臺風期間全廠停電保風機安全方法探討

謝根福

(五凌電力有限公司新能源分公司，湖南 長沙 410000)

陽西風電場位于廣東省陽西縣海邊，裝機容量89.75 MW，安裝88臺風機，其中V80/2000 kW風機13臺，V52/850 kW風機75臺，35 kV龍高山1號線帶13臺V80/2000 kW風機，2號線帶17臺V52/850 kW風機，3號線帶20臺V52/850 kW風機，4號線帶18臺V52/850 kW風機，5號線帶7臺V52/850 kW風機，6號線帶13臺V52/850 kW風機。2011年8月8日全部風機并網發電。

陽西風電場受臺風影響非常大，如果110 kV送出線路突然跳閘，導致35 kV集電線路失電，風電機組葉片來不及收槳，臺風對風機葉片將造成致命損壞。2013年9月臺風“天兔”來襲，給廣東造成了很大的經濟損失，對于風電場造成的損失也非常之大，其中汕頭某風電場25臺風機，因為110 kV送出線路突然跳閘，導致35 kV集電線路失電，風機葉片來不及收槳，風電場應急準備不充分，最后造成20臺風機葉片斷裂，給風電場造成無法挽回的經濟損失。表1為2010—2019年臺風統計。

如果在風電場全廠停電時能夠立即啟動柴油發電機給風機反送電，對風機進行變槳和偏航，那么風機就會安全停運而不會造成損壞。

表1 2010—2019年臺風統計

本文對柴油發電機反送電保風機安全的可行性進行詳細分析，并通過實踐檢驗切實可行。以下文中主變壓器簡稱主變，站用變壓器簡稱為站用變。

1 全廠停電風機臨時供電系統

為確保臺風期間因全廠停電，風機不能及時收槳和偏航對準主風向，防止臺風對風機造成損壞事故發生，討論解決風機臨時供電問題。

臺風期間陽西風電場變電站全站失電，風機電源采用站內配置的1臺800 kW柴油發電機作為備用電源(圖1)，經2號站用變升壓至35 kV后送至風機箱變，給風機提供偏航及變漿所需的輔助動力電源及控制系統電源，及時對風機進行變槳和偏航對準主風向，防止設備損壞事故的發生。

圖1 陽西風電場柴油發電機供電系統

2 臺風期間運行方式

a.全場所有風機全部停運。

b.110 kV龍壩線運行正常。

c.110 kV 1、2號主變運行正常。

d.35 kV Ⅰ、Ⅱ段母線運行正常，母聯斷路器300在熱備用狀態。

e.35 kV龍高山1-6號線斷路器運行正常。

f.1號站用變運行正常，帶廠用電。

g.2號站用變熱備用狀態。

3 全廠停電供電方案

在110 kV龍壩線故障失壓全廠停電后，進行以下操作。

a.將1、2號主變轉冷備用。

b.拉開35 kV龍高山1-6號線斷路器311、312、313、321、322、323。

c.將1、2號電容器轉冷備用。

d.將1號站用變高、低壓側斷路器3Z1、401轉冷備用。

e.檢查2號站用變高、低壓側斷路器3Z2、402確在熱備用狀態。

f.檢查柴油發電機出口斷路器403在運行狀態，啟動柴油發電機運行正常，電壓398 V，檢查柴油發電機出口斷路器4C1自動合閘正常。

注意相關設備參數：柴油發電機800 kW；2號站用變壓器630 kVA；風機箱變V52風機900 kVA。按照V52單臺風機偏航所需最低用電負荷功率25.2 kW算，35 kV龍高山3號線風機最多，為20臺風機，所需功率：20×25.2=504 kW(800 kW柴油發電機功率足夠)。

4 風機監控

V52/850風機采用輔助設備如下。

a.2臺偏航電機，每臺2.2 kW，共4.4 kW。

b.1臺液壓泵電機，4 kW。

c.控制系統及其他1套，3 kW。

d.風機運行有3種模式：“發電”狀態、“等待發電”狀態、“暫停”狀態。廠用電全停柴油發電供電期間風機監控采用 “等待發電”狀態。

由于采用的是臨時供電方式，在將要受到臺風影響時或臺風期間系統失電情況下，風機才能投入臨時電源。風機采用“等待發電”狀態的運行方式，為了防止風機在臺風吹襲期間，機艙的擺動導致振動保護動作(風機設備損壞)，須遠方將風機運行方式轉為“暫停”狀態，需要臨時退出振動保護。此時風機只需要滿足偏航系統、液壓系統和監控系統的正常工作狀態即可，同時關閉其他控制系統，如加熱、冷卻、濾油系統等，以便降低使用功率，提高供電的可靠性。

5 風機送電具體操作步驟

a.退出35 kV 2號站用變高壓側斷路器3Z2開關柜保護“高跳低”壓板。

b.合上2號站用變低壓側斷路器402，對2號站用變充電正常。

c.合上2號站用變高壓側斷路器3Z2以后，對35 kV Ⅱ段母線供電正常。

d.合上35 kVⅠ、Ⅱ段母線聯絡斷路器300，向35 kVⅠ段母線供電正常。

e.合上35 kV龍高山5號線斷路器322。

f.檢查35 kV龍高山5號線69-75號風機帶電正常。

g.對35 kV龍高山5號線風機進行偏航操作。69號風機09:28 偏航開始，09:30偏航結束；70號風機09:30偏航開始，09:33偏航結束；71號風機09:32偏航開始，09:34偏航結束。

h.操作完畢，記錄相應參數。

①風機電壓三相電壓

69號風機：A相電壓386 V，B相電壓392 V，C相電壓387 V；70號風機：A相電壓386 V，B相電壓392 V，C相電壓386 V；71號風機：A相電壓385 V，B相電壓391 V，C相電壓386 V。

②柴油發電機數據

負荷309 kW；電流：A相420 A，B相510 A，C相500 A；相電壓：A相228 V，B相230 V，C相226 V；線電壓：A相396 V，B相394 V，C相392 V。

③35 kV龍高山5號線線路及所有風機通信正常，風機偏航系統、液壓系統和監控系統可正常工作。

對35 kV龍高山5號線其他風機進行偏航操作，5號線7臺風機偏航操作于09:40結束，每臺風機偏航時間在2 min左右。

i.拉開35 kV龍高山5號線斷路器322。

j.合上35 kV龍高山6號線斷路器323。

k.檢查35 kV龍高山6號線76-88號風機帶電正常。

l.對35 kV龍高山6號線風機進行偏航操作。

76號風機09:45 偏航開始，09:47偏航結束；77號風機09:47偏航開始，09:49偏航結束；78號風機09:47偏航開始，09:48偏航結束。

m.操作完畢，記錄相應參數。

①風機電壓三相電壓

76號風機：A相電壓385 V，B相電壓390 V，C相電壓386 V；77號風機：A相電壓384 V，B相電壓390 V，C相電壓383 V；78號風機：A相電壓385 V，B相電壓390 V，C相電壓385 V。

②柴油發電機數據

負荷429 kW；電流：A相509 A，B相688 A，C相576 A；相電壓：A相227 V，B相228 V，C相225 V；線電壓：A相394 V，B相393 V，C相391 V。

③35 kV龍高山6號線線路及所有風機通信正常，風機偏航系統、液壓系統和監控系統可正常工作。

對35 kV龍高山6號線其他風機進行偏航操作。6號線13臺風機偏航操作于10:10結束，每臺風機偏航時間在2 min左右。

n.拉開35 kV龍高山6號線323斷路器。

o.合上35 kV龍高山4號線321斷路器。

p.檢查35 kV龍高山4號線51-68號風機帶電正常。

q.對35 kV龍高山4號線風機進行偏航操作。

51號風機10:17 偏航開始，10:18偏航結束；52號風機 10:17偏航開始，10:19偏航結束；53號風機10:19偏航開始，10:22偏航結束。

r.操作完畢，記錄相應參數。

①風機電壓三相電壓

51號風機：A相電壓386 V，B相電壓392 V，C相電壓388 V；52號風機：A相電壓385 V，B相電壓391 V，C相電壓385 V；53號風機：A相電壓387 V，B相電壓393 V，C相電壓386 V。

②柴油發電機數據

負荷594 kW；電流：A相779 A，B相857 A，C相849 A；相電壓：A相226 V，B相227 V，C相225 V；線電壓：A相393 V，B相393 V，C相390 V。

③35 kV龍高山4號線線路及所有風機通信正常，風機偏航系統、液壓系統和監控系統可正常工作。

對35 kV龍高山4號線其他風機進行偏航操作。4號線18臺風機偏航操作于10:55結束，每臺風機偏航時間在2 min左右。

s.根據相同方法對35 kV龍高山3號、2號、1號線線路充電正常，風機偏航系統、液壓系統和監控系統可正常工作，對1-50號風機進行偏航操作。

t. 14:16，全場所有風機全部偏航操作完畢。

u.檢查2號站用變、柴油發電機運行正常。

6 柴油發電機注意事項

6.1 啟動前的準備

a.檢查柴油發電機各部分是否正常，各附件是否可靠，并排除不正常的現象。

b.檢查蓄電池充電是否充足。

c.檢查絕緣，接地情況及各斷路器。

d.當柴油機未開動之前，控制屏各斷路器應保持在正常位置。

6.2 柴油發電機運行操作規程

a.加滿水箱冷卻水，檢查油箱油位是否正常。

b.查看電瓶電源連接良好，正負極應正確安裝，裝接應牢固。

c.儲油箱進油閥在打開位置，檢查燃油是否充足，進油管有無滲漏。

d.切換電壓轉換開關，檢查三相電壓是否平衡。

e.將電鑰匙撥至“手動”位置，然后按操作面板上“啟動”按鈕，延時10 s后柴油機運轉。

f.柴油機轉速在1500 r/min位置運轉，控制屏頻率表頻率為50 Hz，觀察油溫、水溫達到正常位置時。

6.3 柴油發電機停運操作

a.按操作面板上“停止”按鈕。

b.將空氣斷路器分閘。

c.將電鑰匙撥至OFF位置。

6.4 注意事項

a.柴油發電機必須至少為1級自動化的柴油發電機[1]。

b.機組的帶電體、旋轉部件、擺動部件、發熱表面、有可能逸出腐蝕性流體和氣體的部位，應有防護技術措施，以防人員意外觸及或受飛甩物的傷害，造成事故[2]。

c.對手動啟動裝置應能為操作人員提供的啟動保護按GB/T 2820.8中6.3.3的規定[3]。

d.柴油發電機頻率必須為50 Hz，功率因數為0.8(滯后)的三相機組[4]。

e.特殊巡視:在氣候劇烈變化、自然災害、外力影響和其他特殊情況時，對運行中的風電機組運行情況進行檢查，及時發現設備異常現象和危及機組安全運行的情況[5]。

f.變壓器除應進行GB1094.11[6]和GB1094.16[7]所規定的試驗項目以外,變壓器出廠前應對其進行絕緣電阻測量，并提供絕緣電阻實測值(包括測量時的溫度及相對濕度)，試驗方法按JB/T 501的規定[8]。

g.因受2號站用變容量限制，只能對35 kV龍高山1-6號線逐條進行送電，并密切關注2號站用變繞組溫度在正常范圍之內。若發現繞組溫度上升幅度快且高，應立即拉開線路饋線斷路器。

h.若在對2號站用變及風機箱變充電時發電機過負荷或電壓波動較大超出規定范圍時，應立即拉開2號站用變高壓側斷路器3Z2，并檢查柴油發電機是否正常工作。

7 結語

2012年9月臺風期間，陽西風電場110 kV送出線路龍壩甲乙線“T”接點脫落線路失壓，啟動柴油發電機，通過400 V母線、2號站用變給35 kV母線反送電，最后依次對35 kV集電線路送電，對風機進行變槳和偏航，避免了風機無法變槳和無法偏航導致風機倒塌事故的發生，挽回了重大損失。也充分證明了在臺風期間110 kV送出線路失壓全廠停電時，通過柴油發電機對35 kV集電線路反送電，風機進行偏航操作，能夠有效防止突然失電風機來不及順槳而導致風機超速、葉片斷裂事故發生。