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系列風(fēng)電機組事故分析及防范措施(一)——箱變及箱變到變頻器接線引發(fā)的事故

2017-02-13 來源:《風(fēng)能》 瀏覽數(shù):858

目前,不少新建風(fēng)電場位于森林密布的高山上,一旦發(fā)生機組燒毀事故,不僅帶來人身和財產(chǎn)的巨大損失,甚至頃刻間就能使滔滔林海付之一炬,讓綠色家園變成黑色焦土。

目前,不少新建風(fēng)電場位于森林密布的高山上,一旦發(fā)生機組燒毀事故,不僅帶來人身和財產(chǎn)的巨大損失,甚至頃刻間就能使滔滔林海付之一炬,讓綠色家園變成黑色焦土。因此,采取有效措施防止風(fēng)電機組燒毀事故具有重大意義。

在設(shè)計、生產(chǎn)、安裝或維護風(fēng)電機組過程中,機組本身存在的某種缺陷可能導(dǎo)致機組倒塌、燒毀事故。同時,當(dāng)其附屬設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝或維護存在問題,也可能造成事故的發(fā)生。下面分析幾例因箱變及箱變到變頻器接線故障而引發(fā)的風(fēng)電機組燒毀事故,以歸納總結(jié)出類似事故的預(yù)防措施。風(fēng)電機組燒毀事例

一、箱變低壓側(cè)斷路器不具備自動跳閘功能

2013 年,某風(fēng)電場雙饋1.5MW 機組,在“低風(fēng)切出”時,并網(wǎng)開關(guān)不能正常與電網(wǎng)脫開,即:發(fā)電機定子不能與電網(wǎng)分離。在停機過程中葉輪轉(zhuǎn)速不斷降低,定子的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率不斷增大,在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的感生電動勢將IGBT、低電壓穿越模塊等擊穿短路,巨大的熱量還使變頻器轉(zhuǎn)子接線的絕緣皮熔化、燒毀,直至變頻器處的轉(zhuǎn)子接線開路(事故后,在檢查變頻器時進一步得到證實)。

當(dāng)發(fā)電機的轉(zhuǎn)子接線開路以后,發(fā)電機定子上的阻抗更小,定子流過電流更大,定子線圈發(fā)熱耗電不斷增大,發(fā)熱劇增,運行數(shù)據(jù)顯示,發(fā)熱消耗功率很快達到1.8MW。在箱變負載過流的情況下,因箱變低壓側(cè)斷路器不具備自動跳閘功能(如圖1 所示)不能斷開,于是定子溫度迅速上升。

發(fā)電機定子產(chǎn)生的大量熱量使發(fā)電機內(nèi)及附屬可燃物燃燒,如:發(fā)電機軸承內(nèi)的潤滑油,連接電纜,發(fā)電機上的潤滑油泵等,機組在執(zhí)行停機命令3 分鐘后,因箱變35kV側(cè)高壓保險熔斷跳閘,機組斷電,但由于斷電太晚,最后機組全部燒毀。

與機組配套的箱變,其低壓側(cè)斷路器不具備跳閘功能是本次事故的關(guān)鍵因素。早在2011 年,該風(fēng)電場某機組在維修時,因并網(wǎng)開關(guān)誤動作曾經(jīng)導(dǎo)致變頻器燒毀,因現(xiàn)場人員及時手動斷開箱變低壓側(cè)斷路器,避免了事故的進一步擴大與機組燒毀事故的發(fā)生。遺憾的是,箱變低壓側(cè)斷路器不具備自動跳閘問題沒有引起足夠的重視,此隱患一直沒有消除,直至2013 年,最終導(dǎo)致了機組燒毀事故。

二、接線電纜短路,箱變低壓側(cè)斷路器不能正常跳閘、高壓側(cè)無法正常熔斷

2015 年,某風(fēng)電場1.5MW 雙饋機組,變頻器布置于塔基。投入運行4 年之后,機組運行過程中,出現(xiàn)“暫態(tài)電網(wǎng)”報警,1 秒之后,再報“變頻器故障”停機。事故之后,勘查時發(fā)現(xiàn),事發(fā)時,箱變到變頻器的接線電纜短路,出現(xiàn)嚴(yán)重拉弧、碳化現(xiàn)象,如圖2 所示。箱變的高、低壓側(cè)又因故障均不能正常斷電,從而造成火勢迅速擴大和蔓延,導(dǎo)致塔基的照明、通信、控制和機艙、塔筒的供電電纜燃燒,并一路自下而上燃燒至機艙,最終導(dǎo)致機組燒毀事故的發(fā)生。

在機組安裝時,事故機組箱變到變頻器的接線電纜采用的是一根總電纜,內(nèi)有3 根接線電纜,電纜直徑大、強度高、接線困難。因此,在接線時,線纜的相與相之間相互交叉。當(dāng)電纜穿過變頻器平臺接線口時,沒有按規(guī)范施工。電纜絕緣層與變頻器平臺的鋼架擠壓嚴(yán)重,在機組投入運行后,因人員在變頻器平臺上走動,或在機組運行時,變頻器上的運行部件造成(例如,風(fēng)扇)的振動,電纜絕緣層因平臺的輕微運動而逐漸摩擦、刮傷受損。在機組維護時,也沒有對箱變進線電纜進行檢查,最終導(dǎo)致電纜絕緣層破損,電纜對地短路、嚴(yán)重拉弧打火。

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