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摘 要： 在变桨故障当中，后备电源故障占有率较高，一方面是因为变桨电池充电方式不可靠对电池造成损伤，另一方面是因为温度忽高忽低对电池造成损伤，最终导致变桨电池使用寿命下降。现特对变桨充电方式及变桨电池温度进行研究，解决变桨故障的根本问题。
关键词： 变桨电池 充电回路 应用改造
现如今的风电机组根据变桨系统区别可以分为定桨距风电机组和变桨距风电机组两种机型，这两种机型各有优缺点。定桨距风电机组调节简单可靠，当风速变化引起输出功率的变化时，只要通过桨叶的被动失速调节，而控制系统不作任何控制，使控制系统大为简化，但是要求的额定风速高，风轮转换效率低，并且常发生过发电现象，对电网影响较大;变桨距风电机组可完全克服定桨距风电机组的缺点，但变桨距风电机组控制系统复杂，就造成了变桨维护较难，并且变桨故障率较高。
一、存在的问题
现以辉腾梁风电场一期项目为背景，suzlon风机已运行7年有余，随着运行时间的增加，风机故障率逐步升高，且主要集中在变桨系统，尤其在冬季，变桨系统电池回路故障更为突出。本文主要对变桨电池的充电方式、变桨电池盒保温及散热部分进行了研究。
1.电池失效原因分析
之前的充电器型号：Powertronic P688W，充电输出：300VDC/2.1A，2.1A充电电流已超出松下电池最高充电电流1.1A，过高充电电流导致电池失水，腐蚀加快，并且充电电压无温度修订功能，在高温状态下，导致电池充电电压过高而过充，加快电池腐蚀影响电池寿命;在低温状态下，导致电池充电电压过低而充电不足，硫酸盐化影响电池寿命;充电方式为一对三，即充电器同时对三个电池箱并联进行充电，在三个轴电池状态不均衡时，导致某一组电池组过充，而其他电池组充电不足的问题。
2.电池箱保温措施、防震措施分析
原电池箱体原设计缺少保温泡棉，后期在箱体外壁贴有保温泡棉，并加装新壳体，结构比较复杂，不方便维护;原箱体没有设计透气孔，在电池使用过程中，电池会析出氢气和氧气，需通过通气孔将氢气和氧气泄放到大气中，否则易引起爆炸;箱体与轮毂之间无弹性支撑，导致箱体变形;箱体内电池震动较大，易导致电池内部铅渣脱落短路，影响电池寿命和风机安全;电池直接安装于电池箱体内部，无防震措施;电池之间安装紧凑，不利于散热和加热;之前电池箱体内加热器采用辐射式和薄膜式加热器，易造成局部温度过高，影响电池寿命;原来的箱体需要扳手等笨重工具拆卸，每个箱体耗时约2小时，维护非常不便利。
二、优化设计
针对以上发现的问题，我们特对每一项缺陷进行了优化工作，并重新设计了电池和箱体和变桨电池充电方式，可以避免以上问题的发生。
1.充电管理方案重新设计
采用专用智能阀控式铅酸蓄电池充电器，每个电池箱配备一个充电器单独充电，型号SSB BC264;宽电压输入：184～300Vac;采用限流恒压式充电方式，即浮充方式;初始最大充电电流0.15C;浮充电压根据电池使用环境温度自动补偿调节;内置电池充电线路或电池检测功能;具有完善的自身和充电参数检测、状态输出。
2.电池箱体重新设计
设计新的电池箱体，只需一把钥匙即可简单开锁，方便拆卸维护;采用喷涂碳钢箱体，箱体带有防爆孔，符合规范和IP54要求;采用风流式加热器并合理布局，加热均匀防止温度局部过高，符合规范要求;箱体内增加保温泡棉，提高加热效率。箱体采用弹性支撑固定，减少震动影响，电池组采用松下LC-WTP127R2，防震框架式设计，便于维护，设计寿命十年（环境温度20℃）。
三、方案验证
虽然整改的方案理论数据完全满足要求，但为了进一步确定该方案的可实施性，特对本方案进行验证工作。
1.整体方案的可行性、先进性和创新性验证
经实际加热测试，-35℃环境中，箱体内部温度10～20℃;加热效率高，-35℃到15℃时，只需1.5小时左右，实际加热试验数据如图1所示。
2.方案的技术、经济、质量的参数和性能指标
根据本工程的施工特点，参考类似工程经验的总结，特为本工程做出如下技术经济指标：工程质量合格率：100%，其中，优良品率为80%;安全生产，杜绝重大伤亡事故，年职工负伤事故频率：小于0.3%;机械完好率：90%;电池设计使用寿命6到8年以上，提高风机可利用率，降低风机维护费用;机改造后对应变桨充电回路及电池故障率同比未改造风机下降90%;满足环境温度-40℃到45℃范围内正常使用;箱体采用弹性支撑固定，减少箱体震动对电池的影响，延长电池寿命，降低维护费用;通过改进设计电池箱可维护性，易于日常检修和服务，提高风机维护效率。
3.现场安装运行
通过以上所诉，基础理论及实验都能满足要求，但为了更好地验证本方案的可行性，在风电场进行了安装试运行工作，并选在了较为寒冷的季节开展本项工作，在比较低的温度情况下，将对电池系统的运行造成极大的困扰，有可能放不出电，系统无法收桨，影响风机的安全，因此，还要采取温度过低风险防控措施，比如：电池箱内增加保温棉，加热器组成加热系统;关注电池箱内的温度，如有异样，及时检查等。
2014年8月份，在一期14#风电机组完成了变桨充电回路改造工作，通过冬季的运行，发现运行稳定，无异常。2015年2月份再次上机检查，并对变桨电池电压进行了试验，实验数据如图2所示，数据表明，试验电压符合现场实际需求，并且运行良好。
通过及时地发现变桨充电回路的缺陷，针对每一项提出解决的方案，为了使该方案具有可靠的实施性，对该方案进行了验证试验，通过实验发现可行性较高，之后通过考虑本地区的环境问题，又提出了一点小小的改进意见，并进行了上机安装试验，一切工作完成之后，发现本种充电器可以避免因过高充电电流导致电池失水、腐蚀加快等问题;加热器可以防止局部高温现场;柜体结构增加减震功能，并方便维护;各方面都对电池的使用寿命有益，使变桨电池使用寿命增加，并且降低了变桨系统的故障率，减少了使用备件金额，增加了风电机组的可利用率。
关键词： 变桨电池 充电回路 应用改造
现如今的风电机组根据变桨系统区别可以分为定桨距风电机组和变桨距风电机组两种机型，这两种机型各有优缺点。定桨距风电机组调节简单可靠，当风速变化引起输出功率的变化时，只要通过桨叶的被动失速调节，而控制系统不作任何控制，使控制系统大为简化，但是要求的额定风速高，风轮转换效率低，并且常发生过发电现象，对电网影响较大;变桨距风电机组可完全克服定桨距风电机组的缺点，但变桨距风电机组控制系统复杂，就造成了变桨维护较难，并且变桨故障率较高。
一、存在的问题
现以辉腾梁风电场一期项目为背景，suzlon风机已运行7年有余，随着运行时间的增加，风机故障率逐步升高，且主要集中在变桨系统，尤其在冬季，变桨系统电池回路故障更为突出。本文主要对变桨电池的充电方式、变桨电池盒保温及散热部分进行了研究。
1.电池失效原因分析
之前的充电器型号：Powertronic P688W，充电输出：300VDC/2.1A，2.1A充电电流已超出松下电池最高充电电流1.1A，过高充电电流导致电池失水，腐蚀加快，并且充电电压无温度修订功能，在高温状态下，导致电池充电电压过高而过充，加快电池腐蚀影响电池寿命;在低温状态下，导致电池充电电压过低而充电不足，硫酸盐化影响电池寿命;充电方式为一对三，即充电器同时对三个电池箱并联进行充电，在三个轴电池状态不均衡时，导致某一组电池组过充，而其他电池组充电不足的问题。
2.电池箱保温措施、防震措施分析
原电池箱体原设计缺少保温泡棉，后期在箱体外壁贴有保温泡棉，并加装新壳体，结构比较复杂，不方便维护;原箱体没有设计透气孔，在电池使用过程中，电池会析出氢气和氧气，需通过通气孔将氢气和氧气泄放到大气中，否则易引起爆炸;箱体与轮毂之间无弹性支撑，导致箱体变形;箱体内电池震动较大，易导致电池内部铅渣脱落短路，影响电池寿命和风机安全;电池直接安装于电池箱体内部，无防震措施;电池之间安装紧凑，不利于散热和加热;之前电池箱体内加热器采用辐射式和薄膜式加热器，易造成局部温度过高，影响电池寿命;原来的箱体需要扳手等笨重工具拆卸，每个箱体耗时约2小时，维护非常不便利。
二、优化设计
针对以上发现的问题，我们特对每一项缺陷进行了优化工作，并重新设计了电池和箱体和变桨电池充电方式，可以避免以上问题的发生。
1.充电管理方案重新设计
采用专用智能阀控式铅酸蓄电池充电器，每个电池箱配备一个充电器单独充电，型号SSB BC264;宽电压输入：184～300Vac;采用限流恒压式充电方式，即浮充方式;初始最大充电电流0.15C;浮充电压根据电池使用环境温度自动补偿调节;内置电池充电线路或电池检测功能;具有完善的自身和充电参数检测、状态输出。
2.电池箱体重新设计
设计新的电池箱体，只需一把钥匙即可简单开锁，方便拆卸维护;采用喷涂碳钢箱体，箱体带有防爆孔，符合规范和IP54要求;采用风流式加热器并合理布局，加热均匀防止温度局部过高，符合规范要求;箱体内增加保温泡棉，提高加热效率。箱体采用弹性支撑固定，减少震动影响，电池组采用松下LC-WTP127R2，防震框架式设计，便于维护，设计寿命十年（环境温度20℃）。
三、方案验证
虽然整改的方案理论数据完全满足要求，但为了进一步确定该方案的可实施性，特对本方案进行验证工作。
1.整体方案的可行性、先进性和创新性验证
经实际加热测试，-35℃环境中，箱体内部温度10～20℃;加热效率高，-35℃到15℃时，只需1.5小时左右，实际加热试验数据如图1所示。
2.方案的技术、经济、质量的参数和性能指标
根据本工程的施工特点，参考类似工程经验的总结，特为本工程做出如下技术经济指标：工程质量合格率：100%，其中，优良品率为80%;安全生产，杜绝重大伤亡事故，年职工负伤事故频率：小于0.3%;机械完好率：90%;电池设计使用寿命6到8年以上，提高风机可利用率，降低风机维护费用;机改造后对应变桨充电回路及电池故障率同比未改造风机下降90%;满足环境温度-40℃到45℃范围内正常使用;箱体采用弹性支撑固定，减少箱体震动对电池的影响，延长电池寿命，降低维护费用;通过改进设计电池箱可维护性，易于日常检修和服务，提高风机维护效率。
3.现场安装运行
通过以上所诉，基础理论及实验都能满足要求，但为了更好地验证本方案的可行性，在风电场进行了安装试运行工作，并选在了较为寒冷的季节开展本项工作，在比较低的温度情况下，将对电池系统的运行造成极大的困扰，有可能放不出电，系统无法收桨，影响风机的安全，因此，还要采取温度过低风险防控措施，比如：电池箱内增加保温棉，加热器组成加热系统;关注电池箱内的温度，如有异样，及时检查等。
2014年8月份，在一期14#风电机组完成了变桨充电回路改造工作，通过冬季的运行，发现运行稳定，无异常。2015年2月份再次上机检查，并对变桨电池电压进行了试验，实验数据如图2所示，数据表明，试验电压符合现场实际需求，并且运行良好。
通过及时地发现变桨充电回路的缺陷，针对每一项提出解决的方案，为了使该方案具有可靠的实施性，对该方案进行了验证试验，通过实验发现可行性较高，之后通过考虑本地区的环境问题，又提出了一点小小的改进意见，并进行了上机安装试验，一切工作完成之后，发现本种充电器可以避免因过高充电电流导致电池失水、腐蚀加快等问题;加热器可以防止局部高温现场;柜体结构增加减震功能，并方便维护;各方面都对电池的使用寿命有益，使变桨电池使用寿命增加，并且降低了变桨系统的故障率，减少了使用备件金额，增加了风电机组的可利用率。