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風(fēng)電機(jī)組重大事故分析(一)
2014-08-06
來(lái)源:中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)
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據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員反映,機(jī)組發(fā)生著火事故后,故障機(jī)組的箱變高壓側(cè)有兩相保險(xiǎn)熔斷導(dǎo)致高壓側(cè)跳閘。據(jù)了解,不少箱變的高壓側(cè)開(kāi)關(guān)有保險(xiǎn)熔斷跳閘功能,而低壓側(cè)斷路器沒(méi)有自動(dòng)跳閘裝置。因此,機(jī)組故障時(shí),低壓側(cè)斷路器不可能斷開(kāi)。從風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)看,箱變和風(fēng)電機(jī)組共同組成雙重保護(hù),按風(fēng)電機(jī)組發(fā)電負(fù)荷從小到大的電流保護(hù)順序是:變頻器、箱變低壓側(cè)、箱變高壓側(cè)。在變頻器斷路器無(wú)法正常脫開(kāi)的情況下,如果箱變低壓側(cè)不能及時(shí)跳閘,很容易造成事故擴(kuò)大。
另外,機(jī)組主控報(bào)“電網(wǎng)掉電”和“交流電源”故障,與箱變高壓側(cè)兩個(gè)保險(xiǎn)斷開(kāi)的時(shí)間相對(duì)應(yīng),在后一個(gè)保險(xiǎn)熔斷時(shí),箱變的高壓側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘,這與現(xiàn)場(chǎng)查看的箱變高壓側(cè)斷路器跳閘及箱變高壓側(cè)兩相保險(xiǎn)熔斷的事實(shí)相符。從主控看這兩個(gè)故障信息的時(shí)間差為2s(主控的最小計(jì)時(shí)單位為s)。再?gòu)纳龎赫镜木€路錄波信息來(lái)看,事故機(jī)組所在線路發(fā)生了“三相電流不平衡”故障,時(shí)間為1s341ms,這再次與機(jī)組監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)相吻合。
12:40:04,機(jī)組主控報(bào)“電網(wǎng)掉電”,箱變高壓側(cè)第一個(gè)保險(xiǎn)熔斷;12:40:06,主控報(bào)“交流電源故障”,箱變高壓側(cè)的另外一個(gè)相保險(xiǎn)熔斷,同時(shí)高壓側(cè)跳閘,機(jī)組與電網(wǎng)分離。
在事故發(fā)生時(shí),事故機(jī)組同一線路的8臺(tái)機(jī)組均處于低風(fēng)速發(fā)電狀態(tài),發(fā)電功率不高,而事故機(jī)組耗電功率較大,單相耗電電流可能在機(jī)組的滿負(fù)荷以上,當(dāng)事故機(jī)組高壓側(cè)保險(xiǎn)有一相熔斷后,另外兩相仍處于耗電狀態(tài),因此,集電線路出現(xiàn)了三相電流不平衡故障。當(dāng)事故機(jī)組的箱變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘后,隨著事故機(jī)組的切除線路恢復(fù)正常。
該風(fēng)電場(chǎng)箱變高壓側(cè)電壓為35kV,使用保險(xiǎn)的容量為50A,由此核定出的箱變高壓側(cè)的容量值在3000kVA以上。從保險(xiǎn)的熔斷狀況來(lái)看,在事故發(fā)生時(shí),機(jī)組發(fā)熱耗電功率很高。耗電產(chǎn)生的熱量又主要集中在發(fā)電機(jī)定子上,發(fā)電機(jī)外殼的溫升足以達(dá)到其附近可燃物,如:潤(rùn)滑系統(tǒng)、排氣罩等的著火點(diǎn),從而造成機(jī)組起火。
三、變頻器并網(wǎng)開(kāi)關(guān)不能分閘分析
變頻器并網(wǎng)開(kāi)關(guān)有失壓脫扣功能,在失去外界供電時(shí),并網(wǎng)開(kāi)關(guān)就會(huì)斷開(kāi),然而,當(dāng)箱變的高壓側(cè)跳閘后,并網(wǎng)開(kāi)關(guān)還一直處于閉合狀態(tài),即:在并網(wǎng)開(kāi)關(guān)完全失電的狀態(tài)下,也不能使其分閘,變頻器并網(wǎng)開(kāi)關(guān)屬機(jī)械卡死的可能性極大。后來(lái)對(duì)事故機(jī)組的變頻器并網(wǎng)開(kāi)關(guān)進(jìn)一步檢查也證實(shí)不能分閘是由機(jī)械卡死所致。
究其原因,該風(fēng)電場(chǎng)的所有機(jī)組是同一機(jī)型,與其他機(jī)組相比,事故機(jī)組地處凹地,處于兩山之間,此機(jī)位的風(fēng)速和風(fēng)向變化極為頻繁,通過(guò)主控記錄數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),在事故發(fā)生前,因風(fēng)速在切入風(fēng)速附近頻繁且大幅度地波動(dòng),導(dǎo)致機(jī)組并網(wǎng)頻繁。平均每4-8分鐘出現(xiàn)一次“低風(fēng)切出”的觸發(fā)與復(fù)位:當(dāng)風(fēng)大的時(shí)候,機(jī)組還在啟機(jī)階段,而并網(wǎng)之后,風(fēng)速下降,風(fēng)能低于機(jī)組維持發(fā)正電時(shí)所需要的能量,機(jī)組又迅速“低風(fēng)切出”,這不僅對(duì)機(jī)組發(fā)電不利,而且,與同一風(fēng)電場(chǎng)其他機(jī)組相比,在同樣時(shí)間內(nèi)變頻器的并網(wǎng)次數(shù)增加,合閘后不能斷開(kāi)的概率大大增加,致使發(fā)生分閘脫扣線圈發(fā)熱以及脫扣機(jī)械機(jī)構(gòu)出現(xiàn)卡塞的概率增加,最終導(dǎo)致變頻器并網(wǎng)開(kāi)關(guān)無(wú)法正常分閘。在事故發(fā)生時(shí),事故機(jī)組并網(wǎng)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作次數(shù)為18645次,而同期投入運(yùn)行的其他機(jī)組一般在6000-7000左右,也說(shuō)明了該機(jī)組所在機(jī)位風(fēng)況變化的頻繁程度。
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