风电场风机箱变低压侧短路故障原因分析.pdf

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1、风电场风机箱变低压侧短路故障原因分析李亦伦(中广核风力发电有限公司，北京100070)[摘要]通过对某风电场箱变进行的一系列试验，发现严重的合闸弹跳过电压是造成箱变690V侧主断路器电源侧短路的根本原因，从而提出加装过电压保护装置的改进方案，经现场验证效果显著。关键词箱变低压侧短路分析1故障情况接地电阻实测结果分别为1．14、3．45Q，均小于规程规定的4Q，满足要求。因此可排除箱变接地不良造成某风电场一期工程的$10—16OOkVA／36．75kV箱变故障的可能性。在对发生故障的原8号箱变进行

2、测试自2010年2月投运以来，共发生4台次690V侧短路时，发现各分接BC相变比误差达4．17～5．25，故障，其中1次导致箱变本体损坏，累计损失电量150超过规程要求，且低压绕组绝缘电阻低，不满足规程万kW·h。故障点主要表现在：低压框架断路器上接要求，其它试验数据正常。因此初步判断原8号箱变线排和抽屉座间有击穿、电弧烧损现象；抽屉座桥型低压绕组存在匝间短路现象。触头间有击穿、动静触头烧蚀现象；690V侧二次线进(2)过电压测试。分别对更换后的的8号箱变和一线侧，包括二次侧塑壳开关进线端子、二

3、次端子排及直运行正常的18号箱变进行过电压实测，每台箱变各二次线均烧蚀。测试10次(合闸5次，分闸5次，取平均值)，测试统计数据见表1。2原因分析表1过电压测试统计数据引起箱变690V侧主断路器击穿放电的原因如下：箱变号操作类型690V侧最大过电压峰值／V690V侧最大过电压倍数测试次数(1)风沙雨雪通过箱变门进入箱变690V侧或690V侧主断路器绝缘不好，导致绝缘击穿。(2)箱变690V侧框架式断路器动静触头咬合不到位，发生位移产生间隙放电，导致绝缘击穿。由表1可知，分闸过电压在规范允许范围内

4、，合(3)操作过电压引起绝缘击穿。闸过电压超出了规范要求的4～5倍。为此检查了故障箱变运行记录，发现690V侧主断(3)负荷开关特陛测试。经现场实测可知，18号箱变路器投运前绝缘良好，短路均发生在合闸操作瞬间。对合闸过电压非常严重，因此对18号箱变35kV~负荷开关故障箱变690V侧主断路器及其回路进行耐压试验，空进行了开关杼试验，发现在合负荷开关过程中存在明显气间隙距离及耐压水平均满足相关标准和规程，故障后的弹跳现象，录波仪显示弹跳时间为3．55～4．31ms。690V侧耐压水平高于5kv／l

5、min，690V侧主断路器及其(4)合闸涌流测试。对18号箱变进行了3次合闸回路绝缘水平优于国标要求，符合规定。涌流测试，其最大合闸涌流峰值为159A，在设备允许现场查看故障的4台箱变时，发现l台箱变690V范围内。侧框架式断路器动静触头咬合不到位，发生位移产生在箱变故障发生前，该风电场所有箱变35kV侧负间隙放电，但不是很严重，其它3台均正常，因此可荷开关负荷侧及690V侧主断路器电源侧均未安装过电排除第(2)种原因。压保护装置，变压器本体未采取过电压保护措施。在未通过上述分析可初步断定是操作

6、过电压引起的绝安装过电压保护装置的情况下，实测18号箱变690V侧缘击穿。为判明故障原因并提出有效的解决、改进方最大合闸过电压峰值达7950V(11．5倍)，特别是相间案，分别对发生故障的原8号箱变、更换后的8号箱最大合闸过电压值达12900V(18．7倍)，超过了箱变变和一直运行正常的18号箱变进行了现场投切操作过690V侧主断路器的绝缘水平(额定冲击耐受电压为电压、合闸涌流测试。12kV)。8号箱变的实测结果也反映出类似情况。(1)绝缘电阻、接地电阻、直流电阻、组别、变由此可以得出结论：箱变

7、35kV侧负荷开关存在比、介质损耗测试。经测试，更换后的8号和18号箱严重的合闸弹跳，负荷开关在弹跳瞬间将截断很大变的绝缘电阻、直流电阻、组别、变比及介损正常；的合闸涌流，从而产生严重过电压。实测最大过电压峰值为795OV，合闸最大过电压倍数为l1．5收稿日期：2010—06—03倍，而规程及技术协议要求低压断路器额定耐受冲50lWWW。chinaet．netl电工技术击电压为12kV，1分钟耐受工频电压为3．5kV。考虑海拔高度对设备绝缘水平的影响及开关在箱变内√露LB+，截流值愈大则操作过电

8、压愈高。当截流的降容，箱变7950V的合闸过电压已接近或超过低发生在励磁电流Im时，一J√VL，图3为截流压开关的绝缘水平，超过了低压断路器耐受冲击过—R电压的能力，从而造成箱变690V侧主断路器电源后电感中的电流i和电压U的波形。侧绝缘击穿短路，箱变在过电压和短路电流的双重作用下发生线圈匝间短路烧损。3箱变过电压产生机理分析开断空载变压器的原理图如图1所示，由于断路器的截流效应及分布电容的存在，在开断空载变压器图3截流后的电流和电压波形等电感性负载过程中，变压器侧将产生操作过电压，即：4防范技