高原风电场防雷接地经验交流

1、,华能新能源股份有限公司云南分公司,高原风电场防雷接地经验交流,Report by 生产部经理,叶林,概 要,1,雷 击 故 障 案 例,2,风 电 场 防 雷 系 统,3,目 录,高原风电场防雷接地经验,结 语,4,华能新能源股份有限公司云南分公司,概 要,高原风电场防雷接地经验,雷电 是一种强烈的大气长距离放电现象， 它能够直接或间接地对地面诸多设施造成灾害。,华能新能源股份有限公司云南分公司,概 要,高原风电场防雷接地经验,高原风电场 风电机组多位于高山山脊等旷野地带，且所处地区多为高雷暴地区，作为典型的高结构体，机组遭受雷击的概率比较大。,华能新能源股份有限公司云南分公司,概 要,“风

2、花雪月”的大理,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司现有两个下属高原风电场 大风坝风电场 马鞍山风电场 先后于2008年和2010年建成投运,华能新能源股份有限公司云南分公司,概 要,中国第一个投入商业运行的高原风电场,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,大风坝风电场,概 要,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,目前云南省建成投产规模最大的风电场,马鞍山风电场,概 要,初步统计,马鞍山风电场累计发生较大雷击故障7台次，风机累计受累停机时间超过1000个小时，损失电量近10万千瓦时，直接经济损失近30万元。,大风坝风电场累计发生较大

3、雷击故障15台次，风机累计受累停机时间超过2000个小时，损失电量超过20万千瓦时，直接经济损失近60万元。,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,概 要,高原风电场防雷接地经验,防雷接地工作,是高原风电场长期安全稳定运行的重要保障， 也是高原风电场建设过程中必须面对和思考的一个难题。,结合两年多来风电场运行实践、防雷接地改造以及发生雷击故障的情况，我们将自己对构建高原风电场防雷接地体系的一些经验和做法向大家进行汇报介绍。,通过抛砖引玉，为风电场不断完善和发展防雷接地体系、减少雷击故障损失，提供一些思路和方法。,华能新能源股份有限公司云南分公司,概 要,高原风电场防雷接地经

4、验,华能新能源股份有限公司云南分公司,风电场的防雷接地体系按区域和设备的不同可以划分：,概 要,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,因为雷电放电具有明显的随机性和强大的破坏力,构建高原风电场防雷接地体系的核心思想,不是避免设备遭受雷击， 而是通过采取合理有效的防雷措施，将风电场受到雷电灾害的损失降到最小， 在雷击故障发生后，可以用最方便快速的措施进行处理，尽快恢复风电场的正常运行,重点关注风电场中设备绝缘水平较低、容易发生设备故障，且现场更换维修困难的风力发电机组和厢式变压器,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,大风坝风电场“9.10”

5、雷击故障,2010年9月10日21时28分和21时36分大风坝风电场35kV回线及35kV回线分别遭受雷击，造成15#、19#、23#、27#、31#、38#六台风机停运。,故障现象：风机监控系统报缺相故障停机，15#、23#、27#风机可以远程恢复并网运行，19#、31#、38#风机远程恢复失败。 2010年9月10日21时28分48秒15#风机报缺相故障停机，21点50分15#风机远程恢复并网运行。2010年9月10日21时28分48秒19#、23#、27#、31#、38#风机报缺相故障停机，21点50分23#、27#风机远程恢复并网运行，19#、31#、38#远程恢复失败。 由于夜间雷雨

6、天气影响，未对所停机组进行检查。,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,大风坝风电场“9.10”雷击故障,故障处理：,1、查阅升压站故障录波装置内录波波形，查看线路开关处雷击计数器变化情况。 2010年9月10日21时28分48秒462毫秒35kV回线故障波形显示，回线故障电流约为额定电流值的1.5倍，线路B、C相避雷器计数器均动作1次。2010年9月10日21时28分48秒464毫秒35kV 回线故障波形显示，回线故障电流约为额定电流2.8倍。2010年9月10日21时36分21秒54毫秒35kV回线故障波形显示，回线雷击电流约为额定电流7.6倍，线路B相避

7、雷器计数器动作1次。,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,大风坝风电场“9.10”雷击故障,故障处理：,2、现场检查。查看跌落保险，箱变设备外观检查，箱变绝缘油外观检查，风机控制柜内设备外观检查。 19#、31#风机箱变高压侧跌落保险A、B、C三相熔丝均烧断；低压侧箱变门变形弹出；箱变低压室包括低压侧断路器、连接铜排、干式变压器、避雷器等设备全部烧毁；31#箱变高压熔断器A相熔断。31#风机振动检测模块、软切入模块等多个元件损坏。38#风机箱变高压侧跌落保险A、B两相熔丝烧断，其余外观正常。,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分

8、公司,大风坝风电场“9.10”雷击故障,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,大风坝风电场“9.10”雷击故障,故障处理：,3、现场试验。用万用表测量箱变高压侧熔管通断、检查低压侧设备绝缘及接线情况。用直阻测试仪测量箱变高低压绕组直阻情况。用绝缘测试仪做高压电缆等绝缘测试。箱变绝缘油送检。 19#、31#、38#箱变高低压绕组直阻测试正常，高压电缆绝缘正常。,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,大风坝风电场“9.10”雷击故障,故障处理：,4、事故原因分析，采取处理措施，恢复风机正常运行。 分析19#、31#箱变事故原因是线

9、路遭受雷击后导致地电位升高，箱变低压侧绝缘及间隙无法承受过电压，雷电反击造成箱变低压侧损毁。 两台箱变返厂维修，近两个月后恢复风机运行。 38#风机现场更换跌落保险后，检查箱变及风机一切正常，分析原因是箱变高压侧在雷电过电压情况下出现放电过流情况，导致熔丝烧断，于9月11日11时52分恢复运行。,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,大风坝风电场“9.10”雷击故障,故障处理：,5、总结经验，提出整改方案和措施。 针对雷电反击故障，在箱变低压侧增加一组避雷器，增加低压侧相间的绝缘距离，采取在引出线接头处增加绝缘护套，在相间加装绝缘隔板，避免相间击穿放电。 同时

10、为加快箱变故障处理速度，尽快恢复风机运行，减少经济损失，风电场购买一台同型号箱变作为备用。,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,马鞍山风电场“9.22”雷击故障,2010年9月22日03时17分，马鞍山风电场400V 站用电系统遭受雷击， 400V段电度表等损坏，35kV回线1#、20#、22#、24#风机箱变和35kV回线3#、5#、7#风机箱变遭受雷击故障，致箱变不同程度受损，风机停机。,故障现象：首先发现400V系统故障，风机通讯中断。在临时处理了400V系统故障，恢复供电后，运维人员对不能恢复通讯的十台风机检查，发现其中七台箱变不同程度受损。,201

11、0年9月22日03 时17分，马鞍山风电场中控室后台监控系统发出报警信号：,35kV场内输电线路回线保护整组启动 1#主变高后备保护整组启动 1#、2#直流电源市电掉电 ,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,马鞍山风电场“9.22”雷击故障,故障处理：,经运行值班人员检查后发现：,400V段电度表被烧毁 35kV场内输电线路、回线均处于运行状态 升压站内一次设备运行状态良好 风机通讯中断。,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,马鞍山风电场“9.22”雷击故障,故障处理：,400V段电度表已全部烧毁，相关接线也烧毁，柜内存在

12、电弧烧黑的现象400V段B相电压表无电压显示 400V段进线处三相均有电压 站用变跌落保险及避雷器运行正常 绝缘检查正常,2010年9月22日5时，现场维护人员对400V站用电系统进行检查：,判断推测故障原因为线路感应雷电过电压窜入到400V系统，在绝缘较薄弱的电度表处发生放电，将电度表及接线等烧毁。维护人员将电度表CT接线端子短接、其余接线悬空后，于9月22日7时恢复400V 段35kV站用变进线供电，恢复升压站站内用电。,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,马鞍山风电场“9.22”雷击故障,故障处理：,因风机通信中断，风机故障信息未全部反馈至监控后台，对

13、风机通信故障检查后，2010年9月22日8时，现场维护人员对不能恢复通信的10台风机进行了检查，其中3台通过重启风机和通讯模块后恢复通信，其余7台风机箱变受到不同程度损伤：,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,马鞍山风电场“9.22”雷击故障,故障处理：,3#风机箱变雷击后整体外观,24#风机箱变雷击后内部情况,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,马鞍山风电场“9.22”雷击故障,故障处理：,22#风机箱变雷击后内部情况,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,马鞍山风电场“9.22”雷击故

14、障,故障处理：,按上述5个步骤进行故障处理，汇总七台箱变情况：,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,马鞍山风电场“9.22”雷击故障,故障处理：,初步原因分析：,雷击故障案例,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,马鞍山风电场“9.22”雷击故障,故障处理：,分析箱变因线路雷击过电压造成较大损害的原因为： 1、在遭受雷击时，箱变带间隙过电压保护器未起到保护作用。2、高压熔丝与负荷开关连接处接触不良，且高压熔断器触头与箱体的爬电距离仅为820mm，不能满足高原环境要求，在过电压情况下，高压熔断器发生沿面闪络，绝缘击穿发生放电，熔管内空气受热

15、急剧膨胀后冲出，造成箱变门及低压室内仪器仪表损坏。 整改措施：1、将后期箱变过电压保护器更换为无间隙氧化锌避雷器，在箱变进线A杆顶部加装线路氧化锌避雷器，以加强防雷效果。2、提高箱变低压侧相间绝缘强度，在断路器引出线接头处增加绝缘护套，在相间加装绝缘隔板。3、后期箱变尽可能采用油浸式熔断器。4、备用一定数量的高压熔断器，更换生锈的接触头。,风电场防雷系统,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,风机防雷,1、严格保证风机的接地电阻值不大于 4欧。 2、针对高原风电场土壤电阻率较高的特点，在外延地网的主干线上可以增加专用的电解地极，通过它不间断的释放等离子体，增加与大地的良好接

16、触，降低接地电阻值。要求电解地极具备免维护的特点，能够保证在20年内正常工作。 3、与风机结合在一起的所有的金属件都应等电位连接在一起，并与防雷装置相连。 4、接地系统有直通大地的连接，等电位连接网不设单独的接地装置。 5、接地电缆的敷设平直、整齐。若转弯时，弯曲半径应大于导线直径的10倍。 6、风机基础接地网采用内外两个均压环，两环之间不少于三点直接连接。 7、将塔底控制柜的接地系统与风力发电机组雷电流引下系统的连接断开，防止雷电反击造成塔底控制柜控制元器件损坏。 8、在风机电控系统中的对电压敏感易损坏的开关量和模拟量的信号线路在进入主控模块前加装第三级SPD。 9、检查防雷接地回路中熔断器

17、容量是否满足要求。,风电场防雷系统,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,风机防雷,风机基础接地网示意图,风机等电位接地示意图,风电场防雷系统,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,线路防雷,1、杆塔接地根据杆塔位置土壤电阻率大小进行设计，杆塔接地电阻最大值不大于25欧姆。 2、针对高原风电场雷暴日较多的特点，场内线路全线架设双避雷线，以防止雷电绕击。将双避雷线保护角设计为零保护角或负保护角。 3、避雷线采用逐基接地运行方式。建议将35kV线路终端塔接地网与风机平台主接地网相连，保证接地电阻在4欧姆以下，以降低在雷击情况下的地电位的升高。 4、箱变进线终

18、端A杆顶部加装线路氧化锌避雷器。,风电场防雷系统,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,箱变防雷,1、箱变与风机共用一个接地网，接地电阻不大于4欧姆。 2、箱变低压侧中性点直接接地，外壳通过两条50 x5扁铁与地网直接相连。 3、箱变高压侧跌落保险上端装设避雷器（HY10WX-51/134）一组。 4、箱变高压侧装设无间隙氧化锌避雷器（HY10WZ-51/125）一组。 5、箱变低压侧装设低压避雷器一组。 6、提高箱变低压侧相间绝缘强度，建议在断路器引出线接头处增加绝缘护套，在相间加装绝缘隔板，在铜排接头等尖端处，加强打磨工艺，避免尖端毛刺放电。在箱变设计时，应增大相间及相对地的空气间隙，以加强外绝缘。 7、在箱变设计时，应完善箱变主回路、测量回路及控制回路的等电位连接，避免雷电反击造成绝缘击穿，引发短路。 8、在箱变设计采购时，应增大箱变高压熔断器尺寸以满足高原环境爬电距离要求；或将高压熔断器的绝缘方式更换为油浸绝缘。,风电场防雷系统,高原风电场防雷接地经验,华能新能源股份有限公司云南分公司,箱变防雷,风电场防雷系统,高原风电场防