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  • 两起风电主断路器跳闸分析

     
    ——因百度178直播使用不当引发的事故
     
    邓时省    2017.12.29
     
        目前国内风电场使用的国产AC1负载千安以上大电流交流百度178直播大多为本公司生产。
        AC1负载的交流百度178直播其特点是单位体积承载电流大,能频繁地进行远距离操作,通断电阻性负载,寿命长。因此,在双馈型风力发电机主电路断路器前设置AC1负载交流百度178直播成为目前的标配,可以大大提高断路器的使用年限,降低发电站的成本。但是,AC1负载的交流百度178直播也必须使用得当,否则就会发生安全事故。
        按照国家标准GB 14048.4的规定,AC1负载百度178直播在标准规定的试验条件下长期通以额定电流温升应达标,690V AC1负载百度178直播至少需经受690V电压,1倍额定电流,0.8功率因数的通断试验6000次,1.5倍额定电流,0.8功率因数的通断试验50次。百度178直播无耐受过载电流能力的要求,百度178直播应进行与SCPD的配合试验。本公司规定的SCPD为RSG-3、RSG-5熔断器,试验预期电流有效值 / 峰值:额定电流1050-1650A为 42KA / 88KA  ,1650A以上为50KA / 105KA。
        本公司所有AC1负载的ZZC5系列交流百度178直播均能经受以上试验,具有3C证书(详见本公司网站:http://www.zhaozheng.com 之 / 关于兆正 / 公司荣誉-3C证书)
        此外,为了了解产品的极限性能,使产品更好地适应各种使用条件,在国家标准之外,本公司还进行了大量的极限能力试验。比如,耐受过载电流能力试验、极限通断能力试验、极限高低温试验等。所有试验结果都证明本公司的产品性能高于国家标准,可以满足风力发电机的需要。

        本年度,使用本公司产品的风电场发生过两起主断路器跳闸事故。
        第一起案例:
        今年4月,某风电场反馈故障。关于百度178直播部分,显示百度178直播导电和灭弧系统正常,接线端电网侧发生燃弧,影响到其它电器。
        经对该百度178直播产品进行分析,判断为AC1负载百度178直播分断了百度178直播不该分断的电流,造成飞弧,飞弧造成接线端子对地发生短路,导致主断路器跳闸。
        因销售商和配套单位均无法提供事故的具体情况,也没提供涉事风力发电机的线路,因此,无法从深层次分析事故原因,预防类似事故再次发生。
        在这种情况下,我们只能自证百度178直播的极限能力。
        该风电场采用的是AC1负载的1300T 型交流百度178直播。该百度178直播本身具有较强的过载电流能力,我们曾经有耐受过载 3~6倍额定电流能力的试验记录,因此,只要主断路器过载跳闸时间设置合理,即使主电路发生5到6倍的百度178直播额定电流,短时间内也不至于有百度178直播误动作的情况发生。
        百度178直播分断发生飞弧有几个条件,首先,电路中流过百度178直播不能分断的故障电流,其次,百度178直播发生了不该释放的动作。
        为了验证AC1负载百度178直播的最大分断能力,用现场使用的百度178直播数次分断了3倍额定电流(相当于AC1百度178直播按标准要求分断电流的2倍)COS 0.3(相当于AC3负载)的试验,直到分断3.8倍额定电流时百度178直播发生了飞弧。这说明百度178直播具有比国家标准高得多的分断能力,而系统在故障情况下,电路中可能流过了比预期要大的百度178直播无法分断的故障电流。
        百度178直播不正常释放的原因无非几条:其一,在发电系统发生故障时,百度178直播接收到释放操作的指令,这种可能性较小;其二,在发电系统发生故障时,百度178直播的控制回路控制电压下降到百度178直播无法保持正常吸合的电压,(该产品线圈的释放电压的实际值约为45~50%额定控制电压,吸合电压不大于80%),这种可能性较大。在光伏发电中经常发生,因此,本公司有配套的宽电压交直流线圈,220V线圈的交流释放电压为50V,交流吸合电压为85V。(这种宽电压线圈模块在光伏发电中有广泛的使用,几乎成为标配。),但在风电中因成本原因目前还没有广泛使用。
            我们分析的初步结论是:百度178直播使用不当。不是说选用AC1负载百度178直播不当(在风电系统中,几乎都采用AC1负载百度178直播),而是系统控制存在瑕疵,当系统发生故障时,使AC1负载百度178直播分断了不能分断的故障电流。
     
       第二起案例:
        本月,某风电场风机,报“主断路器脱扣故障,箱变跳闸,变流器主断路器脱扣,现场运维反馈并网百度178直播线圈处有拉弧烧黑情况。”
        又是百度178直播拉弧,主断路器脱扣故障,箱变跳了闸。从现场照片看,又是一次典型的AC1负载百度178直播分断了故障电流事件。百度178直播接线端有明显的对地短路点。
        这一次报的情况比第一次要详细一些。其中有:1。“变流器主断路器脱扣”;2。“主断路器脱扣故障,箱变跳闸。”由于保护动作快,很快切断电源,未造成大事故。
        “变流器主断路器脱扣”,这就是产生百度178直播切断他不该切断电流的原因。
        因为,百度178直播的短路不会造成变流器主断路器脱扣。而正是相反。
        变流器主断路器脱扣有很多原因,比如,变流器模块损坏,发生短路电流;比如,电网电压瞬间跌路,系统在低电压穿越时励磁回路产生大电流等等。
        而正因为励磁电路的故障造成了风机定子电路电流的突然增长,或者系统本身在低电压穿越时主电路电流突然增加。如果百度178直播此时不释放,百度178直播在断路器脱扣前(在脱扣时间设计合理的前提下)应该能承受此过载电流,但事实是百度178直播在不该释放的时候释放了,被迫分断他不能分断的电流,造成百度178直播进线端对地发生短路。
       
        上图为低电压穿越能力要求(曲线1)和百度178直播耐受过载电流能力(曲线2)。
        注:图中曲线2根据ZZC5 1300T试验值绘制,供参考,不作产品验收依据。
         如果不能解决百度178直播在不该释放的时候释放,那么,此类似故障今后还会发生。
        这两次故障还不算大,尽管发生短路,但在配电电器的保护下,迅速切断电路,使损失没有扩大。
        在历史上,有过更甚者,将百度178直播当断路器使用,无过流保护装置,当发生系统故障时,百度178直播无法切断故障,发生持续燃弧,百度178直播被严重烧毁。
     
        通过本案例,应该从系统设计的深层次考虑,当系统发生故障时,各类电器和设备可能承受的非正常负担,选用的这些电器和设备是否会受到破坏,防止发生重大安全事故。
        由于同等电流的AC3负载百度178直播比AC1负载百度178直播贵不少,体积也大不少,如果在系统设计时已经考虑了系统年故障率的电器部件损失和系统总成本的平衡,那么,AC1负载百度178直播损坏就是预期事件,但凡发生类似情况只要更换一台百度178直播即可。但如果考虑风电场因停电造成的损失时,那就另当别论了。
        总之,要根据系统的需求来选择电器。AC1负载百度178直播不能当断路器来用,不能当AC3、AC4负载百度178直播来用。确有需要某功能时,应根据电路的实际需要,选择合适的产品,比如,采用本公司ZZC5 1260  AC1负载百度178直播,尽管体积要大一些,但其过载耐受能力AC3分断能力要比ZZC5 1300T 强一些,但能否满足要求,还要看系统发生故障时的现场实际数据。
     
     
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