2013年冀北電網(wǎng)并網(wǎng)運行風電機組非計劃停運統(tǒng)計分析(圖表)

　　按照故障位置情況統(tǒng)計，導致風電機組非計劃停運的故障部位如圖2 所示，容易引發(fā)風電機組非計劃停運的故障主要發(fā)生在變電站、匯集線路以及箱變處，其中匯集線路故障是首要原因，占風電機組非計劃停運臺次總數(shù)的64% 。下文將針對不同的故障位置，通過統(tǒng)計分析，發(fā)掘故障高發(fā)的設備，并指出其故障原因。
　　（一）變電站設備故障
　　變電站設備故障主要包括變壓器、電壓或電流互感器（PT/CT）、通信設備故障等，其中，PT 或CT 故障造成的風電機組非計劃停運臺次較多，占總數(shù)的13.1% ；變壓器和通訊設備故障造成的風電機組非計劃停運臺次則相對較少，分別為3.5% 和1.6% 。
　　PT 故障主要表現(xiàn)為35kV 母線PT 保險熔斷，此外還有35kV 母線PT 斷線、繞組燒毀、爆炸等。35kV 母線PT 高壓熔斷器熔斷的原因主要有以下幾種：鐵磁諧振；低頻飽和電流；PT 繞組絕緣降低、短路故障或消諧器絕緣下降；PT 高壓端接地側（X 端）絕緣水平與消諧器不匹配等。
　　CT 故障主要表現(xiàn)為主變高壓側開關CT 油位偏高，此外還有主變高壓側開關CT 端子箱燒毀等故障。主變高壓側開關CT 油位高主要是由于設備安裝過程中沒有按照設備油位溫度－曲線充油，造成在高溫情況下設備油位偏高。另外設備運行中存在局部放電，造成油中氣體超標，例如存在總烴超過注意值或乙炔超標的情況，需要進行臨時停電處缺。
　　變壓器故障主要為各類故障引起的變壓器開關跳閘，及主變漏油等故障；通訊設備故障主要為通訊光纜磨損或斷裂等。
　　（二）匯集線路故障
　　匯集線路從位置上可以分為35kV 電纜、架空線路以及引流線到箱變?nèi)齻€部分，其中架空線路主要包括導線、避雷線、光纖通訊線、桿塔等設備。
　　匯集線路故障多發(fā)于大風季節(jié)、陣風天氣，以及小氣候區(qū)域，故障從本質(zhì)上可以分為兩類，分別為短路故障和斷線故障。
　　1 短路故障
　　匯集線路短路故障通常發(fā)生在架空線路以及35kV 電纜處。
　　架空線路發(fā)生的短路故障主要為閃絡，具體原因包括雷擊、風偏、鳥害、覆冰等，其中雷擊是造成風電機組非計劃停運臺次最多的一種，占總數(shù)的16% ，占匯集線路故障的25% 。
　　由于冀北地區(qū)風電場大多處于高等級雷害區(qū)，因此夏季雷擊導致的風電機組非計劃停運臺次較多。根據(jù)2013 年冀北風電的運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，絕大部分雷擊跳閘是由于雷擊35kV 架空線路造成的風電機組線跳閘。架空線路雷擊跳閘主要有以下兩種類型：
　　（1）雷擊于線路導線上，由直擊雷過電壓導致的跳閘；
　　（2）雷擊于線路附近或桿塔上，在輸電線上產(chǎn)生感應過電壓導致的跳閘。
　　風電35kV 匯集線路由于絕緣水平相對較低，容易造成直擊雷或感應雷的危害；同時在匯集線路設計時仍按照一般的配電線路進行防雷設計，未充分考慮匯集線路位于空曠起伏的地形區(qū)域，雷害尤為嚴重的特點，使得匯集線路的防雷性能相對薄弱。架空線路雷擊跳閘率偏高的根本原因主要為匯集線路避雷系統(tǒng)性能不良。首先在匯集線路設計階段，對區(qū)域極端天氣考慮不足，尤其是單桿、轉角桿塔的導線排布及絕緣安全系數(shù)的選用不當，在空氣濕度大幅增加后，極易發(fā)生雷擊閃絡接地跳閘。其次在生產(chǎn)運行中，避雷系統(tǒng)不能有效的發(fā)揮作用，例如，因接地模塊性能老化、桿塔與接地網(wǎng)連接部位電阻過大、接地扁鋼暗敷脫焊或虛焊等造成避雷器失效，在匯集線路遭受雷擊時不能夠迅速泄放雷電能量，導致單相閃絡或相間閃絡故障跳閘。最后，由于匯集線路避雷系統(tǒng)維護不及時等原因，使支柱絕緣子、避雷器嚴重污穢，導致爬電距離降低，雷擊時易發(fā)生表面閃絡接地跳閘。
　　根據(jù)2013 年冀北風電的運行數(shù)據(jù)，除雷擊跳閘外，架空線路其他常見短路故障原因包括：
　　（1）鳥害造成線路瞬時接地或相間短路；
　　（2）風偏造成線路對木或鐵塔放電；
　　（3）由于大風等原因造成各類異物搭接在線路上導致短路故障。
　　35kV 電纜也是短路故障高發(fā)的位置，電纜及電纜頭故障造成風電機組非計劃停運臺次占總數(shù)的13.1% 。主要原因為電纜頭松動、破損、破裂、放電、擊穿或燒斷。電纜頭故障率約占電纜線路故障的90% 。電纜頭的接觸電阻、過負荷等因素是引起溫度過高，造成絕緣老化或燒毀的主要原因。