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系列风电机组事故分析及防范措施(四)——机组改造带来的问题和安全隐患

北极星风力发电网  来源:《风能》  作者:王明军 江旭  2017/2/13 13:51:39  我要投稿  

北极星风力发电网讯:风电机组的整机质量及性能与机组部件有关,也与现场管理和质量控制有关。在机组生产时,生产的各道工序如不严格把关可能会出现产品质量问题。对风电场机组改造时,如果设计方案考虑不够全面,或现场施工人员责任心不强,则更可能造成质量问题,使机组性能变差,故障几率增加,甚至还可能因机组改造而带来安全隐患,最终导致机组烧毁、倒塌等重大事故。本文将分析近期发生的一例因改造而引发的机组烧毁事故。

相关新闻:系列风电机组事故分析及防范措施(三)——部件质量所引发的事故

某风电场机组烧毁事故

一、事故简介

2016 年5 月,内蒙古某风电场发生了一起机组烧毁事故。该风电场于2006 年开始吊装兴建,于2007 年10 月,该风电场的33 台双馈1.5MW 风电机组全部投运并进入质保服务期,按照合同约定质保期为两年,应在2009 年年底全部出保。在2011 年,该风电场实施了主控和变频器的低电压穿越改造,2015 年5 月至7 月,又再次实施了变频器定子接触器改造。

事发时,主控报“变频器错误”停机,停机过后又报了一次“变频器错误”。在事故发生过程中,箱变低压侧断路器自动跳闸,最终机舱、轮毂、叶片等全部烧毁。事后勘察,塔筒内电缆未见电气打火及其他异常;轮毂也未找到起火的可能;变频器的断路器和定子接触器均处于断开状态,变频器功率模块和低电压穿越部分等未见异常和烧毁;箱变及箱变到变频器接线电缆也未见短路、打火及其他异常。

如图1 所示,事故机组发电机定子接线箱的右侧,与发电机定子接线相对应的三相接线铜排的右侧被击穿,出现了3 个孔。如图2 所示,发电机定子接线盒内部三相的接线电缆烧毁严重,3 相12 根其中有7 根电缆已经断裂,定子接线箱内部有烧熔物。

二、主控信息及事故简要分析

事发前一天,事故机组报“变频器错误”停机,其后手动停机。事发当天17 点54 分42 秒,手动复位后;17 点59 分44 秒,主控报“变频器错误”;18 点09 分47 秒,“变频器错误”自动复位,启机,在18 点14 分49 秒再次报“变频器错误”停机;在18 点19 分17 秒,主控报“机舱温度偏高”(主控设定的参数值为50℃);18 点20 分01 秒,机组又报“变频器电网错误”;18 点20 分02 秒,报“变频器断路器断开”;18 点20 分06 秒,“机舱温度过高”(主控设置的参数值为55℃)。

主控在17 点59 分44 秒、18 点14 分49 秒和18 点20分01 秒,分别报过三次“变频器错误”,其对应的变频器信息为:17 点59 分44 秒,变频器报“机侧启动转子三相电流瞬时值过流”,并在励磁后因存在故障机组不能励磁并网;18 点14 分49 秒,变频器报“chopper 开通超时”,即:变频器网侧报故障,在此之前,机组处于正常并网状态;18点20 分01 秒,变频器报“15V 电源故障”,在1 秒之后,即:18 点20 分02 秒,变频器断路器断开。

由主控和事故勘察得到的信息可知:

第一,在报故障的次数和时间间隔上,主控所报的三次 “变频器错误”与变频器内的记录能完全对应。由此说明,主控所报相关信息是可信的。

第二,在18 点14 分49 秒,主控报“变频器错误”停机;但变频器断路器未断开,直至18 点20 分02 秒,主控报“变频器断路器断开”时才断开。

第三,由箱变低压侧断路器自动跳闸,以及发电机定子接线箱和箱内的电缆烧毁状况可知:发电机定子三相在接线箱处拉弧、打火,应是在变频器断路器和定子接触器均未断开时产生的。

第四,在机组定子接线箱严重打火、过流时,变频器的断路器和定子接触器未能断开,过流严重以至于箱变过流跳闸。

第五,机舱内着火问题:从故障信息看,18 点09 分47 秒“变频器错误”自动复位启机,到18 点14 分49 秒主控报“变频器错误”停机。现场勘察发现变频器功率模块和低电压穿越部分均未损坏或烧毁,说明在主控停机后,或停机后机组转速还很高时,定子接触器断开,变频器脱网。

在18 点14 分49 秒机组停机,其后不到5 分钟,主控报“机舱温度偏高(18 点19 分17 秒)”,又经历49 秒,“机舱温度过高(18 点20 分06 秒)”,其间温度升高5℃。由以上信息可知,在机组停机后,机舱温度不断升高。在变频器脱网后,定子接线箱不再拉弧、打火时,机舱温度还在不断上升,并且温度的上升速度较快,说明停机过后机舱已有明火产生,起火的时间应在机组停机之前,或停机之后不久产生。

三、事故分析解读出的安全隐患和疑问

机组改造后留下与本次事故相关的缺陷有:

第一,在定子接触器改造时,仅是通过变频器内部改线实现对定子接触器的控制,定子接触器改造厂家没有要求低电压穿越改造厂家修改变频器的控制程序,增加相应的定子接触器控制板件及控制电路。两个改造厂家之间未进行任何沟通和协调。

第二,对于保护措施完善的变频器来讲,当机组并网后,只要定子、转子电缆对地或相间出现较小电流的拉弧、打火,变频器就会迅速脱网,且变频器的断路器和定子接触器都会断开。因此,在正常情况下,定子、转子回路出现短路,通常很难成为起火点。而事故机组的变频器,在发电机定子回路出现严重打火、过流时,变频器的断路器和定子接触器没有及时断开,因其短路、打火还造成了箱变低压侧断路器跳闸,可见事发时发热消耗的功率很大。

第三,一般情况下,当变频器并网后,如果是因变频器报故障停机,那么变频器的断路器应迅速断开。然而,在18 点14 分49 秒变频器报“chopper 开通超时”时,事故机组的断路器并没有断开,而是18 点20 分01 秒再次报“变频器故障”后,到18 点20 分02 秒,变频器断路器才得以断开。这也说明变频器的控制程序和保护措施不够完善,或事故机组变频器存在某种缺陷和安全隐患。

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