風(fēng)電場箱變繞組燒毀原因分析與預(yù)防措施

嚴(yán)文斌

(大唐涼山新能源有限公司，四川 西昌 615000)

做好風(fēng)機(jī)箱式變壓器(以下簡稱箱變)從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、試驗(yàn)、運(yùn)行維護(hù)等每個(gè)環(huán)節(jié)都存在安全隱患。做好箱變繞組燒毀原因分析和預(yù)防措施有非常重要的意義，只有做好這些工作，才能夠提高風(fēng)電場安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前國外主要從材料優(yōu)選、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究，這一研究的結(jié)果雖然被廣泛的應(yīng)用，但是我國的箱變繞組應(yīng)用環(huán)境和國外有很大的差別，我國需要針對具體的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)一步挖掘箱變繞組燒毀原因。國內(nèi)學(xué)者主要從探討這一問題的價(jià)值和意義及宏觀的層面來分析箱變繞組燒毀的故障。該次則是從理論及實(shí)踐出發(fā)，現(xiàn)以某風(fēng)電項(xiàng)目風(fēng)電場發(fā)生的箱變B相本體繞組燒毀的案例來說明如何處理和預(yù)防變壓器燒毀故障。采用這種研究方法，能夠把宏觀的研究和微觀的案例相結(jié)合，說明理論在具體的環(huán)境中操作的要點(diǎn)。

1 燒毀的原因分析

當(dāng)前電力設(shè)備以使用干式變壓器為主，當(dāng)變壓器內(nèi)部通過高負(fù)荷運(yùn)行發(fā)熱時(shí)，變壓器的輔助散熱設(shè)備(本體繞組軸流風(fēng)機(jī)、室內(nèi)排風(fēng)扇)應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)，并滿足當(dāng)前條件下散熱的要求，然而當(dāng)變壓器在運(yùn)行時(shí)發(fā)生局部異常升溫時(shí)，輔助散熱設(shè)備如不滿足散熱功能要求，在持續(xù)的高溫運(yùn)行下，導(dǎo)致變壓器燒毀[1](見圖1)。

圖1 現(xiàn)場變壓器B相繞組燒毀

于是可以看到變壓器繞組燒毀造成的因素為：①變壓器本身的結(jié)構(gòu)、材料等不符合使用要求；②控制回路邏輯、接線及設(shè)備選型不可靠；③周圍的環(huán)境又讓變壓器本身的結(jié)構(gòu)、材料發(fā)生變化，令原先符合標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和材料不再符合標(biāo)準(zhǔn)。這三項(xiàng)因素會(huì)造成變壓器出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象[2]。

2 預(yù)防措施

變壓器繞組故障實(shí)際上是可以提前預(yù)防的。如果應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)問題，能夠優(yōu)化工作制度即時(shí)處理問題，那么便可以減少安全故障發(fā)生的機(jī)率。在解決變壓器燒毀問題時(shí)，不能僅僅只是發(fā)現(xiàn)問題以后再去解決問題，而是要分析問題產(chǎn)生的根本原因是什么，在處理了問題以后，需要做好安全事故預(yù)防措施。要避免電壓器燒毀現(xiàn)象，就要做到早預(yù)防故障、早發(fā)現(xiàn)問題、早處理故障。否則，風(fēng)電場在運(yùn)行時(shí)將會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的安全事故[3]。

為了減少故障發(fā)生，需采取以下的預(yù)防措施：①加強(qiáng)駐廠監(jiān)造管理對箱變從設(shè)計(jì)、用料選型、制造、檢測、出廠試驗(yàn)等各環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)；②加大箱變運(yùn)行的巡回檢查力度，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)通過降低負(fù)載、停機(jī)等處理方式；③施工安裝期間，箱變基礎(chǔ)水平度必須滿足設(shè)計(jì)要求，安裝過程中避免主件結(jié)構(gòu)碰撞，同時(shí)各部位連接螺栓必須滿足100%緊固；④在滿足設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，調(diào)整提高溫控回路的熔斷器的熔芯電流值；⑤在設(shè)備選型上計(jì)算好風(fēng)機(jī)功率配置，合理增加軸流風(fēng)機(jī)、室內(nèi)排風(fēng)扇數(shù)量；制造過程中重點(diǎn)對變壓器的結(jié)構(gòu)，減小首端的橫向油道，降低首端線段的沖擊梯度，以降低首端線段棱角處的最大場強(qiáng)和匝間電壓。即時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，避免箱變繞組燒毀可以避免安全事故發(fā)生。

同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理，在風(fēng)電工程項(xiàng)目的施工管理中，需要不斷提高工程的施工技術(shù)，在每一個(gè)施工環(huán)節(jié)中，需要做好技術(shù)交底，每一施工步驟，都需要對技術(shù)進(jìn)行更新，優(yōu)化工程項(xiàng)目的施工。對每一環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)行記錄，每一項(xiàng)技術(shù)方案都需要確定，能夠?yàn)橐院蟮墓こ淌┕さ於己玫幕A(chǔ)，需要相關(guān)的施工管理部門重視施工管理，采取相對應(yīng)的施工管理措施[4]。

3 案例分析

2021年10月、2022年1月某風(fēng)電項(xiàng)目分別累計(jì)發(fā)生4起風(fēng)機(jī)箱變在運(yùn)行過程中，干式變壓器B相著火，本體繞組燒毀，風(fēng)電機(jī)組停運(yùn)，對該項(xiàng)目公司造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。在四起批次故障發(fā)生以后，為防止變壓器燒毀故障再次發(fā)生，及時(shí)更換了本體主件，恢復(fù)正常運(yùn)行(見圖2)。

圖2 更換變壓器

通過調(diào)取歷史運(yùn)行記錄及現(xiàn)場查勘分析主要原因有以下幾種：①箱變低壓側(cè)溫控器無顯示，室內(nèi)軸流風(fēng)機(jī)、排風(fēng)扇停止運(yùn)行，經(jīng)排查為溫控器上端電源5A保險(xiǎn)熔芯燒毀所致。歷史記錄繞組最高溫度為77.96℃，在尚未達(dá)到風(fēng)機(jī)溫度啟動(dòng)值時(shí)該保險(xiǎn)熔芯就已經(jīng)燒毀，變壓器持續(xù)高溫運(yùn)行，最終導(dǎo)致本體繞組燒毀。②箱變溫控回路邏輯、接線方式以及設(shè)備元器件配置選型上可能存在影響動(dòng)作可靠性的問題。③變壓器壓緊結(jié)構(gòu)不良，如果出現(xiàn)了線圈動(dòng)穩(wěn)定性較差的問題，有時(shí)會(huì)因?yàn)槎搪范霈F(xiàn)燒毀的故障。特別是當(dāng)變壓器運(yùn)作出現(xiàn)了特殊的情況，讓本體繞組承受較大的電壓時(shí)，變壓器燒毀事故便會(huì)發(fā)生。④繞組本身結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了螺母松動(dòng)的情況時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)連接觸電阻過大的問題，從而引發(fā)局部過熱，而這一故障不排除因接觸松動(dòng)過熱，導(dǎo)致局部件過熱從而造成高溫?zé)龤鹿省＂萑绻桎撈g的鐵芯與夾緊螺栓之間的絕緣損壞，會(huì)造成渦流發(fā)生現(xiàn)象，從而燒壞鐵芯。

通過更換設(shè)備做好預(yù)防措施，讓預(yù)防的效果達(dá)到技術(shù)條件要求：①購買測量變壓器繞組溫度、箱變高低壓室環(huán)境溫濕度；②設(shè)備功能具有輸出一組繞組溫度的4～20 mA電流信號、兩組環(huán)境溫度(或者濕度)的4～20 mA電流信號；③設(shè)備功能具有一組變壓器繞組溫度超溫報(bào)警輸出、二組變壓器繞組溫度跳閘信號輸出、二組加熱除濕負(fù)載輸出；④采用RS485通訊接口，可將相關(guān)信息傳給上級監(jiān)控系統(tǒng)；⑤具備煙感信號和門鎖信號監(jiān)控功能，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控；⑥滿足本工程現(xiàn)場使用環(huán)境；⑦采用鋁合金殼外殼設(shè)計(jì)，抗電磁干擾能力強(qiáng)；⑧采用進(jìn)口傳感器芯片。做好以上措施，能讓設(shè)備在遭受破壞，結(jié)構(gòu)和材料發(fā)生變化以后，能夠及時(shí)得到報(bào)警，做好相應(yīng)的預(yù)防措施處理工作。

箱變安裝結(jié)束后，應(yīng)注重設(shè)備調(diào)試管理。風(fēng)電場調(diào)試是檢驗(yàn)前期施工成果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是風(fēng)電場又好又快實(shí)現(xiàn)收益的重要步驟。過去人們側(cè)重研究技術(shù)層面的理論和方法，如技術(shù)參數(shù)、調(diào)試方案、設(shè)備匹配等問題，很少從過程控制理論角度，優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)、注重工作計(jì)劃、加強(qiáng)工作協(xié)調(diào)、實(shí)施過程監(jiān)控和結(jié)果考核。設(shè)備和施工質(zhì)量是調(diào)試按期完成的前提，綜合運(yùn)用過程控制理論與方法則是重要保證[5]。

4 結(jié) 語

通過這一次箱式變壓器繞組燒毀的案例，可以分析判斷出變壓器故障發(fā)生的主要原因，發(fā)生故障要從設(shè)計(jì)源頭開始摸排，每個(gè)環(huán)節(jié)都不容忽視，直至找到問題發(fā)生的根本原因并做好故障的排除工作。而如果要減少根本隱患，需要從提前預(yù)防措施做起，減少故障的發(fā)生，減少安全隱患可以從控制安全因素，減少安全隱患著手。做好即時(shí)監(jiān)控，在安全隱患出現(xiàn)即時(shí)得到預(yù)警，可以避免安全隱患擴(kuò)大造成安全事故。風(fēng)電場運(yùn)行過程中，應(yīng)杜絕設(shè)備安全事故的發(fā)生，提高電力系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，對企業(yè)的生存發(fā)展以及社會(huì)效應(yīng)均有著非常重要的價(jià)值和意義。