东方风电FD89A-1500风机发电机定、转子母线槽典型缺陷分析及治理改造

东方风电FD89A-1500风机发电机定、转子母线槽典型缺陷分析及治理改造

田松涛

大唐凉山新能源有限公司 610000

摘要：东方风电FD89A-1500风机发电机定子、转子侧塔筒部分采用施耐德密集型母线槽。因母线槽相间绝缘击穿、衔接处间隙放电导致绝缘损坏。分析缺陷原因、问题治理及技术改造。

关键词：施耐德密集型母线槽频发性缺陷原因分析、问题治理及技术改造。

引言：

大唐广元芳地坪风电场采用东方风电FD89A-1500双馈风电机组。该机型发电系统主要配置科孚德变流器，东方电机有限公司生产制造的双馈异步发电机（型号：SKYF1560-4），发电机定子、转子侧塔筒部分采用施耐德密集型母线槽。

表1：机型配置

近两年，风机变频系统故障率较高，主要表现为母线槽相间绝缘击穿导致的变频器检测转子接地、转子侧过流等，发电系统可靠性不高。

一、典型缺陷及治理改造

根据芳地坪风电场2021至2022年设备缺陷统计，变频器系统缺陷发生12台次，其中因定、转子侧母线槽绝缘损坏、绝缘击穿导致的变频器检测转子接地、转子侧过流故障8台次，占比66.7%。

图1：转子母线槽损坏

（一）原因分析

1、芳地坪风机发电机定、转子侧母线槽采用施耐德（型号：BFC2312GETBSM54WPD）公司生产制造的密集型母线槽。母线槽内三相母排间距极小且绝缘材质薄弱。随着机组运行时间的不断增长，绝缘度将逐渐降低，易发生绝缘击穿故障。

2、风电场位于广元山区，雨水较多、空气湿度大，随着绝缘材质发热老化，易造成母线槽绝缘损坏。

3、母线槽受自身重力影响，易造成母线槽连接处螺栓松动，母排下沉。进而造成衔接处接触面间隙变大、接触电阻变大、过热，加速了母排的绝缘老化。

（二）预控措施

1、定期开展母线槽巡检维护工作，紧固母线槽连接螺栓力矩，防止母线槽下沉。

2、使用红外成像仪定期开展母线槽连接处测温工作，发现异常及时处理。

上述措施，可延缓母排下沉；通过红外测温可提前发现母线槽异常过热的隐患缺陷。但是针对施耐德母线槽母排间距小、绝缘材质低设计缺陷，需通过技术改造解决处理。

二、技术改造

（一）新设备技术参数

拟采用内空气绝缘、导体外表面双重绝缘方式的母线槽技改更换。定、转子新母线槽技术参数如下：

1、定子侧母线槽:

额定电压：1000V，额定电流：1400A

额定频率：50Hz

绝缘等级：B级，耐热等级：B级

相    数：三相四线（三相＋NPE）

绝缘形式：空气绝缘+导体表面绝缘，相间及对地绝缘阻值≥250MΩ

导    体：优质铝，两端镀铜+镀锡处理

导体规格：铝排截面宽度尺寸≥145mm，铝排截面厚度尺寸≥8mm

导体之间间距：＞14mm，导体与外壳间距：＞17mm

导体之间爬距：＞25mm，导体与外壳爬距：＞25mm

外壳材质：冷轧钢板

外壳表面处理：静电喷塑

外壳颜色：RAL7032

涂层厚度：≥65μm

紧固件：弹性橡胶支架（所有螺栓为 8.8 级）

长　　度：57.5-60m（注：风机轮毂中心高度70m）

防护等级：IP54或更高等级（直线段单元、接线箱、连接单元）

运行环境温度：-50℃～+60℃

型式耐压试验：3500V/1min

冲击耐受电压试验：8000V

执行标准：GB7251.1-2005、GB7251.2-2006、GB7251.6-2015、GB/T 16935.1-2008

2、转子侧母线槽：

额定电压：1000V，额定电流：800A

额定频率：50Hz

绝缘等级：B级，耐热等级：B级

相    数：三相四线（三相＋PE）

绝缘形式：空气绝缘+导体表面绝缘，相间及对地绝缘阻值≥250MΩ;

母排材质：优质铝，两端镀铜镀锡处理

母排规格：铝排截面宽度尺寸≥75mm，铝排截面厚度尺寸≥8mm

导体间间距：＞14mm，导体与外壳间距：＞17mm

导体间爬距：＞45mm，导体与外壳爬距：＞45mm

外壳材质：冷轧钢板

外壳表面处理：静电喷塑

外壳颜色：RAL7032

涂层厚度：≥65μm

紧固件：弹性橡胶支架（所有螺栓为 8.8 级）

长　　度：57.5-60m（注：风机轮毂中心高度70m）

防护等级：IP54或更高等级

污秽等级：III 级

运行环境温度：-50℃～+60℃

型式耐压试验：7500V/1min

冲击耐受电压试验：8000V

（二）母线槽技改前、后参数对比

将原施耐德密集型母线槽、弹性支撑、上下电缆接头汇流箱全部拆除，异动更换为威腾电气公司生产制造的空气型母线槽。母线槽安装方式保持不变。

1、技改前、后母线槽参数如下：

定子母线槽（旧）：施耐德I-LINE密集型母线槽，（额定电压1000VAC ，额定电流1300A，3L+PE，IP54）；

定子母线槽（新）：威腾WLK空气型母线槽，（额定电压1000VAC ，额定电流1400A，3L+PE，IP54）；

转子母线槽（旧）：施耐德I-LINE密集型母线槽，（额定电压1000VAC ，额定电流800A，3L+PE，IP54）；

转子母线槽（新）：威腾WLK空气型母线槽，（额定电压1000VAC ，额定电流800A，3L+PE，IP54）。

（三）技改效果评估

芳地坪风电场于2022年7月底完成20台风机发电机定、转子侧母线槽的技术改造工作。技改风机运行一年，未发生母线槽绝缘击穿、损坏等异常问题，彻底消除了施耐德母线槽绝缘击穿等典型性缺陷，提高功率变频系统可靠性，实现风机安全性、经济性双提升。