提高風電場箱式變電站可靠性的策略探索

□宋 瑋

隨著我國科技水平的不斷發(fā)展，箱式變電站技術也日益完善與成熟，應用范圍逐漸擴大。但是，由于風電場的外部環(huán)境比較惡劣，風機分布比較廣泛，而箱式變電站并不能進行遠方監(jiān)控，導致箱式變電站在使用過程中還是會出現(xiàn)一些問題，再加上各生產(chǎn)廠家的技術水平不同，運行弊端也存在一定偏差，所以會進一步加大箱式變電站故障的發(fā)生，導致風電場無法正常運行。

一、箱式變電站的運行事例

(一)概況分析。某風電場的運行方式:該風電場變電站為110kV 升壓變電站，110KV 系統(tǒng)主接線為線變組運行方式;35KV 系統(tǒng)主接線為單母線運行方式，帶1 號集電線路間隔、2號集電線路間隔、3 號集電線路間隔、無功補償間隔、站用變間隔、主變低壓側(cè)301 開關間隔、35KV 母線PT 間隔 和接地變間隔。共33 臺風機，每條集電線路各帶11 臺風機。風機所使用的是ZGS11 －Z． F －1600/35 型組合式箱式變電站。某日，14:45，風電場監(jiān)控報警響，報警顯示35kV?3 號集電線路315 開關零序過流保護動作，315 開關跳閘，3 號集電線路所帶11 臺風機全部停機。15:00，組織人員對3 號集電線路進行巡視檢查，并將所帶11 臺風機的風機變壓器高低壓側(cè)開關斷開。經(jīng)過對線路的仔細檢查后，發(fā)現(xiàn)A29 號風機箱式變電站B 相熔斷器有爆炸現(xiàn)象，隨后立即對該設備進行隔離，并恢復其他設備的正常運行。

(二)原因分析。事后，風電場運維人員對A29 號風機箱式變電站進行了詳細檢查，并測量箱式變電站的絕緣電阻，在檢查中發(fā)現(xiàn)高壓與低壓兩側(cè)的電纜并沒有損壞，因此斷定是箱式變電站的內(nèi)部原因?qū)е麓舜喂收习l(fā)生。發(fā)生原因主要是由于低壓側(cè)的三相母排相間以及相對地之間有電弧產(chǎn)生，導致保護電源零線被燒斷，并在設備發(fā)生故障時，低壓側(cè)的斷路器拒動作，進而造成事故發(fā)生的火災態(tài)勢逐漸蔓延，最終燒毀低壓側(cè)設備，繼而將事故蔓延到箱式變電站的高壓側(cè)，而箱式變電站的高壓側(cè)電流過高，所以造成高壓熔斷器爆炸使B 相接地。

二、提高箱式變電站可靠性的對策

通過以上事例的發(fā)生可以判斷出箱式變電站還是存在一定的安全隱患，因此風電場就需要結(jié)合事故的發(fā)生原因以及運行經(jīng)驗對箱式變電站加以改造并完善。

(一)合理布線低壓側(cè)控制線路。如果箱式變電站的低壓側(cè)布線不合理，再加上低壓側(cè)斷路器保護控制零線與箱式變電站低壓側(cè)進線母排距離不足三厘米，也沒有任何預防火災的隔離設備，就會使箱式變電站的低壓側(cè)母排電弧放電因高溫而熔斷，最終低壓側(cè)斷路器因無法運行而不能及時切斷電流，繼而加快了事故的發(fā)生。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，風電場需要廠家合理布線低壓側(cè)控制線路，并掌握好箱變控制回路與低壓側(cè)發(fā)熱設備的距離，在所有控制線路中都需要安裝耐火管，從而保證因相同事故發(fā)生、設備溫度過高時故障不再擴大。

(二)緊固箱變中低壓側(cè)母排設備。這次箱式變電站事故的發(fā)生，雖然低壓側(cè)母排的三相母排距離符合國家的規(guī)范標準，但是進一步檢測發(fā)現(xiàn)，低壓側(cè)母排中的電纜固定螺母相對較長，從而縮小了箱式變電站低壓側(cè)母排間的電氣距離，再加上工人在施工過程中安裝不仔細以及運輸途中因震動而導致母排架松動，這樣極容易使相間的電弧放電。針對該問題，風電場需要緊固箱式變電站中的低壓側(cè)母排設備，加大各相中母排之間的距離，如果在母排上有多余螺母要及時拆除，這樣可以提高箱式變電站的可靠性。

(三)增強風機箱式變壓器的箱體密封性。通過分析得出，

導致低壓側(cè)三相母排產(chǎn)生電弧的原因，極有可能是該地區(qū)空氣潮濕，進而導致電氣設備的絕緣強度下降，從而產(chǎn)生了電弧放電現(xiàn)象;亦或者是野外有小動物(如蛇等)通過箱變柜門縫隙進入箱式變壓器的內(nèi)部，造成相間或?qū)Φ囟搪贩烹?。但無論是以上哪種原因?qū)е碌姆烹?，都與風機箱式變的密封不良有著直接的關系。這就需要我們定期對風電場內(nèi)所有箱變的密封條件進行仔細的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有箱變箱體柜門存在閉合不嚴和密閉不良的情況，就應該及時對柜門進行調(diào)整。如可能的話，還可增加多點定位結(jié)構，并更換密封膠條，以增強箱體的密封性，從而降低此類故障發(fā)生的概率。

(四)保證高壓熔斷器結(jié)構的合理性。在此次風電場箱式變電站設備的事故發(fā)生過程中，檢查出在箱式變電站中高壓側(cè)的插入式高壓熔斷器的結(jié)構并不合理，熔斷器的熔斷效果主要在于熔斷器的熔絲質(zhì)量與安裝技術水平，在箱式變電站發(fā)生事故時，變壓器的內(nèi)部壓力就會加大，從而會導致高壓熔斷器的熔管沖出箱式變電站中，給箱式變電中的工作人員帶來一定的安全隱患。根據(jù)我國箱式變電站的運行事例，了解到箱式變電站在開關操作時并不具備相應的可靠性，尤其是在風電場操作過程中，開關經(jīng)常會有失靈的現(xiàn)象發(fā)生。因此，相關廠家要提出箱式變電站的改進方案，解決箱式變電站中結(jié)構不合理問題。他們的改進方案是，在滿足該箱式變電站的密封油浸式變壓器的同時，將熔斷器與開關單獨安裝，使其與變壓器的本體隔離開，并用手動的方式控制高壓的開關。與此同時，熔斷器運用跌落式熔斷器，目的是不僅可以直觀觀察箱式變電站的開斷狀態(tài)，還可以進一步提高箱式變電站的可靠性。

三、完善箱式變電站設備

為了避免箱式變電站火災事故的發(fā)生，風電場需要以這次事故為根本進行全面討論，將箱式變電站進行智能化改造，風電場在討論過程中，研究出了可靠性比較高的智能化改造方案。該改造方案主要是運用GPRS 箱式變電站對風電場進行遠程監(jiān)控，主要由三部分構成，分別是監(jiān)控中心、GPRS 通信網(wǎng)絡中心與箱式變電站監(jiān)控終端中心。其中箱式變電站監(jiān)控終端中心安裝在箱式變電站的內(nèi)部，將電壓與電流互感器對變電器的參數(shù)通過采集發(fā)送到GPRS 通信網(wǎng)絡中心，再上傳到箱式變電站監(jiān)控中心。這種箱式變電站智能化方式的改造，不僅可以提高箱式變電站的安全性能，還能夠增強供電的電能質(zhì)量，充分體現(xiàn)出箱式變電站的可靠性與穩(wěn)定性，同時還減少了運行維護人員的工作強度，在一定程度上降低了運行維護人員在操作過程中的失誤率。經(jīng)過實際工作的論證，箱式變電站智能化改造方案給風電場的運用及監(jiān)控控制與發(fā)電方案等工作提供了可靠并有效的技術手段。

四、結(jié)語

本文結(jié)合風電場中箱式變電站發(fā)生故障的事例，分析了箱式變電站的事故原因與相關策略。智能化箱式變電站具有較高的可靠性與經(jīng)濟性，不過風電場的發(fā)展速度比較快，再加上智能化電網(wǎng)的需求不斷出現(xiàn)，對風電場的箱式變電站設備要求也越來越高，因此，為了使箱式變電站設備的可靠性更好地展現(xiàn)出來，需要風電場與制造廠商的研究人員共同努力，讓風電場中的箱式變電站設備安全、順利地在工作中運轉(zhuǎn)。

［1］楊曉梅，張建周，姚志強，王漢林．風電場箱式變電站監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)［J］．電力系統(tǒng)通信，2010，3

［2］楊光，殷立軍，吳海生，杜靖，張鉆．箱式變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件體系結(jié)構設計［J］．工業(yè)控制計算機，2013，4

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