淺談風電場用美式箱變燒毀事故及原因分析

張偉

摘 要：近年來，為了優化能源產業結構，改善環境，國家大力發展新興能源發電。風力發電作為一種清潔可靠的可再生能源，在其中發揮著越來越重要的作用。文章結合長期的風電場用美式箱變制造、調試、運行維護及檢修經驗，對風電場用美式箱變重大燒毀故障及原因分析進行了總結和闡述。

關鍵詞：風電場；美式箱變；燒毀；原因分析

風能資源是一種清潔可再生的資源，其派生物風力發電作為一種新興的發電手段，以其豐富的資源、良好的環境效益和逐步降低的成本，在我國發展迅速，前景十分廣闊。箱變作為風電場發電系統中不可或缺的重要組成部分，是否能夠安全可靠的運行，對整個風電場是否能夠完成既定發電指標有很大影響。本文內容主要分為兩個部分：風電場用美式箱變的簡單介紹及相關燒毀故障案例分析。

1 首先來簡單介紹一下美式箱變的結構組成部分和主要技術參數

1.1風電場用美式箱變一般由高壓室、低壓室和變壓器本體組成，傳統美式箱變整體結構多為“目”字型、“品”字型或“L”型。箱變本體主要組部件有油箱變壓器器身繞組，高壓負荷開關，無載調壓開關、高壓插入式熔斷器，高低壓套管、油位計、壓力釋放閥，壓力表，油溫傳感器等組成。高壓室主要由高壓傳感器，避雷器（或過電壓保護器），帶電顯示器，電磁鎖及外殼網門等組成。箱變的低壓室主要由低壓配電柜構成，柜內各種電氣元件及二次配線組成箱變低壓配電系統，電氣元件大體為低壓智能框架式斷路器（分為固定式和抽屜式兩種），塑殼斷路器，溫度控制器，溫濕度控制儀和相關計量儀表及保護裝置等。

1.2風電場用美式箱變的容量一般為1600kVA，部分風電場箱變容量大于1600kVA，箱變容量的設計大小取決于風機容量的大小。箱變高壓側一般為35kV，低壓側為0.69kV，額定電流應滿足風機要求，短路阻抗，空載損耗及負載損耗均應滿足項目招標技術規范。箱變通常的絕緣耐熱等級為A級，連接組別為Dyn11。整體防護等級應不低于IP54，沿海地區或南方潮濕地區應不低于IP56。

2 幾起箱變燒毀故障案例及原因分析

2.1 案例一

吉林某風電場一期箱變，型號：ZGS11-Z.F-1600/35，風電場升壓站主控室后臺突然報2#線路跳閘，現場運維人員隨即對2#線路進行巡檢，巡檢至第16#風機時發現逾期配套箱變燒毀，斷電后，打開箱變高低壓室門，變壓器本體壓力釋放閥動作，油位計指示最低點，高壓插入式熔斷器AC兩相熔芯熔斷。箱變基礎有大面積油跡。更換備用高壓插熔熔芯后，測試高低壓直阻，高壓直阻不平衡，初步判斷變壓器本體繞組高壓線圈燒毀。

原因分析：設備退出系統后，現場吊檢，發現變壓器油位偏低，無載調壓條形開關露出油面以上，正對油箱內壁有明顯的放電拉弧痕跡，無載調壓開關燒毀，繞組A、B相高壓線圈燒毀，繞組變形。根據以上情況分析，該產品燒毀原因為產品漏油嚴重，導致油面降低，無載調壓開關對油箱內壁拉弧放電，瞬間的大電流沖擊致使高壓熔芯熔斷。從現場箱變基礎的油跡來看，箱變在之前的運行過程中存在漏油現象，長期的漏油導致油位下降是事故發生的主要原因。現場運維人員應加強對現場箱變的巡檢力度，多觀察箱變運行時油位和其他技術參數，發現問題要及時處理。

2.2 案例二

內蒙某風電場四期箱變，型號：ZGS11-Z.F-2350/35，設備到現場后，進行首次送電，高壓側合閘送電完畢后，進行低壓側送電，當進行低壓柜內智能框架斷路器合閘時，合閘瞬間箱變低壓下口銅排連接電纜相間拉弧放電，抽屜式框架斷路器等電氣元件及所有二次配線全部燒毀。箱變斷電后，對變壓器本體進行相關檢測，變壓器本體正常。

原因分析：事故發生后，對箱變低壓室進行檢查，發現低壓下口出線銅排下部與風機連接電纜交錯連接，連接銅排b、c兩相的電纜壓線端子安裝不合格，未達到國標要求的絕緣距離，且低壓相間電纜未加裝絕緣防護板，導致相間電纜拉弧放電，瞬間強電流通過銅排直接傳到框架斷路器，由于電流過大超過框架斷路器的瞬時電流保護定值，導致斷路器燒毀，進而燒毀整個低壓柜。現場運維及施工方應嚴格按照相關標準進行電纜的布線及連接。

2.3 案例三

新疆某風電場一期箱變，型號：ZGS11-Z.F-1600/35，由于風電場其他客觀原因，該產品在運至現場后放置將近兩年后首次投運。箱變進行完相關交接試驗后送電，高壓側負荷開關合閘成功，低壓側框架斷路器合閘時瞬間，低壓斷路器外殼與變壓器本體a相低壓套管搭接排尖角拉弧放電，導致整個低壓柜燒毀，斷電后，檢查變壓器本體，高壓插入式熔斷器A相熔芯熔斷。變壓器吊檢后，繞組高壓A相線圈有輕微的線圈脫落。

原因分析：由于該箱變現場擱置近兩年，打開箱變高低壓室門，發現內部有很多積雪，外殼們密封膠條已全部變脆，無法做到整體的嚴密密封，內部進雪和塵土散落在低壓斷路器及連接銅排上，導致低壓側主絕緣性能降低，導致絕緣擊穿。解體燒毀框架斷路器，發現斷路器動靜觸頭咬合不到位，并有明顯的碳化燒毀痕跡，其間存在較大縫隙，造成縫隙間爬電，另外由于變壓器低壓套管與斷路器間上口母線的搭接銅排未去尖角，導致尖貼近斷路器框剪金屬外殼，由于絕緣距離不夠導致拉弧放電，并且低壓斷路器相間未安裝絕緣相見隔板，綜合上述因素導致箱變低壓柜整體燒毀，進而導致變壓器本體繞組變形。鑒于此，建議現場運維人員對長期置放的變壓器（比如備用箱變），在投運前，一定要檢查箱變內部是否受潮，是否有雜物，并且要對箱變整體進行更為細致的試驗，確保無誤后方可進行投運。

以上關于風場用美式箱變的介紹及三起案例分析，希望可以對風電場的運行維護人員提供一些參考和幫助。

參考文獻

[1] 王朝輝，任彥中，王川 北方寒冷地區風電場部分箱變故障匯總及原因分析[J] 內蒙古科技與經濟 2010 （21）.

[2] 謝毓城 電力變壓器手冊（第2版）[M] 北京：機械工業出版社，2014.

[3] 趙靜月 變壓器制造工藝[M] 北京：中國電力出版社，2009.