冀北电网并网风电场经风电机组低电压穿越改造之后，未发生大规模脱网事件，但由于场内设备性能缺陷或管理不当造成的风电机组非计划停运仍时有发生。因机组以外的场内设备停运造成的机组被迫退出运行，导致机组可用率降低，限制了冀北地区风电利用小时数的提高。

 

　　本文对冀北电网2013年全年因场内原因受累停运(不包含风电机组自身故障)情况进行多维度的统计分析，通过分析得到影响风电机组非计划停运的主要原因，并对典型风电场的故障原因进行详细说明。最后，从电缆头及引线夹、汇集线路和互感器等设备故障的角度提出降低风电机组非计划停运的措施，为冀北电网并网风电机组提高可靠性提供依据。

2013年冀北电网风电机组非计划停运统计分析

 

 

　　2013年冀北电网并网风电场因汇集系统设备故障共引起11332台次风电机组停机，非计划停运率达到233.8%。本节将对风电机组非计划停运情况进行多维度的统计分析。

 

　　一、按停运类型统计

 

　　按照风电机组非计划停运类型统计，其中因设备故障或缺陷直接导致停机的占54%;因处理设备缺陷临时停机的占46%。

 

　　二、按月度统计

 

　　按照时间统计，2013年度冀北电网并网风电机组非计划停运台次逐月的情况如图1所示，其中6月至9月由于有雷击导致线路跳闸造成的风电机组停运，所以非计划停运台次明显偏高。

 

　　三、按故障位置统计

 

　　按照故障位置情况统计，导致风电机组非计划停运的故障部位如图2所示，容易引发风电机组非计划停运的故障主要发生在变电站、汇集线路以及箱变处，其中汇集线路故障是首要原因，占风电机组非计划停运台次总数的64%。下文将针对不同的故障位置，通过统计分析，发掘故障高发的设备，并指出其故障原因。

 

　　(一)变电站设备故障

 

　　变电站设备故障主要包括变压器、电压或电流互感器(PT/CT)、通信设备故障等，其中，PT或CT故障造成的风电机组非计划停运台次较多，占总数的13.1%;变压器和通讯设备故障造成的风电机组非计划停运台次则相对较少，分别为3.5%和1.6%。

 

　　PT故障主要表现为35kV母线PT保险熔断，此外还有35kV母线PT断线、绕组烧毁、爆炸等。35kV母线PT高压熔断器熔断的原因主要有以下几种：铁磁谐振;低频饱和电流;PT绕组绝缘降低、短路故障或消谐器绝缘下降;PT高压端接地侧(X端)绝缘水平与消谐器不匹配等。

 

　　CT故障主要表现为主变高压侧开关CT油位偏高，此外还有主变高压侧开关CT端子箱烧毁等故障。主变高压侧开关CT油位高主要是由于设备安装过程中没有按照设备油位温度-曲线充油，造成在高温情况下设备油位偏高。另外设备运行中存在局部放电，造成油中气体超标，例如存在总烃超过注意值或乙炔超标的情况，需要进行临时停电处缺。

 

　　变压器故障主要为各类故障引起的变压器开关跳闸，及主变漏油等故障;通讯设备故障主要为通讯光缆磨损或断裂等。

 

　　(二)汇集线路故障

 

　　汇集线路从位置上可以分为35kV电缆、架空线路以及引流线到箱变三个部分，其中架空线路主要包括导线、避雷线、光纤通讯线、杆塔等设备。

 

　　汇集线路故障多发于大风季节、阵风天气，以及小气候区域，故障从本质上可以分为两类，分别为短路故障和断线故障。

 

　　1短路故障

 

　　汇集线路短路故障通常发生在架空线路以及35kV电缆处。

 

　　架空线路发生的短路故障主要为闪络，具体原因包括雷击、风偏、鸟害、覆冰等，其中雷击是造成风电机组非计划停运台次最多的一种，占总数的16%，占汇集线路故障的25%。

 

　　由于冀北地区风电场大多处于高等级雷害区，因此夏季雷击导致的风电机组非计划停运台次较多。根据2013年冀北风电的运行数据统计，绝大部分雷击跳闸是由于雷击35kV架空线路造成的风电机组线跳闸。架空线路雷击跳闸主要有以下两种类型：

 

　　(1)雷击于线路导线上，由直击雷过电压导致的跳闸;

 

　　(2)雷击于线路附近或杆塔上，在输电线上产生感应过电压导致的跳闸。

 

　　风电35kV汇集线路由于绝缘水平相对较低，容易造成直击雷或感应雷的危害;同时在汇集线路设计时仍按照一般的配电线路进行防雷设计，未充分考虑汇集线路位于空旷起伏的地形区域，雷害尤为严重的特点，使得汇集线路的防雷性能相对薄弱。架空线路雷击跳闸率偏高的根本原因主要为汇集线路避雷系统性能不良。首先在汇集线路设计阶段，对区域极端天气考虑不足，尤其是单杆、转角杆塔的导线排布及绝缘安全系数的选用不当，在空气湿度大幅增加后，极易发生雷击闪络接地跳闸。其次在生产运行中，避雷系统不能有效的发挥作用，例如，因接地模块性能老化、杆塔与接地网连接部位电阻过大、接地扁钢暗敷脱焊或虚焊等造成避雷器失效，在汇集线路遭受雷击时不能够迅速泄放雷电能量，导致单相闪络或相间闪络故障跳闸。最后，由于汇集线路避雷系统维护不及时等原因，使支柱绝缘子、避雷器严重污秽，导致爬电距离降低，雷击时易发生表面闪络接地跳闸。