一种适用于风电机组变流器通风散热的改造装置
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完成单位:华润新能源(凌海)风能有限公司
登记编号:CAPE-CXCG-2024-J-2-374
登记年份:2024
发布时间:2024-07-17
成果主要完成人
张明杰、刘 宝、赵宪荣、王 帅、王学飞、赵连博、刘卫泽、张 建
项目概况
1)成果简介:本次创新成果主要是为解决某风电场风力发电机组塔底ABB变流器频繁出现高温预警或高温故障,导致备件损坏甚至炸机发生事故,究其原因大都为变流器散热不良导致变流器内部高温。本项目在原散热装置的基础上进行改造创新,采用一种阻燃型引风通道连接柜体散热口导流罩和轴流风机,利用塔筒的烟囱效应将变流器运行时产生的热量引至塔筒,使产生的热量不再在塔底内部循环。并对变流器风扇控制电源进行改造,将模块风扇改成工频电源控制,事实证明通过对变流器进行通风散热改造后,降低了变流器运行温度,提高变流器冷却风扇的运行效率,有效消除了ABB变流器内部温度高的运行隐患。 2)研究背景:当前风力发电是现阶段较为成熟的新能源发电,在风力发电系统中,变流器是一个关键的部件,起着将风能转化为电能并与电网连接的重要作用。然而变流器的稳定性较差,也是风机系统中最为脆弱的部分,研究数据表明温度因素对变流器可靠性影响较大,近些年来风机变流器因高温引发元器件老化损坏的情况居高不下。因此,如何解决风机变流器内部高温问题对风电机组实际应用具有重要的意义。3)管理技术难点: 通过风电场实际运行情况分析,变流器冷却散热不好,使得热空气在变流器内部积聚,导致变流器频繁出现内部高温。在这样的高温环境下运行,柜内的电气元器件非常容易发生损坏或缩短使用寿命,尤其像IGBT这样单价较高的备件,一次损坏情况可占检修成本的 30%左右,导致运维成本居高不下,成为困扰风电场运行维护成本的一大难题。4)成果先进性及创新性:该项目对变流器原散热装置进行创新改造,利用塔筒的烟囱效应将变流器运行时产生的热量引至塔筒,使变流器产生的热量不再在塔底内部循环,柜内温度得到有效降低。对变流器风扇控制电源进行改造,将模块风扇改成工频电源控制,可以有效避免了风扇的疲劳损坏。通过验证工频控制的风扇更加稳定长寿,更减少了后续备件的消耗,节约生产和维护费用。5)经济社会效益及可推广性: 该项目方案改造费用较低,改造效果明显,实用性强;能显著提高变流系统运行的可靠性和风机生产效率,减少机组故障停机次数,降低风电场后期运行维护成本,延长电子元器件的使用寿命,结合历史故障记录及备件消耗情况,改造后每台机组每年可节省约15万元备件成本,进一步提高风力发电带来的经济效益和社会效益。