浅谈风电场用美式箱变烧毁事故及原因分析
作者:张伟 字数:2440 点击:
摘 要:近年来,为了优化能源产业结构,改善环境,国家大力发展新兴能源发电。风力发电作为一种清洁可靠的可再生能源,在其中发挥着越来越重要的作用。文章结合长期的风电场用美式箱变制造、调试、运行维护及检修经验,对风电场用美式箱变重大烧毁故障及原因分析进行了总结和阐述。
关键词:风电场;美式箱变;烧毁;原因分析
风能资源是一种清洁可再生的资源,其派生物风力发电作为一种新兴的发电手段,以其丰富的资源、良好的环境效益和逐步降低的成本,在我国发展迅速,前景十分广阔。箱变作为风电场发电系统中不可或缺的重要组成部分,是否能够安全可靠的运行,对整个风电场是否能够完成既定发电指标有很大影响。本文内容主要分为两个部分:风电场用美式箱变的简单介绍及相关烧毁故障案例分析。
1 首先来简单介绍一下美式箱变的结构组成部分和主要技术参数
1.1风电场用美式箱变一般由高压室、低压室和变压器本体组成,传统美式箱变整体结构多为“目”字型、“品”字型或“L”型。箱变本体主要组部件有油箱变压器器身绕组,高压负荷开关,无载调压开关、高压插入式熔断器,高低压套管、油位计、压力释放阀,压力表,油温传感器等组成。高压室主要由高压传感器,避雷器(或过电压保护器),带电显示器,电磁锁及外壳网门等组成。箱变的低压室主要由低压配电柜构成,柜内各种电气元件及二次配线组成箱变低压配电系统,电气元件大体为低压智能框架式断路器(分为固定式和抽屉式两种),塑壳断路器,温度控制器,温湿度控制仪和相关计量仪表及保护装置等。
1.2风电场用美式箱变的容量一般为1600kVA,部分风电场箱变容量大于1600kVA,箱变容量的设计大小取决于风机容量的大小。箱变高压侧一般为35kV,低压侧为0.69kV,额定电流应满足风机要求,短路阻抗,空载损耗及负载损耗均应满足项目招标技术规范。箱变通常的绝缘耐热等级为A级,连接组别为Dyn11。整体防护等级应不低于IP54,沿海地区或南方潮湿地区应不低于IP56。
2 几起箱变烧毁故障案例及原因分析
2.1 案例一
吉林某风电场一期箱变,型号:ZGS11-Z.F-1600/35,风电场升压站主控室后台突然报2#线路跳闸,现场运维人员随即对2#线路进行巡检,巡检至第16#风机时发现逾期配套箱变烧毁,断电后,打开箱变高低压室门,变压器本体压力释放阀动作,油位计指示最低点,高压插入式熔断器AC两相熔芯熔断。箱变基础有大面积油迹。更换备用高压插熔熔芯后,测试高低压直阻,高压直阻不平衡,初步判断变压器本体绕组高压线圈烧毁。
原因分析:设备退出系统后,现场吊检,发现变压器油位偏低,无载调压条形开关露出油面以上,正对油箱内壁有明显的放电拉弧痕迹,无载调压开关烧毁,绕组A、B相高压线圈烧毁,绕组变形。根据以上情况分析,该产品烧毁原因为产品漏油严重,导致油面降低,无载调压开关对油箱内壁拉弧放电,瞬间的大电流冲击致使高压熔芯熔断。从现场箱变基础的油迹来看,箱变在之前的运行过程中存在漏油现象,长期的漏油导致油位下降是事故发生的主要原因。现场运维人员应加强对现场箱变的巡检力度,多观察箱变运行时油位和其他技术参数,发现问题要及时处理。
2.2 案例二
内蒙某风电场四期箱变,型号:ZGS11-Z.F-2350/35,设备到现场后,进行首次送电,高压侧合闸送电完毕后,进行低压侧送电,当进行低压柜内智能框架断路器合闸时,合闸瞬间箱变低压下口铜排连接电缆相间拉弧放电,抽屉式框架断路器等电气元件及所有二次配线全部烧毁。箱变断电后,对变压器本体进行相关检测,变压器本体正常。
原因分析:事故发生后,对箱变低压室进行检查,发现低压下口出线铜排下部与风机连接电缆交错连接,连接铜排b、c两相的电缆压线端子安装不合格,未达到国标要求的绝缘距离,且低压相间电缆未加装绝缘防护板,导致相间电缆拉弧放电,瞬间强电流通过铜排直接传到框架断路器,由于电流过大超过框架断路器的瞬时电流保护定值,导致断路器烧毁,进而烧毁整个低压柜。现场运维及施工方应严格按照相关标准进行电缆的布线及连接。
2.3 案例三
新疆某风电场一期箱变,型号:ZGS11-Z.F-1600/35,由于风电场其他客观原因,该产品在运至现场后放置将近两年后首次投运。箱变进行完相关交接试验后送电,高压侧负荷开关合闸成功,低压侧框架断路器合闸时瞬间,低压断路器外壳与变压器本体a相低压套管搭接排尖角拉弧放电,导致整个低压柜烧毁,断电后,检查变压器本体,高压插入式熔断器A相熔芯熔断。变压器吊检后,绕组高压A相线圈有轻微的线圈脱落。
原因分析:由于该箱变现场搁置近两年,打开箱变高低压室门,发现内部有很多积雪,外壳们密封胶条已全部变脆,无法做到整体的严密密封,内部进雪和尘土散落在低压断路器及连接铜排上,导致低压侧主绝缘性能降低,导致绝缘击穿。解体烧毁框架断路器,发现断路器动静触头咬合不到位,并有明显的碳化烧毁痕迹,其间存在较大缝隙,造成缝隙间爬电,另外由于变压器低压套管与断路器间上口母线的搭接铜排未去尖角,导致尖贴近断路器框剪金属外壳,由于绝缘距离不够导致拉弧放电,并且低压断路器相间未安装绝缘相见隔板,综合上述因素导致箱变低压柜整体烧毁,进而导致变压器本体绕组变形。鉴于此,建议现场运维人员对长期置放的变压器(比如备用箱变),在投运前,一定要检查箱变内部是否受潮,是否有杂物,,并且要对箱变整体进行更为细致的试验,确保无误后方可进行投运。
以上关于风场用美式箱变的介绍及三起案例分析,希望可以对风电场的运行维护人员提供一些参考和帮助。
参考文献
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