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对风力发电场电器设备的几点建议

本文大纲

一、提出的几点建议

1、建议有关部门在箱变中增设高压断路器并配置保护

2、建议厂家设计风电场专用箱变时考虑机械强度、散热、沙尘和无人值守等特殊情况

3、建议适当提高高压套管的位置

4、建议增设35kV侧的三相电压、电流指示,连同原有的温度测量信号,用遥测、遥信功能传到控制室,便于后台监测

5、建议采用开门后可将门反贴在箱体上的方式,并用合适的机构锁定

文章速递

根据在风力发电场(以下简称风电场)的工作实践,对一些风电系统的特殊问题,提出几点建议。

(1)一般风电系统多把风电机组分成若干组,每组几台或十几台。每台风电机组经箱式变压器(以下简称箱变)将发电机输出的0.69kV电压升高至35kV,汇集到集电线路上(集电线路又分架空线路和电缆线路)。数条集电线路经各自的出线断路器汇人35kV母线上,再统一馈人主变,升高到110kV或220kV接人公共电网。我公司风电场电路示意图如图1所示。

TA——零序电流互感器;TV——电压互感器

图1 风电场电路示意图

这种将多台风电机组并联在一条集电线路上的方式带来一个问题:风电机组中的任一台出现故障,即可令集电线路的断路器跳闸,使全线所有的风电机组因测不到电压而丧失并网条件,全部停机退网。例如,双馈式异步发电机即有这种特点。这样,.不仅造成发电量的损失,而且运行中的风电系统突然因电网断电而停机,对风电系统的机械冲击非常大。某风电场的B线5号风电机组曾发生过因箱变低压侧绕组对铁心短路的事故,结果引起B线零序电流I段保护,出口断路器跳闸,全部B线风电机组急停。另外,风电场的架空线路采用杆上跌落式熔断器作箱变的过电流保护。在超过15m/s以上风速的气候条件下,由人力举着4m长的绝缘拉杆操作熔断器非常困难,且容易造成事故。鉴于以上情况,建议有关部门在风电场专用箱变上另外规定一个技术标准,即在箱变中增设高压断路器并配置保护。这样,虽增加了箱变成本,但是单台设备有故障时只停该机组,不影响集电线路上的其他机组。同时,也可大大减少在跌落式熔断器上的操作次数(这时跌落式熔断器权当隔离开关使用)。

(2)我公司风电场每条集电线上并联着8台风电机组,约12MW。35kV侧集电线路的零序电流I段P定值为1.2A,不延时;零序电流II段整定值为0.8A,延时0.5S。在雷雨季节多次出现因落雷使单相避雷器对地放电,集电线路的零序电流I段保护动作,断路器跳闸,全线机组停机的事故。事后从故障录波器提供的波形可见,避雷器导通的时间很短,35kV侧出现的零序电流时间也很短,在20ms左右电路便恢复正常,而在此时间内集电线路的零序电流I段却令断路器跳闸了。据此,建议将风电场的零序电流I段也设定成延时保护,或将零序电流I段闭锁只留下零序电流II段保护,延时整定值以躲过雷电放电周期与零序电流维持时间之和为准。

(3)在风能集中的季节,发电机长时间在满负荷状态下工作,甚至短时超负荷工作,而有些箱变将散热器包在有孔的外壳内。这种结构的散热效果不好。我公司风电场曾出现过箱变在额定负荷下工作,因温度太高导致压力释放阀喷油的情况。当把发电机输出功率降低到2/3时,箱变能长期工作,但这就限制了发电机的出力。因此,建议厂家设计风电场专用箱变时应考虑机械强度、散热、沙尘和无人值守等特殊情况,保证风电场的安全运行。

(4)大多数箱变的高压侧进线是按三根单芯电缆设计的(单芯电缆相对来说接线方便),因此原三相接线套管位置偏低,套管接线端距箱底约i100mm。而实际工程中多采用三芯电缆进线,如果户内电缆头尺寸为1200mm,则电缆头容易露在箱外,更重要的是电缆三叉位置正好在箱底开孔处,限制了上面的分叉操作,不易将各相电缆头接在对应的套管上。即使勉强接上线鼻子受力也很大,易形成隐患。因此,建议厂家适当提高高压套管的位置。

(5)大多数箱变沿用普通箱变技术标准,高压侧的电量均不做测量,仅配置高压指示器,给检测维护造成不便。建议增设35kV侧的三相电压、电流指示,连同原有的温度测量信号,用遥测、遥信功能传到控制室,便于后台监测。

(6)当风速达到15m/s时,打开箱变的高低压室的门时,门板在风力作用下很难控制,极易将门的转轴扯裂,甚至将人拍打致伤。希望厂家将门的转动结构加强,在门的上端或下端不宜用斜拉杆支撑(一是妨碍工作,二是强风下容易使门变形),建议采用开门后可将门反贴在箱体上的方式,并用合适的机构锁定。

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