不少风电场运营方近期咨询两类核心问题:一是怎么制定适配自身场景的风电场电气设备检测方案,才能降低非计划停机率、压缩运维成本;二是检测环节需要符合哪些规范要求,才能顺利通过并网安全核查。这两类问题刚好覆盖了B端运营企业的实际运营需求,以及G端监管机构的合规管理要求,也是当前风电场运维环节的核心痛点。
完整的风电场电气设备检测方案需要覆盖升压站输变电设备和风机端核心部件两大板块,其中变压器检测、变桨电机测试是优先级较高的两类检测项目,直接关联风电场的发电效率和运行安全。从实际运维数据来看,按规范完成变压器检测和变桨电机测试,能够减少60%以上的风电场非计划停机故障。
变压器是风电场升压站的核心设备,长期受风电出力波动、户外复杂环境影响,容易出现绕组变形、绝缘老化、局部放电等缺陷【2】。常规变压器检测项目包括绕组直流电阻测试、绝缘介损测试、局部放电测试、绝缘油色谱分析等。针对现场检测的抗干扰需求,可选用Megger IDAX300绝缘诊断分析仪完成介损及绝缘老化诊断,该设备支持1mHz~1kHz宽频介损测试,相比传统工频介损检测,能够更精准识别绝缘纸的老化程度,且自带抗干扰算法,适合风电场现场复杂的电磁环境。绕组直流电阻测试可搭配ARES-200D直流微欧计,其*大输出电流200A,分辨率可达1μΩ,能够快速完成大型电力变压器绕组的低电阻测试,数据重复性符合相关检测标准要求。针对变压器局部放电缺陷的排查,可选用MPD800局放测试仪,多通道同步采样的设计支持同时对变压器的三相绕组进行局放检测,还可实现放电点的初步定位,帮助运维人员快速定位缺陷位置。部分地区的监管要求中,变压器检测还需要包含绝缘油的色谱分析项目,运营方可根据属地要求补充相关检测设备。
变桨电机安装在风机轮毂内部,长期受振动、温差变化影响,是风机故障率较高的部件之一,变桨电机测试的核心目的是提前识别绕组绝缘缺陷、轴承磨损、输出转矩异常等问题【3】。常规变桨电机测试项目包括绕组绝缘电阻测试、绕组直流电阻测试、匝间绝缘测试、堵转转矩测试、空载电流测试等。其中绕组直流电阻测试同样可使用ARES-200D直流微欧计完成,实现风电检测设备的复用,降低运营方的采购成本;绝缘诊断可搭配Megger IDAX300完成,识别早期的绝缘受潮、老化问题;针对匝间绝缘的局部放电缺陷,可使用MPD800局放测试仪配合专用测试工装完成,无需拆解电机即可完成现场检测,大幅提升检测效率。合理的风电检测设备配置,能够将单台风机的变桨电机测试时长从2小时压缩到40分钟以内,大幅提升现场作业效率。
对于不同运营场景的风电场,风电检测设备的选型需要结合环境特点、检测频次、成本预算综合考量。比如山地风电场昼夜温差大、湿度高,所选设备需要支持宽温运行、具备基础的防尘防水能力;沿海风电场盐雾腐蚀严重,设备外壳需要具备防腐蚀涂层;高原风电场需要满足高海拔电气绝缘要求。风电场运维的核心目标*是在符合监管要求的前提下,*大化提升设备的可利用率,而适配的风电检测设备是达成这一目标的基础。
前文提到的三款检测设备,在场景适配性上能够覆盖大部分陆上风电场的检测需求:Megger IDAX300绝缘诊断分析仪的工作温度范围覆盖-20℃~55℃,外壳防护等级满足现场移动检测的需求,适合各类复杂环境下的现场检测;ARES-200D直流微欧计自带便携提手,重量仅8kg,单人即可完成搬运和操作,适合分散排布的风机变桨电机测试场景,减少运维人员的现场作业负担;MPD800局放测试仪支持便携式和固定式两种部署模式,既可以满足日常巡检的移动检测需求,也可以部署在升压站实现变压器的在线局放监测,适配不同的风电场运维需求。针对需要高频次开展变压器检测的场站,也可选择将MPD800固定部署在升压站,实现在线监测,减少现场作业的人力投入。
选型过程中还需要注意设备的校准资质,所有使用的风电检测设备需要经过法定计量机构校准合格,才能出具具备法律效力的检测报告,满足G端监管的合规要求。
风电场运维中的检测活动需要符合现行的行业规范要求,包括NB/T 10394《风电场电气设备检测规程》、GB/T 19068《风力发电机组验收规范》等相关标准【1】【4】。对于需要参与并网调度的风电场,每年需要出具覆盖变压器检测、变桨电机测试等核心项目的检测报告,报告需要由具备CMA或CNAS资质的检测机构出具,方可作为并网安全核查的依据。
对于运营方来说,将风电场电气设备检测方案融入日常风电场运维体系,能够大幅提升运维效率,降低整体运营成本。比如可以制定分层检测计划:日常巡检中使用便携设备完成快速筛查,季度检测完成核心部件的性能检测,年度检测完成全场景的合规性检测。比如某北方山地风电场,此前未制定系统性的检测计划,每年因设备故障导致的非计划停机时间超过120小时,2022年该场站优化了风电场电气设备检测方案,将变压器检测的频次调整为每半年一次,变桨电机测试的频次调整为每季度一次,配套采购了Megger IDAX300、ARES-200D直流微欧计、MPD800等风电检测设备,全年提前识别出3台主变的绝缘老化隐患、17台变桨电机的匝间绝缘缺陷,及时进行维护处理后,全年非计划停机时间降至38小时,直接减少发电损失超过200万元。每次变压器检测、变桨电机测试的数据都同步上传至运维平台,形成了完整的设备健康档案,也为后续的风电场电气设备检测方案优化提供了数据支撑。
此外,还可以建立检测数据的数字化台账,将每次检测数据上传至风电场运维管理平台,通过数据趋势分析提前预判设备缺陷,实现从“故障维修”到“预测性维护”的转变,进一步提升风电场的运营效率。针对监管机构的核查要求,运营方可提前梳理检测项目与对应标准的匹配关系,确保所有检测活动符合规范,检测报告真实有效,避免出现合规风险。
【1】风电场电气设备检测规程
【2】电力变压器检测技术规范
【3】风力发电机组变桨系统测试方法
【4】风电场运维安全管理导则
【5】风电检测设备现场使用规范