風(fēng)電場(chǎng)一起箱變低壓斷路器異常跳閘原因分析和處理

戰(zhàn) 誼，薛安農(nóng)

（甘肅新泉風(fēng)力發(fā)電有限公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

風(fēng)電已經(jīng)成為新能源的亮點(diǎn)和重點(diǎn)，所涉及的設(shè)備數(shù)量多，在投產(chǎn)前的調(diào)試工作是設(shè)備安裝工程的最終環(huán)節(jié)，也是設(shè)備安裝工程的最后一道檢驗(yàn)程序。電氣設(shè)備是否能夠正常投入運(yùn)行，受到設(shè)備本身設(shè)計(jì)、制造、安裝、施工工藝、產(chǎn)品質(zhì)量、人員素質(zhì)等方面因素的影響。

1 箱變保護(hù)配置情況

風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量為1 500 kW，每臺(tái)風(fēng)機(jī)配一臺(tái)35kV/0.69kV、1600kVA美式箱變（圖1）。箱變35 kV高壓側(cè)采用負(fù)荷斷路器—高壓熔絲組合保護(hù)，并配置避雷器。箱變690 V低壓側(cè)配置空氣斷路器，斷路器配置電氣量保護(hù)和非電氣量保護(hù)，其中電氣量保護(hù)有接地保護(hù)、過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)、短路短延時(shí)保護(hù)、短路瞬時(shí)保護(hù)，動(dòng)作于斷路器跳閘；非電氣量保護(hù)有油位低保護(hù)、壓力釋放保護(hù)、上層油面溫度高保護(hù)、繞組溫度高保護(hù)，動(dòng)作于斷路器跳閘；另外，配置部分溫度報(bào)警信號(hào)［1］。

2 故障及分析

2.1 故障情況

在進(jìn)行A1-11F號(hào)風(fēng)機(jī)帶負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)風(fēng)機(jī)發(fā)電功率達(dá)到1000kW時(shí)，其箱變低壓側(cè)斷路器跳閘。

2.2 箱變本體及一次設(shè)備檢查

斷路器跳閘后，調(diào)試人員到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)箱變進(jìn)行全面檢查，檢查結(jié)果及分析如表1所示。

表1 斷路器跳閘后箱變檢查及分析

由表1檢查結(jié)果及分析可以得出：

1）箱變低壓斷路器跳閘非箱變電氣量保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致低壓側(cè)斷路器跳閘。

2）箱變低壓斷路器跳閘非“油位低”、“壓力釋放閥動(dòng)作”、“上層油溫高”等非電氣量保護(hù)動(dòng)作引起。

3）箱變低壓斷路器跳閘原因可能是“繞組溫度高”保護(hù)動(dòng)作，但考慮到存在繞組溫度計(jì)的歷史記錄指針在出廠時(shí)有未復(fù)位的可能，所以還需要進(jìn)一步的證明。

4）箱變低壓斷路器跳閘的原因并非是箱變本身或低壓回路故障，而可能是由于錯(cuò)誤接線等其他原因造成的［2］。

2.3 跳閘原因初判

由以上初步分析，需要判斷是否“繞組溫度高保護(hù)”動(dòng)作，并進(jìn)一步分析其動(dòng)作原因。

考慮到箱變本身及低壓回路無(wú)故障，箱變繞組溫度計(jì)的歷史記錄指針在出廠時(shí)有未復(fù)位的可能，所以將箱變繞組溫度計(jì)的歷史記錄指針進(jìn)行復(fù)位（調(diào)到同適時(shí)溫度一致），然后對(duì)箱變進(jìn)行送電。再次進(jìn)行風(fēng)機(jī)調(diào)試工作。在A1-11F號(hào)風(fēng)機(jī)發(fā)電功率達(dá)到1 000 kW時(shí)，結(jié)果出現(xiàn)了同最初調(diào)試時(shí)相同的現(xiàn)象，即箱變低壓側(cè)斷路器跳閘。

跳閘后到現(xiàn)場(chǎng)直接對(duì)箱變繞組溫度計(jì)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)繞組溫度計(jì)實(shí)時(shí)指針指示在25℃，但歷史指針指示在90℃，達(dá)到了斷路器跳閘的定值，說(shuō)明當(dāng)風(fēng)機(jī)發(fā)電功率達(dá)到1 000 kW時(shí)，箱變繞組溫度計(jì)指示溫度達(dá)到了90℃。

該型箱變共配備有5個(gè)溫度計(jì)，其中3個(gè)為上層油面溫度計(jì)，2個(gè)為繞組溫度計(jì)，檢查結(jié)果證明，3個(gè)油面溫度計(jì)指示的油面溫度均正常，而2個(gè)繞組溫度計(jì)指示的繞組溫度均已達(dá)到跳閘定值。

通過(guò)進(jìn)一步檢查和分析，可以斷定，箱變低壓側(cè)斷路器跳閘確系繞組溫度高引起的。

2.4 測(cè)溫元件及二次回路檢查和分析

根據(jù)以上檢查結(jié)果，可以確定箱變繞組溫度的測(cè)溫回路存在問(wèn)題，需對(duì)測(cè)溫元件及二次回路進(jìn)行檢查。在進(jìn)一步檢查中發(fā)現(xiàn)，繞組溫度計(jì)復(fù)合變送器電流互感器二次值整定為1 A，而箱變低壓側(cè)電流互感器實(shí)際變比為1 500 A/5A。由此，可以斷定箱變低壓側(cè)斷路器跳閘原因并不是真的繞組溫度高，而是由于繞組溫度計(jì)指示錯(cuò)誤引起的。

3 繞組溫度計(jì)工作原理

繞組溫度計(jì)由溫度計(jì)和復(fù)合變送器組成，二者運(yùn)用“熱模擬”技術(shù)，反映繞組在運(yùn)行中的溫度，保護(hù)繞組溫度不超過(guò)規(guī)定值。

3.1 溫度計(jì)

主要由感溫包、毛細(xì)管、彈性元件、微動(dòng)斷路器組成。前三個(gè)部分構(gòu)成的密封系統(tǒng)內(nèi)充滿感溫介質(zhì)。當(dāng)溫包受熱時(shí)，溫包內(nèi)感溫介質(zhì)受熱膨脹所產(chǎn)生的體積增量，通過(guò)毛細(xì)管傳遞到儀表內(nèi)的彈性元件，使之產(chǎn)生位移，位移經(jīng)過(guò)機(jī)構(gòu)放大后，帶動(dòng)指針指示溫度變化，并驅(qū)動(dòng)微動(dòng)斷路器，控制冷卻系統(tǒng)投退，達(dá)到控制變壓器溫升的目的。指針表內(nèi)的微動(dòng)斷路器即常開(kāi)接點(diǎn)，箱變只用一對(duì)接點(diǎn)用于繞組超溫跳閘。

3.2 復(fù)合變送器的設(shè)置

CT額定電流Ict設(shè)置。選擇撥段斷路器，輸入適配額定電流Ict為0.5～5.0 A的電流互感器。

銅油溫差加熱電流Ih設(shè)置。根據(jù)“變壓器說(shuō)明書(shū)”查得線圈對(duì)油平均溫差，即銅油溫差△two（假設(shè)△two=20℃），查出模擬溫升電流Ih=1 040 mA。

微調(diào)電位器Rx完成Ih設(shè)置。在a、b腳上并入電壓表測(cè)量Uab，間接觀察Ih值的變化，調(diào)整復(fù)合變送器的微調(diào)電位器Rx，使得電壓表指示為1040 mV，工作電流設(shè)定完成。

3.3 “熱模擬”技術(shù)的工作原理

“熱模擬”技術(shù)的工作原理如圖1所示。根據(jù)GB/T15164，變壓器繞組溫度tw計(jì)算方式是變壓器油箱頂層油溫to和變壓器銅油溫差two之和，即tw=to+two，其中油溫可由壓力式溫度計(jì)測(cè)量獲得，銅油溫差是隨變壓器負(fù)荷大小而變化的數(shù)據(jù)，通過(guò)“熱模擬”獲得［3］。

從變壓器的電流互感器取得與負(fù)載電流成正比的附加電流Ict，經(jīng)復(fù)合變送器變流成電流Ih。通過(guò)電流Ih對(duì)復(fù)合變送器內(nèi)附設(shè)的一組特別設(shè)計(jì)的電熱元件進(jìn)行加熱，該電流在電熱元件上所產(chǎn)生的正比于負(fù)載電流的附加溫升即模擬的銅油溫差two，迭加到變壓器頂層油溫 to上，從而使得繞組溫度計(jì)溫包獲得變壓器的繞組溫度tw=to+two。

圖1 熱模擬技術(shù)工作原理圖

4 結(jié)語(yǔ)

由于繞組溫度計(jì)復(fù)合變送器電流互感器二次值被整定為1 A，而箱變低壓側(cè)電流互感器實(shí)際變比為1 500 A/5A，所以通過(guò)繞組測(cè)溫包電熱元件的電流值被放大了5倍，從而造成繞組溫度計(jì)測(cè)量出偏高的虛假溫度，達(dá)到斷路器跳閘的定值，導(dǎo)致斷路器誤跳閘。

將箱變繞組溫度計(jì)復(fù)合變送器中的電流互感器二次額定值設(shè)定為5 A，重新送電進(jìn)行負(fù)荷試驗(yàn)，箱變運(yùn)行正常。