风电机组重大事故分析(一)
发布时间:2014-08-07     来源: 风能协会
本文摘要:  据英国风能机构的不完全统计,截至2009年12月31日,全球共发生风电机组重大事故715起,其中火灾事故138起,占总数的19 3%,位列第二位
 
  四、事故还原
 
  结合机组的相关数据及现场情况还原事故发生过程如下:
 
  机组因风速降低,12:37:04报“低风切出”脱网,此时变频器的并网开关不能脱网,机组正常收桨,在主控的高速轴转速信息上了解到,尽管发电机定子产生的旋转磁场使叶轮有增速的趋势,但是,顺桨角度不断增大,机组高速轴转速依然不断降低,随着定子旋转磁场与转子的转差率不断增大,在发电机转子产生的感生电动势将IGBT、低电压穿越的功率元件等击穿短路,巨大的热量还使变频器转子接线的绝缘皮烧毁、融化,变频器IGBT烧毁,直至变频器处的转子接线开路(事故后,在检查变频器时进一步得到证实)。当发电机的转子接线开路以后,发电机定子的阻抗更小,定子流过电流更大,定子的发热状况进一步加剧,定子温度迅速上升。
 
  发电机定子绕组,先是触发“定子绕组温度偏高”温度为120℃,在5s之后主控报“定子绕组温度过高”。按照参数设置,此时的温度应大于140℃;定子温度继续升高,在20s后,报“温度传感器故障”,应为定子绕组中的Pt100,或Pt100的接线被定子绕组产生的高温熔断所致。随后发电机上的润滑油管、排气罩、润滑油泵着火,机组起火燃烧。
 
  五、因箱变引发的故障与多起事故
 
  风电机组要正常运行,减少故障,避免重大事故的发生,箱变质量、箱变保护功能的完备状况、箱变与风电机组配套等有着重要的关系。
 
  对于因电起火的火灾事故,首先要切断供电电源,避免事故的扩大和机组烧毁事故的发生。风电机组火灾事故应以预防为主,全面考虑,预防和避免恶性事故。
 
  如果变频器布置在机舱上面,由于机组与箱变之间的线路一直到机舱,如果箱变的保护功能不完善,当电缆出现破损时,更容易造成机组烧毁事故,箱变对机组的保护作用显得更为重要。
 
  就此次风电机组烧毁事故来看,由于箱变的低压侧断路器不具有自动跳闸功能,当变频器不能正常脱网时,箱变就不可能及时断电,从而致使发电机持续发热,达到机舱可燃物的着火点而引发机组烧毁事故。从多个风电场的实践来看,如果箱变低压侧断路器具有自动跳闸功能,一般只会使变频器的Crowbar(低电压穿越)烧毁,功率模块损毁,其损毁的严重程度与箱变低压侧断路器跳闸及时程度有很大的关系;当箱变的低压侧断路器跳闸不及时,偶尔也会导致发电机的损坏。
 
  再如:某风电场的1.5MW风电机组,2010年2月26日,风电场值班人员发现59号机组的轮毂、机舱顶部冒黑烟,16时9分到达现场,2月27日凌晨5时20分,火焰熄灭,机组全部烧毁。事故的起因在电控柜下部母排处,由于日常工作和维护时遗留下的短接线或其他导体,引起690V母排发生相间短路。如果机舱电缆线出现短路时,箱变及时跳闸也许能避免烧毁事故的发生。该机组的变频器布置在机舱上,当机舱上供电线路出现短路、打火现象,而箱变的低压侧断路器又不能及时跳闸时,必然会造成风电机组烧毁事故的发生。
 
  2010年2月26日,某风电场在机组调试送电时,由于箱变问题,低压侧断路器不能合闸,加之操作人员操作失误,致使送电人员遭到电击、截肢惨剧的发生;2008年,某风电场在机组调试之前,安装人员在塔筒内紧固变频器与箱变之间的连接螺钉时,安装人员被电击倒,此时,虽然箱变的高压侧已经送电,但是,箱变的低压侧断路器并没有合闸,塔筒内不应有电,在此事故发生之后,本应检查箱变存在的问题,及时排除箱变故障。然而,由于没有造成人员伤亡,此事并没有引起业主人员的重视,当机组调试时发现该机组变频器并网柜已经全部烧毁。像这样,因箱变故障而造成并网柜烧毁的事例曾在不少风电场发生过,所幸这些变频器都布置在塔基,没有引起事故的扩大。如果箱变布置在机舱,还可能造成机组的烧毁。
 
  因箱变问题而造成风电机组故障的事例,在风电场时有发生。对于这种情况,机组一般都能并网,但并网后会报电网故障停机,缺乏经验的维修人员很难判断。因故障产生的部位在箱变,而维修人员普遍只是考虑风电机组本身,因此,判断故障的时间经常长达几个月,大大影响了机组的利用率和发电量。
 
  总之,确保箱变质量,充分发挥箱变对风电机组的保护作用,是减少机组故障与事故、保证人身安全中重要的一环。
 
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