某风电场35KV线路跳闸故障分析.docxVIP

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某风电场35KV线路跳闸故障分析

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关键词：箱变风机断路器短路故障熔断器

一、故障现象

2021年09月10日15:40，某风电场集控室综自报警“35kV宁新02线352过流I段动作”、“线路保护启动”、故障录波器启动等，35kV宁新02线352断路器跳闸，#24风机报“变流器网侧断路器跳闸”、“电网掉电”等故障信号，风机监控显示#24机组通讯中断，当时现场平均风速2.3m/s，机组负荷0kW。运维人员立即开展35kV宁新02线线路巡视。

二、故障处理经过

09月10日运维人员现场检查#24箱变外观无异常，高压熔断器A、B相熔断，低压侧断路器在“分”位，终端杆三相跌落保险未熔断，抽取变压器油样未见异常，9月10日23:00对该箱变做绕组绝缘电阻、绕组直流电阻等高压预防性试验，发现高压侧绕组直流电阻不平衡系数达74%，超出规程要求，实验数据为高压侧绕组直流电阻阻值：AB:19.21Ω、BC:9.659Ω、AC:9.671Ω。

09月11日对#24风机进行检查，发现风机变频器网侧母排A、B相有弧光短路现象，电网防雷熔断器Q3、辅电保护熔断器Q4保险正常但电气连结线损毁（见图1），690vAC辅电保护熔断器Q5三相保险熔断（见图2），附近柜门背面有大面积积炭（见图3），并网断路器触头有拉弧痕迹（见图4），导电轨、发电机、IGBT等其他未见异常。

图1（风机电网防雷熔断器Q3）图2（风机辅电保护熔断器Q4）

图3（风机690vAC辅电保护熔断器Q5）图4（风机断路器灼烧放电痕迹）

三、故障原因分析

1）动作过程分析

参照2021年09月10日变电站对时柜GPS时间，校对风机监控#24风机报警时间，分析如下：

15:40:01东气风机监控系统#29风机报“变流器网侧断路器跳闸”，15:40:02报“电网掉电”等故障，机组停机；

15:40:00.08435kv故障录波器突变量启动，35kV宁新02线A相、B相电流畸变、零序电流增大，B相电流最大有效值达到1587A（线路正常运行时三相电流均值在23A-25A之间，见图5）；

15:40:01.06435kV宁新02线线路保护启动，瞬时故障电流最高达3.261A（维持约25ms），装置过流II段整定值1.08A（CT变比500:1，延时0.2S），线路所带其余12台风机失电停机；

15:40:01.089综自报警“35kV宁新02线352过流I段动作”等。

以GPS时间为基准进行分析，2021年09月10日15:40:01#24风机运行期间风机辅电保护熔断器Q4电气连结线端子发生短路现象，短路弧光导致风机电网防雷熔断器Q3电气连结线损毁，风机690vAC辅电保护熔断器Q5三相熔断，网侧母排A、B相弧光短路，直至并网断路器速断过流动作脱扣跳闸。机组电控等相应系统执行故障停机逻辑。故障时29#风机并网断路器瞬时速断（Ii4*In=10000A，无延时）、风机故障停机保护均正确动作，机组可靠停机。

结合箱变故障现象分析，风机网侧发生短路故障期间，#24箱变形成穿越性短路电磁链路。#24风机并网断路器跳闸后，箱变内部高压侧又发生内部短路故障，变电站综自#1主变、宁新03线线路保护、故障录波器相继启动。

从故障时序看，风机网侧发生短路，箱变形成穿越性短路电磁链路，进一步发展为箱变内部短路故障。

2）#24箱变故障分析

综上，#29风机侧定子侧导电轨发生短路后，箱变形成穿越性短路电磁链路，直至风机并网断路器跳闸，箱变低压侧断路器跳闸。

经参考相关文献，当变压器在运行中出现各种短路故障电流的冲击时，特别是出口短路和近区短路对变压器的危害最大，变压器绕组将承受巨大的、不均匀的轴向和径向电动应力作用。当绕组内部机械结构存在薄弱环节，必然会产生绕组变形现象，包括轴向、径向尺寸变化，器身位移，匝间短路及绕组扭曲、鼓包等。变压器绕组变形后继续运行中由于绕组变形，引起变压器的绝缘材料损伤或者绝缘距离发生改变，导致绝缘强度下降，最终可能导致绝缘击穿，进一步发展为箱变内部短路故障。

经上分析，#24风机箱变受到短路电流冲击后，箱变高压绕组发生变形，后绕组绝缘薄弱点又发生放电，导致相间、匝间或层间绕组短路，箱变内高压侧熔断器A、B相熔断，风机失电，35kV宁新02线线路保护启动，352断路器跳闸。

四、故障分析初步结论

设备故障原因：

24#风机网侧辅电保护熔断器Q4电气连结线端子出现绝缘薄弱点，运行中发生相间短路，致使网侧母排A、B相弧光短路；箱变形成穿越性短路电磁链路，经受短路电流冲击发生绕组形变，进一步发展为箱变内部短路故障。

存在的其他问题：

1、从#29风机历史运行情况可以看出该机在2020年至202