2013年冀北电网并网运行风电机组非计划停运统计分析(图表)

　　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。
　　根据2013 年冀北风电的运行数据，除雷击跳闸外，架空线路其他常见短路故障原因包括：
　　（1）鸟害造成线路瞬时接地或相间短路；
　　（2）风偏造成线路对木或铁塔放电；
　　（3）由于大风等原因造成各类异物搭接在线路上导致短路故障。
　　35kV 电缆也是短路故障高发的位置，电缆及电缆头故障造成风电机组非计划停运台次占总数的13.1% 。主要原因为电缆头松动、破损、破裂、放电、击穿或烧断。电缆头故障率约占电缆线路故障的90% 。电缆头的接触电阻、过负荷等因素是引起温度过高，造成绝缘老化或烧毁的主要原因。