風力発電所のプラントのバランスも検査が必要です

ポール・ドヴォルザーク著 | 2016 年 7 月 28 日

ジュダ・モセソンPE CEM、VP – Cooke Power Services 運営担当

プラントのバランス (BOP) は、風力発電所で生成された電力を市場に供給するための最も重要なリンクです。 BOP は、風力タービンの基部にあるパッドマウント変圧器から集電システムおよび変電所までで構成されます。 BOP には、送電線、送電マスト、道路と排水溝も含まれます。

O&M に関する議論のほとんどはナセル内のコンポーネントに焦点を当てていますが、BOP 機器にも注意が必要です。 高度に機能する風力発電所を維持するには、クラス最高の BOP 検査とメンテナンス手順を計画することが賢明です。 ここで概説した検査は、風力発電所の安全で収益性の高い運用を確保するのに役立つ重要な活動を表しています。

風力発電所の所有者と運営者にとっての課題は、これらの手順に対する予算の必要性を認識することです。 そのコストは、典型的な風力発電所の総 O&M 予算の 10% 未満に相当します。 この記事では、発電におけるそのリンクを稼働状態に保つために、パッド マウント変圧器、集電システム、変電所、および変電所内の高電圧 (HV) 機器からの中電圧 (MV) 機器を検査する方法に焦点を当てます。

IR 画像では、パッドマウントトランスの 3 つの接続が緩んでいるか損傷していることがわかります (SP 2、3、および 6)。 6 つの接続は、このタービンを両側の隣接するタービンに接続する三相 34.5kV ケーブルで、電力を変電所に送ります。 接続が緩んでいたり損傷していると、熱が上昇します。 接続が良好な場合は、冷却状態が維持されます。

パッドマウントトランス

これらの変圧器は、変電所への効率的な伝送のために、600 ～ 900V の発電機出力を収集システムの MV (通常 34.5 kV) まで昇圧する必要があります。 過去 20 年間、変圧器には多くの問題が発生しており、検査と保守のための行動計画が必要でした。

IR検査これは、オンラインで負荷がかかっている変圧器の非回避的な検査です。 添付の画像には、接続が緩んでいるか損傷していることが示されています。

検査の結果はすぐにわかり、通常は短時間の停止だけで問題を解決できます。 検査を行わないと、接続が緩んだり損傷したりすると最終的に故障し、変圧器に損傷を与え、作業員の安全を危険にさらす可能性があります。

油のサンプリング変圧器の使用は一般的な方法です。 残念ながら、風力発電業界はこの試験結果への反応が遅れています。 推奨される行動計画は、不良なテスト結果の根本原因を特定し、内部修理とその後のオイル交換などの是正措置を講じることです。 最も一般的なテスト結果は、溶存ガス (DG) の増加を示します。 これらには通常、水素、メタン、アセチレン、エチレン、エタンが含まれます。 高濃度の DG は、ユニットの稼働と停止を切り替えるときに爆発する可能性があります。

ほとんどのサイトでは、これらのユニットに赤いロックを掛けて「動作しない」と識別するだけです。 問題が発生した変圧器で個々の風力タービンを隔離することはもはや不可能であるため、作業員が関連するタービンのメンテナンスを実行できる唯一の方法はタービンストリングの停止です。

最近、高 DG の変圧器の寿命を延ばす可能性のあるオイル濾過方法が市場に登場しました。 この濾過プロセスでは、オイルリザーバーを真空にし、オイルを特殊な装置に押し込み、オイルからガスと水を除去します。 結果は、濾過後のオイルサンプル分析により文書化できます。 ただし、このプロセスでは変圧器は修復されません。

変圧器内の電気絶縁材料および関連部品が分解すると、ガスが発生します。 通常、パッドマウントトランスの交換コストは、入力電圧と出力電圧に応じて 25,000 ドルから 60,000 ドルの範囲です。

変圧器は引き続き DG を生成しますが、ガスレベルが再び高くなりすぎるまで、長期間安全に動作することができます。 定期的にオイルをサンプリングすることで、オーナーやオペレーターは、このプロセスによって通常の動作が数か月または数年かかるかどうかを知ることができます。

このケーブル スプライスは地上で作成され、現在は保護スプライス ボックス内にあります。

変圧器保管庫台座パッドマウント変圧器が置かれています。 風力発電所建設業界の初期の慣行は、ガラス繊維でできた保管庫に変​​圧器を設置することでした。 場合によっては、グラスファイバー製の保管庫が不適切であることが判明しています。 検査の結果、変圧器が傾いたり、沈んだり、その下に埋め込まれたケーブルの限界を超えて動いたりしていることが判明した。 典型的な対応策は、グラスファイバー製の保管庫をプレキャスト コンクリート製の保管庫に置き換えることです。 この修復は、プラントの寿命にわたる問題を解決するのに十分です。

回収システムにはいくつかのサポートコンポーネントがありますが、最も重要なものは接続用 MV ケーブルです。 MV ケーブルは、風力タービンの基部にあるパッドマウント変圧器と変電所の間を地上または地下で配線されています。

地上MV回路地下式のオプションよりも多くの検査とメンテナンスが必要です。 パッドマウントトランスに対しても同様の IR 検査を行うことで、接続の緩みや損傷を特定できます。 さらに、収集システムが正常に動作していることを確認するには、ポールと取り付け機器の目視検査が必要です。 鳥や爬虫類はこれらの構造物に巣を作ったり、登ったりする傾向があります。 幸いなことに、野生動物がこの装置に定住するのを阻止するためのさまざまなハードウェア付属品が用意されています。

IR 画像は、変電所内の接続が緩んでいるか損傷していることを示しています。

地下MV回路導入には費用がかかりますが、メンテナンスの必要性は低くなります。 例外は、時折発生する地絡または接続障害です。 鋭利な石や重い石などによってケーブルが損傷すると、地絡が発生することがあります。 「サンパー」は、変電所内の故障記録リレーからの情報を利用して、地絡の位置を正確に特定するために使用されます。 損傷は新しいケーブル スプライスで修復されます。 元の構造で使用された多くのケーブル スプライスが地下に残り、ケーブルの一般的な障害点となります。 その結果、元のスプライスが失敗する可能性があります。 修理方法は地絡の場合と同様です。 ケーブル接続の修理は地上で行い、保護接続ボックスで覆うのが一般的です。

変電所風力発電所で見られる最も典型的な機器が含まれています。 変圧器、ブレーカー、スイッチ、リレーなどは規制プロトコルの対象となります。 これらのプロトコルは検査のスケジュールと範囲を決定し、人員と機器の安全を確保するために設けられています。 ほとんどの風力発電所の所有者または運営者は、発電量と収益の損失を減らすために、風の弱い季節にこれらの作業を実行します。

最も有用なツールはやはり IR 検査カメラです。変電所内の接続の緩みや損傷を迅速に特定できるからです。 十分な変電所の庭石や雑草管理など、潜在的な安全上のリスクが保守プログラムの重要な部分であることを確認することも重要です。 庭石にはいくつかの目的がありますが、最も重要なことは、足と地面の間に高抵抗層、つまり断熱材を提供することです。 雑草は管理しておかないとすぐに背が高くなってしまい、変電所内で危険な地絡が起こる可能性があります。

風力発電所では多くの問題が発生する可能性があり、すべてのリスクがタワーやナセルにあるわけではありません。 パッドマウント変圧器やスプライスなどの BOP 機器は、風力発電による電力を発電機と同様に送電網に供給するために不可欠です。 単一のスプライスまたはケーブルが損傷すると、一連のタービンが停止する可能性があります。 風力発電所の運用を最適化するために、BOP 機器も定期検査を受ける必要があります。

良いニュースは、風力発電所の BOP 全体にわたって必要な検査とメンテナンスをすべて実行できる、高度な資格を持つサードパーティ サービス プロバイダーが存在することです。