风力发电机组电气系统可靠性技术研究及应用.pptx

风力发电机组电气系统可靠性技术研究及应用汇报人：

01新形势下风电面临的挑战03发电机组电气系统研制经验02发电机组电气系统可靠性解决方案

31机组大型化加速一、新形势下风电面临的挑战陆上已下线机组功率等级超过10MW，风轮直径达210m；海上机组功率等级超过18MW，风轮直径达280m。机组大型化成为降低风电建设成本、提高经济收益的重要途径。

42新机型迭代速度快一、新形势下风电面临的挑战机组大型化、平价化的趋势下，各大整机商技术路线进行调整，海上采用可靠性高的半直驱机组、陆上采用成本更加优异的双馈机组，新机型更新迭代速度越来越快。2021年-2023年风能展新机型发布情况年份直驱半直驱双馈\最大功率新机型数量最大功率新机型数量最大功率新机型数量2021年13MW3款均为海上机型陆上：8MW海上：16MW23款陆上：17海上：6陆上：8MW海上：10MW13款陆上：10海上：32023年18MW1款海上机型陆上：10MW海上：22MW24款陆上：11海上：13陆上：15MW海上：16MW20款陆上：15海上：5

3风电机组事故频发一、新形势下风电面临的挑战在低碳市场快速增长、机组超大型化发展、市场价格持续低位的新形态下，风电机组的设计开发周期愈发缩短（3年-1年-0.5年）、新机型的测试验证周期缺乏、新材料、新技术的快速应用等，风电机组的运行安全管控挑战愈发加剧，机组质量事故也开始逐渐凸显。2023年8月，英国某海上风电场一风机起火2023年6月，加拿大某风场一机组机舱与风机顶部电气箱起火2023年5月，立陶宛一风机倒塔2023年2月，美国某陆上风电场一风机倒塔2022年6月，河南某风电场一风机倒塔......5

新形势下的挑战一、新形势下风电面临的挑战高环境适应能力核心部件长设计寿命平价上网高可靠性高可利用率4业主对机组的需求机组对电气设备的需求050601020304传动系统超高集成化设计精细化、极简设计新材料、新技术、新结构应用多物理场耦合仿真研究高可靠性研究环境适应性研究高可靠性设计超低成本设计发电机变压器发电机、变压器 高可靠性 长寿命 低成本 智能化6

01新形势下风电面临的挑战03发电机组电气系统研制经验02发电机组电气系统可靠性解决方案

1核心技术能力保障依托轨道交通先进技术及研发体系，以先进的正向设计、技术攻关能力、轴承应用技术、绝缘关键技术、以及完善的试验验证能力作为支撑，为客户持续提供高质量的产品与服务。正向设计能力8多年牵引电机及变压器技术沉淀为风电领域产品赋能技术攻关能力轴承应用技术传动系装配能力质量保障能力绝缘关键技术发电机组装能力试验验证能力二、发电机组电气系统可靠性解决方案

2可靠性技术—总体正向设计二、发电机组电气系统可靠性解决方案电磁场损耗风阻流体场结构场温度气隙电磁力热应力总体方案设计更加注重电磁与温升、结构的耦合设计，减小计算偏差；更加深入研究耦合场之间的相互关系，基于产品可靠性前提下进行精准设计。9发电机电磁场、流体场、结构场之间相互影响，单一场量考虑会引起较大计算偏差

3可靠性技术—轴承试验验证二、发电机组电气系统可靠性解决方案一台三室：轴承试验台+故障诊断室、润滑剂检测室、精度检测室轴承台架试验轴承故障诊断轴承润滑剂检测轴承精度检测轴承台架试验能力10轴承配置模拟试验能力轴承检测、分析能力急加速温升特性热试验耐久试验高低温 ? 风沙游隙检测波纹度检测润滑检测精度检测

4可靠性技术—轴承应用技术二、发电机组电气系统可靠性技术开展发电机轴承运输、电腐蚀等失效机理与优化设计研究构建发电机轴承失效的多场耦合分析方法和优化设计规范润滑脂选择与性能试验11

5可靠性技术—绝缘系统二、发电机组电气系统可靠性解决方案模卡冷热冲击试验后解剖产品线圈、模卡长期浸水试验发电机定子浸水检验模卡冷热冲击—浸水试验定子绕组温度场仿真绝缘结构设计聚焦发电机、变压器绝缘系统新材料、新结构、新工艺、新方法的开发和研究，致力打造耐盐雾、耐高湿型风力发电机绝缘系统，提升绝缘材料环境适应能力。绝缘系统环境适应性研究定子温度场仿真绝缘结构设计多因子环境老化试验冷热冲击振动冲击恒定湿热长期浸水持续盐雾评估发电机绝缘寿命12

6可靠性技术—磁极设计二、发电机组电气系统可靠性解决方案· 磁极结构磁钢防腐处理磁极固定结构磁钢镀层类型及其防腐性能对比表镀层类型最小局部镀层厚度/μm中性盐雾试验/h湿热试验/h镀层耐温/℃电镀镍铜镍1572500＜200电镀锌44848＜200镍铜+锡1572500＜180环200镍铜+电泳255001000＜200镍铜+环200铝696500＜200超速试验13· 可靠性试验冷热冲击试验（高低温交