臺風期間全廠停電保風機安全方法探討

謝根福

(五凌電力有限公司新能源分公司，湖南 長沙 410000)

陽西風電場位于廣東省陽西縣海邊，裝機容量89.75 MW，安裝88臺風機，其中V80/2000 kW風機13臺，V52/850 kW風機75臺，35 kV龍高山1號線帶13臺V80/2000 kW風機，2號線帶17臺V52/850 kW風機，3號線帶20臺V52/850 kW風機，4號線帶18臺V52/850 kW風機，5號線帶7臺V52/850 kW風機，6號線帶13臺V52/850 kW風機。2011年8月8日全部風機并網(wǎng)發(fā)電。

陽西風電場受臺風影響非常大，如果110 kV送出線路突然跳閘，導致35 kV集電線路失電，風電機組葉片來不及收槳，臺風對風機葉片將造成致命損壞。2013年9月臺風“天兔”來襲，給廣東造成了很大的經(jīng)濟損失，對于風電場造成的損失也非常之大，其中汕頭某風電場25臺風機，因為110 kV送出線路突然跳閘，導致35 kV集電線路失電，風機葉片來不及收槳，風電場應急準備不充分，最后造成20臺風機葉片斷裂，給風電場造成無法挽回的經(jīng)濟損失。表1為2010—2019年臺風統(tǒng)計。

如果在風電場全廠停電時能夠立即啟動柴油發(fā)電機給風機反送電，對風機進行變槳和偏航，那么風機就會安全停運而不會造成損壞。

表1 2010—2019年臺風統(tǒng)計

本文對柴油發(fā)電機反送電保風機安全的可行性進行詳細分析，并通過實踐檢驗切實可行。以下文中主變壓器簡稱主變，站用變壓器簡稱為站用變。

1 全廠停電風機臨時供電系統(tǒng)

為確保臺風期間因全廠停電，風機不能及時收槳和偏航對準主風向，防止臺風對風機造成損壞事故發(fā)生，討論解決風機臨時供電問題。

臺風期間陽西風電場變電站全站失電，風機電源采用站內(nèi)配置的1臺800 kW柴油發(fā)電機作為備用電源(圖1)，經(jīng)2號站用變升壓至35 kV后送至風機箱變，給風機提供偏航及變漿所需的輔助動力電源及控制系統(tǒng)電源，及時對風機進行變槳和偏航對準主風向，防止設備損壞事故的發(fā)生。

圖1 陽西風電場柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)

2 臺風期間運行方式

a.全場所有風機全部停運。

b.110 kV龍壩線運行正常。

c.110 kV 1、2號主變運行正常。

d.35 kV Ⅰ、Ⅱ段母線運行正常，母聯(lián)斷路器300在熱備用狀態(tài)。

e.35 kV龍高山1-6號線斷路器運行正常。

f.1號站用變運行正常，帶廠用電。

g.2號站用變熱備用狀態(tài)。

3 全廠停電供電方案

在110 kV龍壩線故障失壓全廠停電后，進行以下操作。

a.將1、2號主變轉(zhuǎn)冷備用。

b.拉開35 kV龍高山1-6號線斷路器311、312、313、321、322、323。

c.將1、2號電容器轉(zhuǎn)冷備用。

d.將1號站用變高、低壓側(cè)斷路器3Z1、401轉(zhuǎn)冷備用。

e.檢查2號站用變高、低壓側(cè)斷路器3Z2、402確在熱備用狀態(tài)。

f.檢查柴油發(fā)電機出口斷路器403在運行狀態(tài)，啟動柴油發(fā)電機運行正常，電壓398 V，檢查柴油發(fā)電機出口斷路器4C1自動合閘正常。

注意相關設備參數(shù)：柴油發(fā)電機800 kW；2號站用變壓器630 kVA；風機箱變V52風機900 kVA。按照V52單臺風機偏航所需最低用電負荷功率25.2 kW算，35 kV龍高山3號線風機最多，為20臺風機，所需功率：20×25.2=504 kW(800 kW柴油發(fā)電機功率足夠)。

4 風機監(jiān)控

V52/850風機采用輔助設備如下。

a.2臺偏航電機，每臺2.2 kW，共4.4 kW。

b.1臺液壓泵電機，4 kW。

c.控制系統(tǒng)及其他1套，3 kW。

d.風機運行有3種模式：“發(fā)電”狀態(tài)、“等待發(fā)電”狀態(tài)、“暫?！睜顟B(tài)。廠用電全停柴油發(fā)電供電期間風機監(jiān)控采用 “等待發(fā)電”狀態(tài)。

由于采用的是臨時供電方式，在將要受到臺風影響時或臺風期間系統(tǒng)失電情況下，風機才能投入臨時電源。風機采用“等待發(fā)電”狀態(tài)的運行方式，為了防止風機在臺風吹襲期間，機艙的擺動導致振動保護動作(風機設備損壞)，須遠方將風機運行方式轉(zhuǎn)為“暫?！睜顟B(tài)，需要臨時退出振動保護。此時風機只需要滿足偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)即可，同時關閉其他控制系統(tǒng)，如加熱、冷卻、濾油系統(tǒng)等，以便降低使用功率，提高供電的可靠性。

5 風機送電具體操作步驟

a.退出35 kV 2號站用變高壓側(cè)斷路器3Z2開關柜保護“高跳低”壓板。

b.合上2號站用變低壓側(cè)斷路器402，對2號站用變充電正常。

c.合上2號站用變高壓側(cè)斷路器3Z2以后，對35 kV Ⅱ段母線供電正常。

d.合上35 kVⅠ、Ⅱ段母線聯(lián)絡斷路器300，向35 kVⅠ段母線供電正常。

e.合上35 kV龍高山5號線斷路器322。

f.檢查35 kV龍高山5號線69-75號風機帶電正常。

g.對35 kV龍高山5號線風機進行偏航操作。69號風機09:28 偏航開始，09:30偏航結(jié)束；70號風機09:30偏航開始，09:33偏航結(jié)束；71號風機09:32偏航開始，09:34偏航結(jié)束。

h.操作完畢，記錄相應參數(shù)。

①風機電壓三相電壓

69號風機：A相電壓386 V，B相電壓392 V，C相電壓387 V；70號風機：A相電壓386 V，B相電壓392 V，C相電壓386 V；71號風機：A相電壓385 V，B相電壓391 V，C相電壓386 V。

②柴油發(fā)電機數(shù)據(jù)

負荷309 kW；電流：A相420 A，B相510 A，C相500 A；相電壓：A相228 V，B相230 V，C相226 V；線電壓：A相396 V，B相394 V，C相392 V。

③35 kV龍高山5號線線路及所有風機通信正常，風機偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)可正常工作。

對35 kV龍高山5號線其他風機進行偏航操作，5號線7臺風機偏航操作于09:40結(jié)束，每臺風機偏航時間在2 min左右。

i.拉開35 kV龍高山5號線斷路器322。

j.合上35 kV龍高山6號線斷路器323。

k.檢查35 kV龍高山6號線76-88號風機帶電正常。

l.對35 kV龍高山6號線風機進行偏航操作。

76號風機09:45 偏航開始，09:47偏航結(jié)束；77號風機09:47偏航開始，09:49偏航結(jié)束；78號風機09:47偏航開始，09:48偏航結(jié)束。

m.操作完畢，記錄相應參數(shù)。

①風機電壓三相電壓

76號風機：A相電壓385 V，B相電壓390 V，C相電壓386 V；77號風機：A相電壓384 V，B相電壓390 V，C相電壓383 V；78號風機：A相電壓385 V，B相電壓390 V，C相電壓385 V。

②柴油發(fā)電機數(shù)據(jù)

負荷429 kW；電流：A相509 A，B相688 A，C相576 A；相電壓：A相227 V，B相228 V，C相225 V；線電壓：A相394 V，B相393 V，C相391 V。

③35 kV龍高山6號線線路及所有風機通信正常，風機偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)可正常工作。

對35 kV龍高山6號線其他風機進行偏航操作。6號線13臺風機偏航操作于10:10結(jié)束，每臺風機偏航時間在2 min左右。

n.拉開35 kV龍高山6號線323斷路器。

o.合上35 kV龍高山4號線321斷路器。

p.檢查35 kV龍高山4號線51-68號風機帶電正常。

q.對35 kV龍高山4號線風機進行偏航操作。

51號風機10:17 偏航開始，10:18偏航結(jié)束；52號風機 10:17偏航開始，10:19偏航結(jié)束；53號風機10:19偏航開始，10:22偏航結(jié)束。

r.操作完畢，記錄相應參數(shù)。

①風機電壓三相電壓

51號風機：A相電壓386 V，B相電壓392 V，C相電壓388 V；52號風機：A相電壓385 V，B相電壓391 V，C相電壓385 V；53號風機：A相電壓387 V，B相電壓393 V，C相電壓386 V。

②柴油發(fā)電機數(shù)據(jù)

負荷594 kW；電流：A相779 A，B相857 A，C相849 A；相電壓：A相226 V，B相227 V，C相225 V；線電壓：A相393 V，B相393 V，C相390 V。

③35 kV龍高山4號線線路及所有風機通信正常，風機偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)可正常工作。

對35 kV龍高山4號線其他風機進行偏航操作。4號線18臺風機偏航操作于10:55結(jié)束，每臺風機偏航時間在2 min左右。

s.根據(jù)相同方法對35 kV龍高山3號、2號、1號線線路充電正常，風機偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)可正常工作，對1-50號風機進行偏航操作。

t. 14:16，全場所有風機全部偏航操作完畢。

u.檢查2號站用變、柴油發(fā)電機運行正常。

6 柴油發(fā)電機注意事項

6.1 啟動前的準備

a.檢查柴油發(fā)電機各部分是否正常，各附件是否可靠，并排除不正常的現(xiàn)象。

b.檢查蓄電池充電是否充足。

c.檢查絕緣，接地情況及各斷路器。

d.當柴油機未開動之前，控制屏各斷路器應保持在正常位置。

6.2 柴油發(fā)電機運行操作規(guī)程

a.加滿水箱冷卻水，檢查油箱油位是否正常。

b.查看電瓶電源連接良好，正負極應正確安裝，裝接應牢固。

c.儲油箱進油閥在打開位置，檢查燃油是否充足，進油管有無滲漏。

d.切換電壓轉(zhuǎn)換開關，檢查三相電壓是否平衡。

e.將電鑰匙撥至“手動”位置，然后按操作面板上“啟動”按鈕，延時10 s后柴油機運轉(zhuǎn)。

f.柴油機轉(zhuǎn)速在1500 r/min位置運轉(zhuǎn)，控制屏頻率表頻率為50 Hz，觀察油溫、水溫達到正常位置時。

6.3 柴油發(fā)電機停運操作

a.按操作面板上“停止”按鈕。

b.將空氣斷路器分閘。

c.將電鑰匙撥至OFF位置。

6.4 注意事項

a.柴油發(fā)電機必須至少為1級自動化的柴油發(fā)電機[1]。

b.機組的帶電體、旋轉(zhuǎn)部件、擺動部件、發(fā)熱表面、有可能逸出腐蝕性流體和氣體的部位，應有防護技術(shù)措施，以防人員意外觸及或受飛甩物的傷害，造成事故[2]。

c.對手動啟動裝置應能為操作人員提供的啟動保護按GB/T 2820.8中6.3.3的規(guī)定[3]。

d.柴油發(fā)電機頻率必須為50 Hz，功率因數(shù)為0.8(滯后)的三相機組[4]。

e.特殊巡視:在氣候劇烈變化、自然災害、外力影響和其他特殊情況時，對運行中的風電機組運行情況進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)設備異?，F(xiàn)象和危及機組安全運行的情況[5]。

f.變壓器除應進行GB1094.11[6]和GB1094.16[7]所規(guī)定的試驗項目以外,變壓器出廠前應對其進行絕緣電阻測量，并提供絕緣電阻實測值(包括測量時的溫度及相對濕度)，試驗方法按JB/T 501的規(guī)定[8]。

g.因受2號站用變?nèi)萘肯拗?，只能?5 kV龍高山1-6號線逐條進行送電，并密切關注2號站用變繞組溫度在正常范圍之內(nèi)。若發(fā)現(xiàn)繞組溫度上升幅度快且高，應立即拉開線路饋線斷路器。

h.若在對2號站用變及風機箱變充電時發(fā)電機過負荷或電壓波動較大超出規(guī)定范圍時，應立即拉開2號站用變高壓側(cè)斷路器3Z2，并檢查柴油發(fā)電機是否正常工作。

7 結(jié)語

2012年9月臺風期間，陽西風電場110 kV送出線路龍壩甲乙線“T”接點脫落線路失壓，啟動柴油發(fā)電機，通過400 V母線、2號站用變給35 kV母線反送電，最后依次對35 kV集電線路送電，對風機進行變槳和偏航，避免了風機無法變槳和無法偏航導致風機倒塌事故的發(fā)生，挽回了重大損失。也充分證明了在臺風期間110 kV送出線路失壓全廠停電時，通過柴油發(fā)電機對35 kV集電線路反送電，風機進行偏航操作，能夠有效防止突然失電風機來不及順槳而導致風機超速、葉片斷裂事故發(fā)生。