風(fēng)電機(jī)組35 kV斷路器控制回路改造

李強(qiáng)強(qiáng)，劉宏全，常 強(qiáng)

(內(nèi)蒙古華電蒙東能源有限公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

0 引言

某風(fēng)電場SL3000型陸上風(fēng)電機(jī)組采用35 kV干式變壓器升壓，干式變壓器安裝于風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)，高壓側(cè)設(shè)置1組35 kV斷路器、1組35 kV負(fù)荷開關(guān)及接地刀閘、1組35 kV隔離開關(guān)及接地刀閘組成的開關(guān)柜，并安裝于機(jī)組二層平臺(tái)。

1 發(fā)現(xiàn)問題

在風(fēng)電機(jī)組的日常運(yùn)行檢修工作中，發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜存在以下幾個(gè)方面的問題。

(1) 每次倒閘操作均需要人員乘坐電梯至二層平臺(tái)，干式變壓器停電后導(dǎo)致電梯斷電，人員無法乘坐電梯下塔，且在下塔過程中人員無法采取任何防墜落措施。

(2) 35 kV斷路器無手動(dòng)電控分合閘按鈕，停送電操作必須面向成套開關(guān)柜采用手動(dòng)方式按下斷路器本體分合閘按鈕，當(dāng)人員突遇緊急情況時(shí)，無法快速作出響應(yīng)。

(3) 在操作過程中，一旦遇到塔基機(jī)組設(shè)備不安全事件或干式變壓器事故時(shí)，人員無法快速撤離至安全地帶。

(4) 存在無電控操作按鈕、無分合閘電氣指示信號(hào)、無故障指示等問題。

2 設(shè)備屬性

開關(guān)柜為某公司生產(chǎn)的Safe系列CV型，運(yùn)行設(shè)計(jì)壽命30年，額定電壓40.5 kV，額定頻率50 Hz，雷電沖擊耐受電壓185 kV，額定電流630 A，短路開斷電流20 kA，溫度等級(jí)-25 ℃。

開關(guān)柜由C模塊和V模塊組合而成，其中C模塊主要由氣吹結(jié)構(gòu)的雙工位負(fù)荷開關(guān)和雙操作軸的接地刀閘構(gòu)成；V模塊主要由真空斷路器(機(jī)械操作順序?yàn)镺—0.3 s—CO—3 min—CO)、隔離開關(guān)和接地刀閘構(gòu)成，開關(guān)柜電氣原理如圖1所示。上述所有帶電設(shè)備全部密封在充滿SF6氣體的IP67不銹鋼氣室內(nèi)，年泄漏率小于0.25 ‰。

圖1 CV型開關(guān)柜電氣原理

開關(guān)柜配備REF 610數(shù)字式饋線保護(hù)繼電器，二次操作電壓DC 24 V，配備三相熱過負(fù)荷保護(hù)(定時(shí)限或反時(shí)限過電流保護(hù)、定時(shí)限延時(shí)電流速斷保護(hù)）、零序電流速斷保護(hù)(定時(shí)限或反時(shí)限零序電流I段保護(hù)、零序電流I段保護(hù))、電流不平衡保護(hù)等，4個(gè)模擬量輸入、5個(gè)開關(guān)量輸入(DI1～DI5)、3個(gè)功率輸出接點(diǎn)(PO1雙極帶跳閘回路監(jiān)視、PO2和PO3）、5個(gè)信號(hào)輸出接點(diǎn)(SO1～SO5）及1個(gè)內(nèi)部故障自檢輸出接點(diǎn)(一常開一常閉)。

3 改造實(shí)施

為提高SL3000機(jī)組35 kV干式變壓器倒閘操作安全性，通過增加成套開關(guān)柜斷路器電控操作回路并設(shè)置在塔基的措施予以實(shí)現(xiàn)，總體方案要求是在塔基實(shí)現(xiàn)35 kV干式變壓器高壓側(cè)斷路器的分閘控制、合閘控制、故障指示、合閘指示及分閘指示。

(1) 方案一。通過7 m 10芯電纜將所需控制線纜和信號(hào)線纜接引至塔基，在機(jī)組TBC100塔基控制柜門板上開孔，增加35 kV斷路器分合閘操控功能及相應(yīng)的信號(hào)指示，分區(qū)布置分閘按鈕、合閘按鈕、故障指示燈、合閘指示燈、分閘指示燈。方案一涉及在機(jī)組控制柜內(nèi)布線、門板開孔等作業(yè)，工序繁瑣，且操作過程中如發(fā)生干式變壓器事故，無法保障人員安全撤離。

(2) 方案二。通過15 m 10芯電纜將所需控制線纜和信號(hào)線纜接引至塔基，制作手控操作盒，分區(qū)布置分閘按鈕、合閘按鈕、故障指示燈、合閘指示燈、分閘指示燈。方案二布置形式靈活，除實(shí)現(xiàn)要求的功能外，可在塔架外實(shí)現(xiàn)斷路器的控制和狀態(tài)監(jiān)視，可最大程度保證人員安全。

綜合以上考慮，最終選定方案二實(shí)施。

3.1 增加分、合閘操作控制

(1) 在X1.25和X1.55間接入紅色S2分閘按鈕開關(guān)(平頭、自復(fù)位、1常開輔助觸點(diǎn))，用于實(shí)現(xiàn)分閘操作功能。

(2) 在X1.24和X1.54間接入綠色S1合閘按鈕(平頭、自復(fù)位、1常開輔助觸點(diǎn))，用于實(shí)現(xiàn)合閘操作功能。

3.2 增加斷路器分、合閘狀態(tài)指示

(1) 將X1.17和X3.17間短接，接入分閘指示燈的正極電源；將X1.16和X3.18間短接，接入合閘指示燈的正極電源。

(2) X1.47接綠色H2分閘DC 24 V指示燈的正極端；X1.46接紅色H1合閘DC 24 V指示燈的正極端；綠色H2分閘指示燈和紅色H1合閘指示燈的負(fù)極端接至X2.33，用于實(shí)現(xiàn)斷路器分合閘狀態(tài)實(shí)時(shí)指示。

3.3 增加繼保裝置故障指示

在X2.46和X2.48間接入紅色H3保護(hù)裝置故障DC 24 V指示燈，用于監(jiān)測保護(hù)裝置內(nèi)部故障。

3.4 增加手控操作盒

通過1根15 m長的阻燃、柔性控制電纜(4×0.75 mm2，600 V)和1根信號(hào)電纜(6×0.75 mm2，400 V)將接線全部引至塔基，線纜穿于內(nèi)徑為23 mm的黑色、阻燃塑料波紋管內(nèi)，且兩端配直插接頭，并通過內(nèi)徑25 mm帶3M背膠固定扣將其固定于風(fēng)電機(jī)組塔架內(nèi)壁。

手控操作盒分為兩大區(qū)，即操控區(qū)和指示區(qū)。操控區(qū)包括分閘按鈕和合閘按鈕；指示區(qū)包括故障指示、分閘指示和合閘指示。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際檢驗(yàn)，手控操作盒可監(jiān)測到保護(hù)裝置的狀態(tài)，分閘控制、合閘控制可正常操作，斷路器的分、合閘狀態(tài)亦能準(zhǔn)確指示，可應(yīng)用于實(shí)際工作。

檢修人員應(yīng)日常巡視檢查保護(hù)裝置是否正常，其紅色指示燈滅說明正常，如遇紅燈亮說明保護(hù)裝置故障，應(yīng)及時(shí)檢查處理，以免保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)；分閘操作前，檢查確認(rèn)紅色保護(hù)裝置故障指示燈滅、紅色合閘指示燈亮；合閘操作前，檢查確認(rèn)紅色保護(hù)裝置故障指示燈滅、綠色分閘指示燈亮。

4 應(yīng)用效果

(1) 實(shí)現(xiàn)了斷路器遠(yuǎn)距離的工作狀況監(jiān)控，準(zhǔn)確指示設(shè)備的狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)了對設(shè)備的遠(yuǎn)距離倒閘操作，不但間接簡化了操作流程，大幅提高了倒閘操作效率，倒閘操作安全性也得到有效保障，確保了工作全過程的人身安全。

(2) 每次停、送電操作大約縮短2 h，按照批復(fù)電價(jià)0.521 6元/kWh計(jì)算，在機(jī)組滿負(fù)荷情況下，單臺(tái)機(jī)組每次操作節(jié)省的時(shí)間可減少上網(wǎng)電費(fèi)損失約0.31萬元。

5 結(jié)束語

針對實(shí)際生產(chǎn)過程中遇到的安全問題，開發(fā)設(shè)計(jì)出了SL3000型陸上風(fēng)電機(jī)組35 kV開關(guān)柜手控操作盒，并在2臺(tái)蒙東區(qū)域示范性SL3000型陸上風(fēng)電機(jī)組上推廣使用，實(shí)現(xiàn)了斷路器的遠(yuǎn)距離分閘、合閘操作以及對斷路器的狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視，下一步該手控操作盒將推廣應(yīng)用至行業(yè)同類型風(fēng)電機(jī)組。