某風電場箱變燒損故障分析

邵久檸

摘要：風電場變電系統(tǒng)在風力發(fā)電機組出口裝設滿足其容量輸送的變壓器，其職能是將電能匯集后送給升壓變電站。本文以某風電場風機變壓器燒損為例，介紹了故障分析過程及后續(xù)處理建議。希望通過此案例減少同類企業(yè)發(fā)生類似故障的幾率。對此類設備進行隱患排查，確保設備可靠運行。

關鍵詞：變壓器燒損;風電場;處理建議

一、事件經(jīng)過

2021年11月19日期間，某風電場運行中發(fā)生了B33箱變本體內(nèi)部燒損事故。

2021年11月19日，35kV #5集電線路過流I段動作報警，隨后在35kV配電室確認該線路跳閘，開關柜綜合保護裝置保護動作出口。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)B33箱變高壓側A、B相跌落保險熔斷并跌落，現(xiàn)場判斷為變壓器故障。

二、設備概況

某風電場裝機容量為4.95MW，2011年底投產(chǎn)發(fā)電。箱變選用國電南自風電自動化有限公司設計生產(chǎn)的ZGS11-F-1600/35型油浸式自然冷卻組合式變壓器，35kV線路保護裝置選用許繼WXH-822A/P微機線路保護測控裝置。

三、現(xiàn)場檢查情況

1、開關柜集電線路保護裝置動作情況檢查

#5集電線路保護裝置在B33箱變故障時保護啟動并出口跳閘。從繼電保護裝置動作情況可以看出，故障時刻A、B相電流同時增大，觸發(fā)過流I段保護動作（過流I段保護定值為1.9A，延時0秒），判斷故障類型為相間短路，繼電保護裝置為正確動作。見圖2、圖3。

2、故障錄波器檢查情況

調(diào)閱了B33箱變發(fā)生故障時的故障錄波器記錄波形。見圖3、圖4。

從故障錄波器所記錄波形可以看出，#5集電線故障發(fā)生時35kV II母線無過電壓情況，其故障波形為相兩短路故障波形。B33箱變發(fā)生A、B相間短路，持續(xù)時間約為8ms，故障時電流增大，電壓降低，兩故障相電流大小相等、方向相反，同時產(chǎn)生零序電流、零序電壓。

箱變短路故障發(fā)生后，因熔斷器動作特性為反時限，箱變高壓側相間短路發(fā)生后，熔斷器熔斷時間約有幾十毫秒發(fā)熱熔斷時間，大于過流保護動作整定時限，繼電保護裝置有較高的靈敏性裝置動作正確。

3、變壓器檢查情況

B33箱變故障后對變壓器及絕緣油進行了檢驗，檢驗發(fā)現(xiàn)變壓器高壓側直流電阻值超過規(guī)程相關規(guī)定值，變壓器耐壓試驗未通過。絕緣油質(zhì)化驗報告中乙炔、氫氣、總氫等超過規(guī)定限值。判斷變壓器內(nèi)部發(fā)生短路放電。見表1。

4、其它相關設備檢查情況

檢查發(fā)現(xiàn)B33箱變高壓側B相避雷器放電計數(shù)器動作1次，箱變發(fā)生故障時刻氣象狀況良好，不存在雷雨天氣。檢查與B33、箱變并聯(lián)線路中其他箱變避雷器計數(shù)器未動作，判斷箱變發(fā)生故障時產(chǎn)生內(nèi)部過電壓，高電壓通過就近避雷器泄放，避雷器動作為內(nèi)部過電壓。

四、原因分析

1）從保護裝置動作記錄、故障錄波器波形及避雷器動作情況可以看出，箱變故障時未出現(xiàn)雷擊過電壓情況，排除外部過電壓損傷因素。

2）從故障錄波記錄可以看出，在變壓器本體內(nèi)部發(fā)生了短路故障，故障過程中保護裝置動作正確、可靠。

變壓器內(nèi)部相間短路的原因較多，如相間絕緣或?qū)娱g絕緣在生產(chǎn)中的工藝問題、漆包線質(zhì)量問題、引出線固定問題、電動力沖擊問題、過熱問題、絕緣油強度問題、局部放電問題、閃絡問題等，可為單獨或多種因素共同作用的結果。

3）依據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結果初步認為，此次變壓器燒損故障是由變壓器本身質(zhì)量問題所致。

五、處理及防范措施

1）重視本次故障變壓器的返廠解體過程，確定變壓器相間短路的具體原因。

2）做好應對該型變壓器發(fā)生同類故障的應急措施，儲備足夠的備品備件，減少電量損失。

3）巡檢中，現(xiàn)場人員要做好防護措施，防止因變壓器本體短路故障或爆炸發(fā)生人身傷亡安全事故。

4）加強對當前運行中變壓器的油質(zhì)、溫度、噪音等方面的檢測和巡視，盡可能提前發(fā)現(xiàn)問題并及時采取措施，避免發(fā)生安全生產(chǎn)事故。