（fā）電機尺寸隨（suí）容量增加會成（chéng）倍加大，對製造（zào）工藝及設備安裝、運輸、運行都提出了很高的要求，在各大風機廠商對單台容量陸續（xù）擴容的前提下，雙饋機組必（bì）然是發展趨（qū）勢。但雙饋機組因先天高頻軸電壓（yā）對發電機及齒輪箱軸（zhóu）承的影響，製約了雙饋異步發電機組的進一步發（fā）展（zhǎn）。雙饋機組向大容量、高技術方向（xiàng）發展，高頻（pín）軸電壓必須得到有效解決。
【關（guān）鍵詞】雙饋異步風電（diàn）機組；軸電壓；接地裝置
0 前言
雙饋異步發電機組因先天特性（xìng），運行過程中會產生高頻軸電壓，高頻軸電壓傳導會造（zào）成發電機組軸承失效損壞，有（yǒu）效抑製高頻（pín）軸電壓是雙饋異步發電機組（zǔ）向大容量（liàng）發（fā）展的必由之路。
1 雙饋異步風力發電（diàn）機組並網工作原理
1.1雙饋異步風力發電機並網條件
當風速達到風電機設定切入風速後，風電機係統自檢無異常（cháng）的情況下，PLC發送指令使葉片變槳，在葉片（piàn）受力麵積逐漸（jiàn）加大的前提下，發電（diàn）機轉速也在相應的（de）提高，當轉子速度達到並網額定轉速時，轉子（zǐ）繞組電源的頻率、電壓、幅值和相位（wèi）按運行要求由變頻器自（zì）動調節，使其與（yǔ）電（diàn）網的頻率、電壓、幅值和相位（wèi）保持相同。在此前提下風電機（jī）的主開關閉合，風電機並網發電（diàn）。
1.2雙饋異步風力發電（diàn）機組工作狀（zhuàng）態
雙饋（kuì）異步風力發電機的定子通過主開關直（zhí）接和電網相連，轉子繞組通過變頻器與電（diàn）網連（lián）接，雙饋異步（bù）風力發電（diàn）機組可以在不（bú）同的轉速下經過變頻器（qì）的調節實現恒頻發電，能夠滿足在不同轉速下（xià）的（de）恒頻發電是因為雙饋異（yì）步風電機允許有額定轉速30%的滑（huá）差範圍，也就是風電機的轉速能夠在1000～1800rpm範圍內運行。當發電機轉子（zǐ）以低於發電機同步轉速的速度旋（xuán）轉（即小於1500rpm），這個範圍代表一個輕負載範圍，定子提供全部的電能，電能中（zhōng）的一部分通過變頻器送到轉子，以補償轉子滑差，該工作狀態為次（cì）同步狀態；當發電機轉子（zǐ）以同步（bù）轉速旋轉（即等於1500rpm），大約80%的係統額（é）定輸出由定子提（tí）供給電網。在一定程度上講，同步運行方式是一種特殊情況，在這種情（qíng）況下轉子（zǐ）提（tí）供直（zhí）流電，此時發（fā）電機（jī）為同步電機；當轉子轉速超過同步轉（zhuǎn）速時（shí）（即大於1500rpm），轉子通過（guò）變頻器也可以向電（diàn）網傳送能量。從發（fā）電機轉子送出能量以減（jiǎn）少相對於發電機同步轉速的轉子磁場多餘的速度，此（cǐ）時發電機工作在超（chāo）同步（bù）狀態。
2 雙饋異（yì）步風力發（fā）電機組軸承損壞原因探析
2.1雙饋異（yì）步（bù）風電機組變頻器特點
雙饋異步風力發電機組（zǔ）普（pǔ）遍采用PMW（脈衝寬度調製（zhì））變頻器（qì），該變頻器采用交（jiāo）—直—交變（biàn）頻，通過整流器將工頻交（jiāo）流電整成直流，經過中間電容環節再由逆變器將（jiāng）直流電逆變成頻（pín）率可調的交流電，供給交流（liú）負載。異步電機調速（sù）時，供電電源不但頻率（lǜ）可變，而且電壓（yā）大小也必須隨頻（pín）率變（biàn）化，即保持壓頻比保持恒定。因此雙饋異步風力發電機組在傳動係統上會（huì）產生軸電壓。
2.2軸電壓危害
軸電壓（yā）傳導至雙饋異步（bù）發電機（jī），可以導致發電機軸承油膜放電擊穿，使發電（diàn）機軸承產生搓衣板（bǎn）紋（wén），造成（chéng）發電機（jī）組振動加大和軸承逐步失效；軸電壓向（xiàng）前通（tōng）過聯（lián）軸器傳到齒輪箱使軸承發（fā）生電腐蝕，Z終導致齒輪箱（xiāng）軸承失效；軸（zhóu）電壓向（xiàng）後傳導使發電機轉速編碼器損壞。對該危害必須采取抑製措施，防止對大部件造（zào）成不必要的損壞，大部件損壞不僅維護費用高，高空更換空間有（yǒu）限（xiàn），更換時（shí）間長，降（jiàng）低風機可利用率，損失電量較多。
3 雙饋異步風力發電（diàn）機組避免軸電壓導致軸（zhóu）承損壞方法
3.1現有雙饋異步風電機組抑製高頻軸電壓現狀
現有雙饋異步風（fēng）力發電機（jī）組均在抑製諧波及軸電壓技術上有了長足進步，量產機型都裝有（yǒu）dv/dt電感、濾波（bō）器、RC單元、接地滑環、接（jiē）地碳刷（shuā）等設備，甚至采取特殊布線方式（shì）來進一步（bù）避免軸電壓（yā）危害，但根據實際運行經驗仍不能很好避（bì）免（miǎn）軸電壓對軸承侵害，風力發電機組設計運行壽命為20年，軸承（chéng）的使用壽命一（yī）般為4-5年，嚴重影響了風電機組的可靠性。
3.2避免軸承頻繁損壞方法
3.2.1使用絕緣軸承、陶瓷混合軸承（chéng），此方法需要增加軸承絕緣厚度，而絕緣厚度因製造工藝水平限製不易實（shí）現。
3.2.2加（jiā）注（zhù）低阻抗（kàng）油脂，可以（yǐ）降低絕緣電阻，但潤滑效果降（jiàng）低，也（yě）會引起風機軸承因潤滑效果不良而損壞。
3.2.3風力發電機組集電滑環均裝有接地滑環，安裝在發電機尾端。在原有接地滑環的基礎（chǔ）上在（zài）增加發電機（jī）前端旁路輔（fǔ）助接地，可以有效降低（dī）軸電壓，降低軸（zhóu）電壓幅值，對軸電（diàn）流具有良好的傳導作用，減少周電壓（yā）在軸承上的負作用。因此通過增加接地裝置（包括接（jiē）地係統支撐板、刷架、恒壓簧、碳刷連（lián）接接頭、絕緣支撐固定螺栓、微動開關報警線、接地碳刷）可以達（dá）到減少軸承等備件損壞幾率，綜合經濟（jì）效益和實現功能的可行性，發電機前段增加家底裝置是Z有效方法。
3.2.4加裝接地裝（zhuāng）置（zhì）技術參（cān）數：
刷架係統支撐板：材料1Cr17Mn6Ni5N 硬度HRC56-62 外觀（guān）電鍍（dù）處理。
碳刷架：材料（liào）鑄造耐腐（fǔ）性黃銅合金，加工工藝及機械性能符合《JBT5779-1991電機用刷握尺寸》要求。
恒壓彈簧：材料0Cr18Ni9生產製作按《JB2361-2007恒壓刷握彈簧》。
碳刷（shuā）架連接頭：材料H59表（biǎo）麵電鍍鎳。
絕緣支撐：材料環氧樹脂絕緣（yuán）管對地耐壓實驗2500V1min
整體性能要求：絕緣電（diàn）阻：（1000MΩ/500VDC
絕緣體強度：
500VAC@60Hz，60S
耐壓強度：2500V
耐熱等級：F級
工作溫度：-30℃—150℃
3.2.5關於（yú）軸電壓抑（yì）製的方案：結合運行經驗，根據（jù）雙饋風電機組傳動（dòng）係統軸電壓產生、傳導的原理，對現已投入風電（diàn）機組（zǔ）的進行整改的可行性和軸電壓抑製的有（yǒu）效性（xìng），具體實施步驟：（1）在（zài）原有風電機組接地滑環上，將原有碳刷更換成65%高含（hán）銀的接地碳刷，該種材質碳刷有較好的傳導軸電流效（xiào）果，能夠Z大限度的降低周電壓；（2）發電機驅動端加裝接地裝（zhuāng）置（包括接地係統（tǒng）支撐板、刷架、恒壓簧、碳刷連接接頭、絕（jué）緣支撐固定螺栓、微動開關報警（jǐng）線、接地碳刷），相當於在原有基（jī）礎上改善接地效果，增加接地麵積。
4 結語
雙饋異步風電機組的自（zì）身（shēn）特點（diǎn）是（shì）今後風力發電向大容量、高穩定性發展的（de）必然趨勢，解（jiě）決雙饋機組與生俱來的高頻軸電壓問題，降低傳動係統故障次數，延長軸承運行壽命，在風力發（fā）電（diàn）行業具有廣闊的前景，為風電場安全穩定運行打下了良好的基礎，提升設備運行可靠性，具有積極的現實意義。
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