德国莱茵TUV牟金善：风机共模干扰的解决方案介绍

由中国农业机械工业协会风力机械分会主办的“第五届中国风电后市场专题研讨会”，于2018年6月13-14日在上海市召开。德国莱茵TÜV工业服务项目经理牟金善出席“第五届中国风电后市场专题研讨会”， 在风电机组运维及大部件修复专题论坛，分享题为“风电电气部件可靠性提高方案介绍”的主旨演讲。

以下为发言内容：

牟金善：  尊敬各位嘉宾，很高兴今天到这里和大家交流，我是来自莱茵TUV风能的部门经理牟金善，介绍一下我们莱茵在提高风电机组电气部件可靠性。

先简单介绍一下莱茵，第二部分重点介绍一下我们在电气部件提供的检测、评估、优化服务。第三部分是介绍提高流程可靠性的典型案例，也是介绍风机共模干扰的解决方案，最后简单介绍一下我们的服务流程。

莱茵TUV是一家权威的第三方认证机构，总部位于德国，到目前已经有140多年的历史。莱茵主要从事检验检测认证服务，很多产品包括汽车、电梯等等检验认证都是由莱茵首次完成的。莱茵提供的报告也是全球认可的。莱茵在全球59个国家有超过500多个分支机构，目前员工将近2万人。这是2017年的营收数据。莱茵TUV的资质很齐全，我们有德国认可机构的认可授权、德国政府的认可授权等等。莱茵中国的资质也很完备，包括ISO、IEC、CNCA等等都有。莱茵在风电领域提供的服务非常全面，包括整机、部件的认证、项目认证、管理体系的认证，以及风机现场的评估，还有一些智能检验、供应商的评估、培训、技术尽调，风电全生命周期的服务我们都是可以提供的。

在风电的后服务市场这块，我们主要是根据业主还有主机厂的需求，针对出质保项目检验评估、现场技改的项目都可以提供有针对性的服务。这块服务流程是这样的：首先进行需求分析，制定解决方案，方案的现场实施以及最终效果的评估，最后给出莱茵的报告。

重点介绍一下我们对主要的电气部件这块提供的服务。这些都是根据我们客户的实际需求，还有不同部件的特点制定的。第一块是发电机，这块主要是提供一个发电机轴承、电腐蚀风险的评估服务。第二块是变流器，主要是针对发生系统性故障、批量性故障的项目可以提供一个故障原因的分析服务。最后是导体，主要针对出现事故的项目提供事故原因鉴定的服务。

发电机的电腐蚀问题大家并不陌生，对于已建成并投入时间比较长的风电场，经常会损坏，一个50MW的风场五年内坏过17个轴承，其中14个是由电腐蚀导致的失效，这个比例超过80%。

发电机的轴承电腐蚀是影响轴承可靠性很重要的因素。在这块可以提供一个轴电压检测服务。轴电压的存在会击穿轴和轴承之间的油模这样会在轴之间形成回，形成轴电流，达到一定的伏值就可以造成电腐蚀，这种情况再经过一段时间的运行就会导致不断地恶化，导致轴承过早失效。对于发电机轴电压的检测依据是IEEE112的方法，针对双端或者单端绝缘的轴承，用电刷将非绝缘端或者其他一个绝缘端，附近的轴与接壳短路掉。然后用表测量内端与结合之间的电压，检测中有很多细节需要注意，否则影响测量的准确性，这里轴电压指的是一个峰值的电压。

安全的轴电压值是有标准的，像对于滚球类型的轴承，安全的轴的电压是100毫伏，滑动轴承大约是200毫伏，端对端的安全轴电压是300mv，轴电压的意义到底在哪里，这里主要还是为了判断一个轴电流，轴电压在不超过安全值的情况下，不会产生对轴承有害的电流。

但是像风机这样有变流器当中，实际检测到的轴对地的电压可能达到几十伏，这很可能存在有害的电流，最终危害轴承的寿命。

首先在标准中并没有给出有害的轴电流的具体值，在不同的系统中轴承和轴承能承受的电流不一样。轴电压在于提示我发生有害轴电流的提示，加深自己对系统的理解，方便我们进一步采取措施。特殊的情况下，我们也可以通过测量共模电流来评估轴电流，这个也是具有重要的参考意义的。

像发电机轴电流重要的因素是发电机的接地系统，我们在实际项目中看到很多发电机的接地做的并不好及有可能影响接地的效果。考虑高频的同电流，电极接地系统评估，碳酸的选型也要注意，如果选型不好就会导致过早的磨损，接地碳刷选型分析。

变流器结构比较复杂，部件比较多，实际当中发生的故障也比较多。这个是根据客户给出的数据做的统计，像变流器的过流、IGBT、电路板烧坏的可能性很高，主机厂怀疑是变流器批量故障的问题，但这个责任比较难以划分。像这种情况下，我们莱茵作为独立的第三方就可以提供故障的检测和原因的分析服务，并出具相关鉴定的报告，可以做到公平公正。这块服务流程大约是这样的，首先厂家还有供应商需要提供相应的技术资料，在此基础上我们可以进行产品还有系统的设计分析，然后对产品的质量进行一个可靠性的评估，并根据我们现场的故障数据以及有可能的话，我们到现场做检测，从而对关键的部件进行一个失效分析。最终可以给出一个原因的判断还有解决的建议方案。我们认为通过我们这样一种第三方的介入服务，可以更有效地解决我们实际项目中遇到比较棘手的质量问题。

导体，现在电能主要产生形式一个是电缆，一块是母线槽。针对电缆发生事故的原因，电缆最薄弱的环节是在接头，影响电缆接头的因素，一个是电缆的对也工艺，工具还有工艺方案，对接的方案不合理的话，有可能造成我的接头质量不合格，有可能造成一个烧毁的事故，这块可能直接影响我主回路的电气安全，可能导致电缆事故的原因是本身电缆质量存在问题，这块也可以通过第三方的检验来提供一个比较公正的判别依据。在电缆这块，我们莱茵对从低压到中压全系列的电缆都可以提供检测还有实验的服务。2017年的时候，莱茵也可以提供全球认可的第三方检测报告。对设计和维护环节要求比较高，事故原因分析是从三个环节，入手结合我们在现场的检测情况，还有现场维护的情况，最终给出一个事故原因的判定。

简单介绍一下我们提高发电机轴承可靠性的一个案例，解决风电共模干扰问题解决方案。风机的共模干扰这个问题是普遍存在的，这是因为有变流器的工作原理决定的。共模干扰的存在会导致我刚才讲过的，发电机的轴和轴承之间产生柔性的感性电压，有是我轴电压很重要的组成部分。所以说共模干扰问题是导致发电机轴承电腐蚀一个重要的原因。在这一块，我们是根据共模干扰提出的一个解决方案，这个解决方案是采用一个方案，利用磁环将电缆上的共模电流吸收，转化成热量，从而减少轴和轴承之间的共模电流，这个方案现在是用在欧洲的项目上，现在欧洲最主流的机型上，方案已经运行十几年的时间。共模电流改造之前是由40安培到10安培，这个方案非常成熟了，在国内现在很多业主还有主机厂家也开始慢慢认识到这个问题。

在制定解决方案的过程，我们需要考虑的因素，这里主要分为两大块：安全性和经济性。首先考虑技改对机组的安全是否造成影响，安全性这块主要是考虑机组的接地、电缆的选型，电缆的绝缘护套、稳定的工作温度等等。这块判定是需要来计算，还有现场的检测才能确定的，因为涉及到了安全还需要特别注意的，另外是经济性，这边主要考虑到磁环有效利用率的问题，首先是共模干扰的程度，当前的共模电源的伏值频率和参数，再有是材料，还有安全方式。综合考虑这些因素以后才有可能制定出比较安全可靠的方案，同时尽可能降低我们的成本。

介绍一下服务原则和流程，莱茵作为一个全球知名的技术服务公司，我们提供的是一站式解决方案，能够最大程度提高解决问题的效率。首先我们考虑的是从客户的实际需求出发，立足实际，提供有针对性的服务，再一个是考虑安全性与可靠性，在不影响机组安全的前提下进行技改，尽可能的提高系统的可靠性。最后一个是考虑经济性和易维护性，最大可能地降低我们客户的一次投入成本，还有后续的维护成本。

我们的服务流程可以分为三块：项目的前期、中期、后期。项目前期首先对客户的需求进行分析，现场检测，评估机组当前的状况。项目中期根据现场实际的情况制定可行的方案，比较经济性还有可靠性，选择最具性价比的方案。项目后期对方案进行实施、评估、改造效果，根据这个效果再进行不断地完善，最终确定方案，并给出相应的检测报告。这个就是我今天介绍的全部内容。

谢谢大家！

（根据发言整理，未经本人审阅）

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