高海拔风电场防雷接地经验交流 -华能新能源

华能新能源股份有限公司云南分公司高原风电场防雷接地经验交流Reportby生产部经理叶林概要1雷击故障案例2风电场防雷系统3目录高原风电场防雷接地经验结语4华能新能源股份有限公司云南分公司概要高原风电场防雷接地经验雷电是一种强烈的大气长距离放电现象，它能够直接或间接地对地面诸多设施造成灾害。华能新能源股份有限公司云南分公司概要高原风电场防雷接地经验高原风电场风电机组多位于高山山脊等旷野地带，且所处地区多为高雷暴地区，作为典型的高结构体，机组遭受雷击的概率比较大。华能新能源股份有限公司云南分公司概要“风花雪月”的大理高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司现有两个下属高原风电场大风坝风电场马鞍山风电场先后于2008年和2010年建成投运华能新能源股份有限公司云南分公司概要中国第一个投入商业运行的高原风电场高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司大风坝风电场概要高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司目前云南省建成投产规模最大的风电场马鞍山风电场概要初步统计马鞍山风电场累计发生较大雷击故障7台次，风机累计受累停机时间超过1000个小时，损失电量近10万千瓦时，直接经济损失近30万元。大风坝风电场累计发生较大雷击故障15台次，风机累计受累停机时间超过2000个小时，损失电量超过20万千瓦时，直接经济损失近60万元。高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司概要高原风电场防雷接地经验防雷接地工作是高原风电场长期安全稳定运行的重要保障，也是高原风电场建设过程中必须面对和思考的一个难题。结合两年多来风电场运行实践、防雷接地改造以及发生雷击故障的情况，我们将自己对构建高原风电场防雷接地体系的一些经验和做法向大家进行汇报介绍。通过抛砖引玉，为风电场不断完善和发展防雷接地体系、减少雷击故障损失，提供一些思路和方法。华能新能源股份有限公司云南分公司概要高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司一年前风机防雷箱变防雷线路防雷升压站防雷风电场的防雷接地体系按区域和设备的不同可以划分：概要高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司因为雷电放电具有明显的随机性和强大的破坏力构建高原风电场防雷接地体系的核心思想不是避免设备遭受雷击，而是通过采取合理有效的防雷措施，将风电场受到雷电灾害的损失降到最小，在雷击故障发生后，可以用最方便快速的措施进行处理，尽快恢复风电场的正常运行重点关注风电场中设备绝缘水平较低、容易发生设备故障，且现场更换维修困难的风力发电机组和厢式变压器雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司大风坝风电场“9.10”雷击故障2010年9月10日21时28分和21时36分大风坝风电场35kVⅠ回线及35kVⅢ回线分别遭受雷击，造成15#、19#、23#、27#、31#、38#六台风机停运。故障现象：风机监控系统报缺相故障停机，15#、23#、27#风机可以远程恢复并网运行，19#、31#、38#风机远程恢复失败。2010年9月10日21时28分48秒15#风机报缺相故障停机，21点50分15#风机远程恢复并网运行。2010年9月10日21时28分48秒19#、23#、27#、31#、38#风机报缺相故障停机，21点50分23#、27#风机远程恢复并网运行，19#、31#、38#远程恢复失败。由于夜间雷雨天气影响，未对所停机组进行检查。雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司大风坝风电场“9.10”雷击故障故障处理：1、查阅升压站故障录波装置内录波波形，查看线路开关处雷击计数器变化情况。2010年9月10日21时28分48秒462毫秒35kVⅠ回线故障波形显示，Ⅰ回线故障电流约为额定电流值的1.5倍，线路B、C相避雷器计数器均动作1次。2010年9月10日21时28分48秒464毫秒35kVⅢ回线故障波形显示，Ⅲ回线故障电流约为额定电流2.8倍。2010年9月10日21时36分21秒54毫秒35kVⅢ回线故障波形显示，Ⅲ回线雷击电流约为额定电流7.6倍，线路B相避雷器计数器动作1次。雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司大风坝风电场“9.10”雷击故障故障处理：2、现场检查。查看跌落保险，箱变设备外观检查，箱变绝缘油外观检查，风机控制柜内设备外观检查。19#、31#风机箱变高压侧跌落保险A、B、C三相熔丝均烧断；低压侧箱变门变形弹出；箱变低压室包括低压侧断路器、连接铜排、干式变压器、避雷器等设备全部烧毁；31#箱变高压熔断器A相熔断。31#风机振动检测模块、软切入模块等多个元件损坏。38#风机箱变高压侧跌落保险A、B两相熔丝烧断，其余外观正常。雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司大风坝风电场“9.10”雷击故障雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司大风坝风电场“9.10”雷击故障故障处理：3、现场试验。用万用表测量箱变高压侧熔管通断、检查低压侧设备绝缘及接线情况。用直阻测试仪测量箱变高低压绕组直阻情况。用绝缘测试仪做高压电缆等绝缘测试。箱变绝缘油送检。19#、31#、38#箱变高低压绕组直阻测试正常，高压电缆绝缘正常。雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司大风坝风电场“9.10”雷击故障故障处理：4、事故原因分析，采取处理措施，恢复风机正常运行。分析19#、31#箱变事故原因是线路遭受雷击后导致地电位升高，箱变低压侧绝缘及间隙无法承受过电压，雷电反击造成箱变低压侧损毁。两台箱变返厂维修，近两个月后恢复风机运行。38#风机现场更换跌落保险后，检查箱变及风机一切正常，分析原因是箱变高压侧在雷电过电压情况下出现放电过流情况，导致熔丝烧断，于9月11日11时52分恢复运行。雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司大风坝风电场“9.10”雷击故障故障处理：5、总结经验，提出整改方案和措施。针对雷电反击故障，在箱变低压侧增加一组避雷器，增加低压侧相间的绝缘距离，采取在引出线接头处增加绝缘护套，在相间加装绝缘隔板，避免相间击穿放电。同时为加快箱变故障处理速度，尽快恢复风机运行，减少经济损失，风电场购买一台同型号箱变作为备用。雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司马鞍山风电场“9.22”雷击故障2010年9月22日03时17分，马鞍山风电场400V站用电系统遭受雷击，400VⅡ段电度表等损坏，35kVⅠ回线1#、20#、22#、24#风机箱变和35kVⅢ回线3#、5#、7#风机箱变遭受雷击故障，致箱变不同程度受损，风机停机。故障现象：首先发现400V系统故障，风机通讯中断。在临时处理了400V系统故障，恢复供电后，运维人员对不能恢复通讯的十台风机检查，发现其中七台箱变不同程度受损。2010年9月22日03时17分，马鞍山风电场中控室后台监控系统发出报警信号：35kV场内输电线路Ⅰ回线保护整组启动1#主变高后备保护整组启动1#、2#直流电源市电掉电……雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司马鞍山风电场“9.22”雷击故障故障处理：经运行值班人员检查后发现：400VⅡ段电度表被烧毁35kV场内输电线路Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ回线均处于运行状态升压站内一次设备运行状态良好风机通讯中断。雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司马鞍山风电场“9.22”雷击故障故障处理：400VⅡ段电度表已全部烧毁，相关接线也烧毁，柜内存在电弧烧黑的现象400VⅡ段B相电压表无电压显示400VⅡ段进线处三相均有电压站用变跌落保险及避雷器运行正常绝缘检查正常2010年9月22日5时，现场维护人员对400V站用电系统进行检查：判断推测故障原因为线路感应雷电过电压窜入到400V系统，在绝缘较薄弱的电度表处发生放电，将电度表及接线等烧毁。维护人员将电度表CT接线端子短接、其余接线悬空后，于9月22日7时恢复400VⅠ段35kV站用变进线供电，恢复升压站站内用电。雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司马鞍山风电场“9.22”雷击故障故障处理：因风机通信中断，风机故障信息未全部反馈至监控后台，对风机通信故障检查后，2010年9月22日8时，现场维护人员对不能恢复通信的10台风机进行了检查，其中3台通过重启风机和通讯模块后恢复通信，其余7台风机箱变受到不同程度损伤：风机编号线路跌落保险箱变高压熔断器箱变状态1#完好A、B、C三相高压熔断器熔断断路器未分闸，箱变外观正常3#B相跌落A、B、C三相高压熔断器爆出断路器未分闸，低压侧柜门被冲飞，柜门严重变形，电流表、电压表等外壳飞出5#B、C两相跌落B相高压熔断器爆出断路器未分闸，低压侧柜门被冲开，柜门已变形7#A相跌落A相高压熔断器爆出断路器未分闸，低压侧柜门被冲开，柜门已变形20#完好B、C两相高压熔断器熔断断路器未分闸，箱变外观正常22#A、B相跌落完好断路器已分闸，低压侧柜内严重损毁，母排烧熔，柜门已变形24#A相跌落A相高压熔断器爆出断路器未分闸，低压侧柜门被冲开，柜门已变形，电流表、电压表外壳飞出雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司马鞍山风电场“9.22”雷击故障故障处理：3#风机箱变雷击后整体外观24#风机箱变雷击后内部情况雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司马鞍山风电场“9.22”雷击故障故障处理：22#风机箱变雷击后内部情况雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司马鞍山风电场“9.22”雷击故障故障处理：按上述5个步骤进行故障处理，汇总七台箱变情况：风机编号熔断器通断直阻测试绝缘油测试处理措施及结果1#三相开断高压侧C相断开颜色发黑，有悬浮物返厂更换高压绕组，替换新箱变恢复风机运行3#三相导通三相平衡各项指标合格更换三相高压熔管熔丝，滤油，更换受损柜门表计，正常运行5#三相导通三相平衡各项指标合格更换B相高压熔丝，清洁熔管，正常运行7#三相导通三相平衡各项指标合格更换A相高压熔丝，清洁熔管，处理分接开关，滤油，更换受损表计，正常运行20#A、B相开断C相导通三相平衡乙炔超标返厂更换高压绕组，替换新箱变恢复风机运行22#B相开断A、C相导通三相平衡各项指标合格更换B相高压熔管熔丝，滤油，更换低压侧元器件，正常运行24#三相导通C相漏油三相平衡各项指标合格更换A、C相高压熔管熔丝，滤油，正常运行雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司马鞍山风电场“9.22”雷击故障故障处理：过电压保护未动作高压熔断器接口锈蚀低压侧母排绝缘间隙小初步原因分析：……雷击故障案例高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司马鞍山风电场“9.22”雷击故障故障处理：分析箱变因线路雷击过电压造成较大损害的原因为：1、在遭受雷击时，箱变带间隙过电压保护器未起到保护作用。2、高压熔丝与负荷开关连接处接触不良，且高压熔断器触头与箱体的爬电距离仅为820mm，不能满足高原环境要求，在过电压情况下，高压熔断器发生沿面闪络，绝缘击穿发生放电，熔管内空气受热急剧膨胀后冲出，造成箱变门及低压室内仪器仪表损坏。整改措施：1、将后期箱变过电压保护器更换为无间隙氧化锌避雷器，在箱变进线A杆顶部加装线路氧化锌避雷器，以加强防雷效果。2、提高箱变低压侧相间绝缘强度，在断路器引出线接头处增加绝缘护套，在相间加装绝缘隔板。3、后期箱变尽可能采用油浸式熔断器。4、备用一定数量的高压熔断器，更换生锈的接触头。风电场防雷系统高原风电场防雷接地经验华能新能源股份有限公司云南分公司风机防雷1、严格保证风机的接地电阻值不大于4欧。2、针对高原风电场土壤电阻率较高的特点，在外延地网的主干线上可以增加专用的电解地极，通过它不间断的释放等离子体，增加与大地的良好接触，降低接地电阻值。要求电解地极具备免维护的特点，能够保证在2