风电场变电站常见故障分析处理

风电场变电站常见故障分析处理

韩建辉

大唐新能源通辽公司内蒙古通辽市028000

摘要：风电场大多数处于环境恶劣地区，设备运行故障率高、处理时间长，严重影响风电场抢发电量。因此风电场运维人员熟练掌握常见故障分析处理方法，对降低风电机组受累时间，提高发电能力至关重要。

关键词：变电站；故障；分析与处理

1引言

变电站二次回路系统设备繁多，电缆、端子、保护压板等数不胜数，因此故障部位也变化多端，故障现象也千奇百怪，貌似杂乱无章，处理方法也不能千篇一律，似乎没有规律可循，但是拨开迷雾见青天，透过纷繁的表象，我们还是可以清除的看见其内部的规律的，只是这个规律必须是在我们清楚的了解现场情况，熟知电气设备专业知识、熟练掌握各种测试仪器的使用技巧的基础上才能看清，才能在工作中得心应手。

2保护装置误动作处理方法

2.1断路器跳闸分析处理，对保护二次回路及开关动作情况检查发现保护二次回路接线正确，保护定值整定无误，且线路第一、二套线路保护、开关保护动作正确。检查开关本体三相不一致回路发现，只有在开关本体内三相不一致时间继电器KT4或中间继电器K5动作时才会发“断路器非全相动作”信号。KT4为三相不一致动作时间继电器，在开关位置三相不一致时KT4励磁，其延时接点打动K5中间继电器。K5继电器的一个接点发“断路器非全相动作”信号，另一个接点接通三相跳闸回路。此线路根据设计使用开关本体的三相不一致保护，开关保护内的三相不一致保护为退出状态。因实际运行中三相不一致保护并未投运，因此将开关本体内三相不一致延时继电器整定为最大值—3min。初步分析认为，事故可能是由于开关机构箱内三相不一致KT4时间继电器未经整定时间（3min）动作，误将B、C相跳开。在作好安全措施后，取下KT4时间继电器，对其4个时间整定档位进行10次加压试验发现，有6次接点动作时间为25-30ms，有4次接点动作时间在整定正常范围内。由现场试验可以准确判断：在线路单相故障跳闸时，三相不一致时间继电器动作，其延时接点29ms误动作，未等重合闸动作，开关即经三相不一致跳闸回路三相跳开。

2.2直流接地故障：故障现象如下：

2.2.1站用变断路器跳闸，对各部位进行检查发现：保护装置定值整定无误，无动作记录站用变本体无异常状况，绝缘良好；直流系统出现接地现象，断开站用变柜内直流空开直流系统恢复正常,确定为站用变控制回路存在接地。

2.2.2直流接地引起保护误动原因分析：变电站直流系统等效电路+KM、-KM表示母线电压，R1、R2、R组成电桥。一般情况下，R1、R2电阻大小相等，阻值大于30KΩ，在40KΩ——300KΩ之间，C+、C-为直流系统对地分布电容。

2.2.3站用直流系统对地电容分析：当直流系统对地电容增大到一定数值时（阻抗减小），直流负母线对地电压高于继电器动作电压时，直流系统的一点接地就有可能致使继电器误动。如上图所示：继电器误动当在A点接地时，C＋对继电器充电，C—对继电器放电（等效为C＋与C—并联对继电器放电）。这时继电器内部就有电流流过，当电容器上的电压大于继电器动作电压时继电器就有可能误动。

2.2.4针对以上分析，可采取以下措施：

2.2.4.1提高继电器的工作电压。当出口继电器的动作电压大于55%的Ue时,直流系统对地绝缘良好情况下发生一点接地，继电器不会误动作。

2.2.4.2提高继电器的动作功率。继电器动作功率越大，其阻值越小，抗电容充放电能力越强。

降低站用直流系统对地分布电容。更换老旧电缆、保护就地安装等都可以减小直流系统对地分布电容。

2.2.4.3提高站用直流对地绝缘水平。

2.2.4.4建议新建变电站投运前，测量站用直流分布电容参数，针对分布电容大小制定相应防范措施。

2.2.5直流系统接地故障的查找方法：

2.2.5.1查找直流接地故障原则：根据运行方式、操作情况、气候影响进行判断，采取拉路查找处理的方法，先信号和照明部分后操作部分，先室外、后室内。查找时按以下步骤进行查找：①根据接地的极性，分析故障可能发生的原因、大概位置。②若站内二次回路上有工作，或有设备检修试验，应立即停止，看信号是否消除。③缩小查找范围，将直流系统分成几个不相联系的部分。④对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，利用“瞬时停电”的方法，查该分路中所带回路有无接地故障。⑤对于重要的直流负荷，用转移负荷法(即将发生接地的系统各个回路逐回短时切换到另一电压相同的正常直流回路中，观察接地现象是否随着转移，以判断该回是否接地)，查该分路内各回路有无接地故障。

2.3380V母线电压消失故障分析：

2.3.1对各部位检查发现：母线电压无指示；柜内电压二次开关在合位。

2.3.2其他回路保护动作，窗口提示“低电压回路断线”，主控室电脑显示电压为零。

2.3.3查找原因：

2.3.3.1检查电压互感器二次回路开关在合闸位置，开关良好，上端、下端均无电压。

2.3.3.2检查电压互感器高压保险良好，无熔断。

2.3.3.3检查电压互感器良好，无烧伤、断线现象，中性点接地良好，三相阻值正常、对地良好，相对地数值相等，开口三角线圈良好，电压互感器二次接线良好。

2.3.3.4对电压互感器送电运行没有异常现象，但电压仍然没有。

2.3.3.5在二次回路中，检查中间继电器，发现继电器线圈之间没有电压，继电器在释放状态。

2.3.3.6查找继电器的动作电源，保险，端子正常，但没有电压。

2.3.3.7查自动装置保险，紧固端子。这时继电器动作一切正常工作，其他开关保护动作复归正常状态。综上所述，故障原因具体分析如下：中央信号保护及电压互感器装置频繁动作，工作时间较长，装置保险虚接，导致保险架过热变形，使装置电源中断，中间继电器释放，二次回路断开。

2.4互感器二次回路两点接地故障分析：某变电站220kV线路运行状态下,该变电站1条出线W相接地故障,该线路所属断路器线路保护正确动作跳闸。同时,另一出线201断路器误跳闸,两侧W相断路器跳闸,重合成功。检查后发现：电缆是几年前对该站进行改造时新更换的电缆。在拆除室外一次设备区端子箱接地点后进行绝缘检查,发现仍有接地现象。故障原因为:201断路器保护的电流回路至2号主变压器保护屏上的电缆头处电缆钢甲嵌入N相线心,造成201线路保护电流回路在室外一次设备区端子箱和保护室两点接地,接地点分别在微机保护零序绕组的两侧.

2.4.1原因分析：系统接地故障时,一次故障电流造成两接地点之间存在电位差,该电位差在保护零序绕组中形成附加电流,导致采样电流异常,角度反相,零序方向保护进入动作区,保护动作跳闸。TA二次回路两点接地一方面会造成不应有的分流,如两接地点在保护装置电流绕组的两侧,两接地点和地构成并联回路,将电流绕组短路,使通过保护装置电流绕组的电流大为减少。另一方面,当系统发生接地故障时,两接地点的电位差将在TA二次绕组上产生极大的额外电流,上述2种因素综合作用,使流入保护装置的电流与TA二次感应到的故障电流有极大差异,造成保护装置不正确动作。受此影响较严重的保护有电流差动保护和零序电流保护。

2.5隔离刀闸操作信号错误故障分析:某站一线路停电，操作隔离刀闸时发现就地信号与监控机信号不对应，实际隔离刀闸在分位，而监控机信号是在合位。在发生上述异常情况后，首先详细检查相关的二次回路，测量隔离刀闸机构箱至测控柜的接点信号，发现触点电压异常，分位时此接点两端之间没有电压，判断为刀闸辅助触点没有正常动作。检查此辅助开关发现其他接点均没有在正常状态，确定为辅助触点没有完全释放。在手动向分位摇两圈之后再次测量，信号正常。

2.5.1原因分析：设备冬季运行，润滑油凝固机械性能下降，开关行程缩短，导致隔刀辅助触点没有完全返回，如有类似情况，可调节其动作行程使其触点能够得到可靠释放。