1、華能新能源股份云南分公司高原風電場防雷接地經(jīng)驗交流Report by 生產(chǎn)部經(jīng)理葉林概 要1雷 擊 故 障 案 例2風 電 場 防 雷 系 統(tǒng)3目 錄高原風電場防雷接地經(jīng)驗結(jié) 語4華能新能源股份云南分公司概 要高原風電場防雷接地經(jīng)驗雷電是一種強烈的大氣長距離放電現(xiàn)象，它能夠直接或間接地對地面諸多設(shè)施造成災(zāi)害。華能新能源股份云南分公司概 要高原風電場防雷接地經(jīng)驗高原風電場風電機組多位于高山山脊等曠野地帶，且所處地區(qū)多為高雷暴地區(qū)，作為典型的高結(jié)構(gòu)體，機組遭受雷擊的概率比較大。華能新能源股份云南分公司概 要“風花雪月”的大理高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司現(xiàn)有兩個下屬高原風電場大風壩

2、風電場 馬鞍山風電場 先后于2008年和2010年建成投運華能新能源股份云南分公司概 要中國第一個投入商業(yè)運行的高原風電場高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司大風壩風電場概 要高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司目前云南省建成投產(chǎn)規(guī)模最大的風電場馬鞍山風電場概 要初步統(tǒng)計馬鞍山風電場累計發(fā)生較大雷擊故障7臺次，風機累計受累停機時間超過1000個小時，損失電量近10萬千瓦時，直接經(jīng)濟損失近30萬元。大風壩風電場累計發(fā)生較大雷擊故障15臺次，風機累計受累停機時間超過2000個小時，損失電量超過20萬千瓦時，直接經(jīng)濟損失近60萬元。高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司概

3、 要高原風電場防雷接地經(jīng)驗防雷接地工作是高原風電場長期安全穩(wěn)定運行的重要保障，也是高原風電場建設(shè)過程中必須面對和思考的一個難題。結(jié)合兩年多來風電場運行實踐、防雷接地改造以及發(fā)生雷擊故障的情況，我們將自己對構(gòu)建高原風電場防雷接地體系的一些經(jīng)驗和做法向大家進行匯報介紹。通過拋磚引玉，為風電場不斷完善和發(fā)展防雷接地體系、減少雷擊故障損失，提供一些思路和方法。華能新能源股份云南分公司概 要高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司一年前風 機 防 雷箱 變 防 雷線 路 防 雷升 壓 站 防 雷風電場的防雷接地體系按區(qū)域和設(shè)備的不同可以劃分：概 要高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司因為

4、雷電放電具有明顯的隨機性和強大的破壞力 構(gòu)建高原風電場防雷接地體系的核心思想不是避免設(shè)備遭受雷擊，而是通過采取合理有效的防雷措施，將風電場受到雷電災(zāi)害的損失降到最小，在雷擊故障發(fā)生后，可以用最方便快速的措施進行處理，盡快恢復(fù)風電場的正常運行重點關(guān)注風電場中設(shè)備絕緣水平較低、容易發(fā)生設(shè)備故障，且現(xiàn)場更換維修困難的風力發(fā)電機組和廂式變壓器雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司大風壩風電場“9.10”雷擊故障2010年9月10日21時28分和21時36分大風壩風電場35kV回線及35kV回線分別遭受雷擊，造成15#、19#、23#、27#、31#、38#六臺風機停運。故障現(xiàn)象：風

5、機監(jiān)控系統(tǒng)報缺相故障停機，15#、23#、27#風機可以遠程恢復(fù)并網(wǎng)運行，19#、31#、38#風機遠程恢復(fù)失敗。2010年9月10日21時28分48秒15#風機報缺相故障停機，21點50分15#風機遠程恢復(fù)并網(wǎng)運行。2010年9月10日21時28分48秒19#、23#、27#、31#、38#風機報缺相故障停機，21點50分23#、27#風機遠程恢復(fù)并網(wǎng)運行，19#、31#、38#遠程恢復(fù)失敗。由于夜間雷雨天氣影響，未對所停機組進行檢查。雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司大風壩風電場“9.10”雷擊故障故障處理：1、查閱升壓站故障錄波裝置內(nèi)錄波波形，查看線路開關(guān)處雷擊計

6、數(shù)器變化情況。2010年9月10日21時28分48秒462毫秒35kV回線故障波形顯示，回線故障電流約為額定電流值的倍，線路B、C相避雷器計數(shù)器均動作1次。2010年9月10日21時28分48秒464毫秒35kV 回線故障波形顯示，回線故障電流約為額定電流倍。2010年9月10日21時36分21秒54毫秒35kV回線故障波形顯示，回線雷擊電流約為額定電流倍，線路B相避雷器計數(shù)器動作1次。雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司大風壩風電場“9.10”雷擊故障故障處理：2、現(xiàn)場檢查。查看跌落保險，箱變設(shè)備外觀檢查，箱變絕緣油外觀檢查，風機控制柜內(nèi)設(shè)備外觀檢查。19#、31#風機

7、箱變高壓側(cè)跌落保險A、B、C三相熔絲均燒斷；低壓側(cè)箱變門變形彈出；箱變低壓室包括低壓側(cè)斷路器、連接銅排、干式變壓器、避雷器等設(shè)備全部燒毀；31#箱變高壓熔斷器A相熔斷。31#風機振動檢測模塊、軟切入模塊等多個元件損壞。38#風機箱變高壓側(cè)跌落保險A、B兩相熔絲燒斷，其余外觀正常。雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司大風壩風電場“9.10”雷擊故障雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司大風壩風電場“9.10”雷擊故障故障處理：3、現(xiàn)場試驗。用萬用表測量箱變高壓側(cè)熔管通斷、檢查低壓側(cè)設(shè)備絕緣及接線情況。用直阻測試儀測量箱變高低壓繞組直阻情況。用絕緣測試儀做

8、高壓電纜等絕緣測試。箱變絕緣油送檢。19#、31#、38#箱變高低壓繞組直阻測試正常，高壓電纜絕緣正常。雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司大風壩風電場“9.10”雷擊故障故障處理：4、事故原因分析，采取處理措施，恢復(fù)風機正常運行。分析19#、31#箱變事故原因是線路遭受雷擊后導(dǎo)致地電位升高，箱變低壓側(cè)絕緣及間隙無法承受過電壓，雷電反擊造成箱變低壓側(cè)損毀。兩臺箱變返廠維修，近兩個月后恢復(fù)風機運行。38#風機現(xiàn)場更換跌落保險后，檢查箱變及風機一切正常，分析原因是箱變高壓側(cè)在雷電過電壓情況下出現(xiàn)放電過流情況，導(dǎo)致熔絲燒斷，于9月11日11時52分恢復(fù)運行。雷擊故障案例高原風電

9、場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司大風壩風電場“9.10”雷擊故障故障處理：5、總結(jié)經(jīng)驗，提出整改方案和措施。針對雷電反擊故障，在箱變低壓側(cè)增加一組避雷器，增加低壓側(cè)相間的絕緣距離，采取在引出線接頭處增加絕緣護套，在相間加裝絕緣隔板，避免相間擊穿放電。同時為加快箱變故障處理速度，盡快恢復(fù)風機運行，減少經(jīng)濟損失，風電場購買一臺同型號箱變作為備用。雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障2010年9月22日03時17分，馬鞍山風電場400V 站用電系統(tǒng)遭受雷擊， 400V段電度表等損壞，35kV回線1#、20#、22#、24#風機箱變和35kV

10、回線3#、5#、7#風機箱變遭受雷擊故障，致箱變不同程度受損，風機停機。故障現(xiàn)象：首先發(fā)現(xiàn)400V系統(tǒng)故障，風機通訊中斷。在臨時處理了400V系統(tǒng)故障，恢復(fù)供電后，運維人員對不能恢復(fù)通訊的十臺風機檢查，發(fā)現(xiàn)其中七臺箱變不同程度受損。2010年9月22日03 時17分，馬鞍山風電場中控室后臺監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報警信號：35kV場內(nèi)輸電線路回線保護整組啟動1#主變高后備保護整組啟動1#、2#直流電源市電掉電雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障故障處理：經(jīng)運行值班人員檢查后發(fā)現(xiàn)：400V段電度表被燒毀35kV場內(nèi)輸電線路、回線均處于運行狀態(tài)升壓站內(nèi)一次

11、設(shè)備運行狀態(tài)良好風機通訊中斷。雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障故障處理：400V段電度表已全部燒毀，相關(guān)接線也燒毀，柜內(nèi)存在電弧燒黑的現(xiàn)象400V段B相電壓表無電壓顯示400V段進線處三相均有電壓站用變跌落保險及避雷器運行正常絕緣檢查正常2010年9月22日5時，現(xiàn)場維護人員對400V站用電系統(tǒng)進行檢查：判斷推測故障原因為線路感應(yīng)雷電過電壓竄入到400V系統(tǒng)，在絕緣較薄弱的電度表處發(fā)生放電，將電度表及接線等燒毀。維護人員將電度表CT接線端子短接、其余接線懸空后，于9月22日7時恢復(fù)400V 段35kV站用變進線供電，恢復(fù)升壓站站內(nèi)用電。

12、雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障故障處理： 因風機通信中斷，風機故障信息未全部反饋至監(jiān)控后臺，對風機通信故障檢查后，2010年9月22日8時，現(xiàn)場維護人員對不能恢復(fù)通信的10臺風機進行了檢查，其中3臺通過重啟風機和通訊模塊后恢復(fù)通信，其余7臺風機箱變受到不同程度損傷：風機編號線路跌落保險箱變高壓熔斷器箱變狀態(tài)1#完好A、B、C三相高壓熔斷器熔斷斷路器未分閘，箱變外觀正常3#B相跌落A、B、C三相高壓熔斷器爆出斷路器未分閘，低壓側(cè)柜門被沖飛，柜門嚴重變形，電流表、電壓表等外殼飛出5#B、C兩相跌落B相高壓熔斷器爆出斷路器未分閘，低壓側(cè)柜門

13、被沖開，柜門已變形7#A相跌落A相高壓熔斷器爆出斷路器未分閘，低壓側(cè)柜門被沖開，柜門已變形20#完好B、C兩相高壓熔斷器熔斷斷路器未分閘，箱變外觀正常22#A、B相跌落完好斷路器已分閘，低壓側(cè)柜內(nèi)嚴重損毀，母排燒熔，柜門已變形24#A相跌落A相高壓熔斷器爆出斷路器未分閘，低壓側(cè)柜門被沖開，柜門已變形，電流表、電壓表外殼飛出雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障故障處理：3#風機箱變雷擊后整體外觀24#風機箱變雷擊后內(nèi)部情況雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障故障處理：22#風機箱變雷擊后內(nèi)

14、部情況雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障故障處理：按上述5個步驟進行故障處理，匯總七臺箱變情況：風機編號熔斷器通斷直阻測試絕緣油測試處理措施及結(jié)果1#三相開斷高壓側(cè)C相斷開顏色發(fā)黑，有懸浮物返廠更換高壓繞組，替換新箱變恢復(fù)風機運行3#三相導(dǎo)通三相平衡各項指標合格更換三相高壓熔管熔絲，濾油，更換受損柜門表計，正常運行5#三相導(dǎo)通三相平衡各項指標合格更換B相高壓熔絲，清潔熔管，正常運行7#三相導(dǎo)通三相平衡各項指標合格更換A相高壓熔絲，清潔熔管，處理分接開關(guān)，濾油，更換受損表計，正常運行20#A、B相開斷C相導(dǎo)通三相平衡乙炔超標返廠更換高壓繞組

15、，替換新箱變恢復(fù)風機運行22#B相開斷A、C相導(dǎo)通三相平衡各項指標合格更換B相高壓熔管熔絲，濾油，更換低壓側(cè)元器件，正常運行24#三相導(dǎo)通C相漏油三相平衡各項指標合格更換A、C相高壓熔管熔絲，濾油，正常運行雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障故障處理：過電壓保護未動作高壓熔斷器接口銹蝕低壓側(cè)母排絕緣間隙小初步原因分析：雷擊故障案例高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障故障處理：分析箱變因線路雷擊過電壓造成較大損害的原因為：1、在遭受雷擊時，箱變帶間隙過電壓保護器未起到保護作用。2、高壓熔絲與負荷開關(guān)連

16、接處接觸不良，且高壓熔斷器觸頭與箱體的爬電距離僅為820mm，不能滿足高原環(huán)境要求，在過電壓情況下，高壓熔斷器發(fā)生沿面閃絡(luò)，絕緣擊穿發(fā)生放電，熔管內(nèi)空氣受熱急劇膨脹后沖出，造成箱變門及低壓室內(nèi)儀器儀表損壞。整改措施：1、將后期箱變過電壓保護器更換為無間隙氧化鋅避雷器，在箱變進線A桿頂部加裝線路氧化鋅避雷器，以加強防雷效果。2、提高箱變低壓側(cè)相間絕緣強度，在斷路器引出線接頭處增加絕緣護套，在相間加裝絕緣隔板。3、后期箱變盡可能采用油浸式熔斷器。4、備用一定數(shù)量的高壓熔斷器，更換生銹的接觸頭。風電場防雷系統(tǒng)高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司風機防雷1、嚴格保證風機的接地電阻值不大于 4

17、歐。2、針對高原風電場土壤電阻率較高的特點，在外延地網(wǎng)的主干線上可以增加專用的電解地極，通過它不間斷的釋放等離子體，增加與大地的良好接觸，降低接地電阻值。要求電解地極具備免維護的特點，能夠保證在20年內(nèi)正常工作。 3、與風機結(jié)合在一起的所有的金屬件都應(yīng)等電位連接在一起，并與防雷裝置相連。4、接地系統(tǒng)有直通大地的連接，等電位連接網(wǎng)不設(shè)單獨的接地裝置。 5、接地電纜的敷設(shè)平直、整齊。若轉(zhuǎn)彎時，彎曲半徑應(yīng)大于導(dǎo)線直徑的10倍。6、風機基礎(chǔ)接地網(wǎng)采用內(nèi)外兩個均壓環(huán)，兩環(huán)之間不少于三點直接連接。7、將塔底控制柜的接地系統(tǒng)與風力發(fā)電機組雷電流引下系統(tǒng)的連接斷開，防止雷電反擊造成塔底控制柜控制元器件損壞。8

18、、在風機電控系統(tǒng)中的對電壓敏感易損壞的開關(guān)量和模擬量的信號線路在進入主控模塊前加裝第三級SPD。9、檢查防雷接地回路中熔斷器容量是否滿足要求。風電場防雷系統(tǒng)高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司風機防雷風機內(nèi)環(huán)電解地極外引接地線風機外環(huán)風機基礎(chǔ)接地網(wǎng)示意圖風機等電位接地示意圖風電場防雷系統(tǒng)高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司線路防雷1、桿塔接地根據(jù)桿塔位置土壤電阻率大小進行設(shè)計，桿塔接地電阻最大值不大于25歐姆。2、針對高原風電場雷暴日較多的特點，場內(nèi)線路全線架設(shè)雙避雷線，以防止雷電繞擊。將雙避雷線保護角設(shè)計為零保護角或負保護角。3、避雷線采用逐基接地運行方式。建議將35kV

19、線路終端塔接地網(wǎng)與風機平臺主接地網(wǎng)相連，保證接地電阻在4歐姆以下，以降低在雷擊情況下的地電位的升高。4、箱變進線終端A桿頂部加裝線路氧化鋅避雷器。風電場防雷系統(tǒng)高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司箱變防雷1、箱變與風機共用一個接地網(wǎng)，接地電阻不大于4歐姆。2、箱變低壓側(cè)中性點直接接地，外殼通過兩條50 x5扁鐵與地網(wǎng)直接相連。3、箱變高壓側(cè)跌落保險上端裝設(shè)避雷器（HY10WX-51/134）一組。4、箱變高壓側(cè)裝設(shè)無間隙氧化鋅避雷器（HY10WZ-51/125）一組。5、箱變低壓側(cè)裝設(shè)低壓避雷器一組。6、提高箱變低壓側(cè)相間絕緣強度，建議在斷路器引出線接頭處增加絕緣護套，在相間加裝絕緣

20、隔板，在銅排接頭等尖端處，加強打磨工藝，避免尖端毛刺放電。在箱變設(shè)計時，應(yīng)增大相間及相對地的空氣間隙，以加強外絕緣。7、在箱變設(shè)計時，應(yīng)完善箱變主回路、測量回路及控制回路的等電位連接，避免雷電反擊造成絕緣擊穿，引發(fā)短路。8、在箱變設(shè)計采購時，應(yīng)增大箱變高壓熔斷器尺寸以滿足高原環(huán)境爬電距離要求；或?qū)⒏邏喝蹟嗥鞯慕^緣方式更換為油浸絕緣。風電場防雷系統(tǒng)高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司箱變防雷風電場防雷系統(tǒng)高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司升壓站防雷1、升壓站主接地網(wǎng)電阻按設(shè)計要求小于。2、升壓站安裝可以覆蓋保護全站電氣設(shè)備范圍的避雷針，避雷針接地電阻小于10。3、避雷針接地

21、網(wǎng)與主接地網(wǎng)互相獨立，其與接地主地網(wǎng)的間距大于5米。4、所有運行中不帶電設(shè)備的金屬外殼，通過接地扁鐵，與地網(wǎng)連接在一起。5、接地網(wǎng)采用熱鍍鋅材料的無需作防腐蝕措施，各焊接點須涂上防銹漆。結(jié) 語高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司定期對接地電阻進行復(fù)測，尤其在旱季檢查接地電阻值是否滿足要求改進高原箱變設(shè)計對比觀察設(shè)備運行狀態(tài)，分析故障原因多方組織防雷接地的講座及現(xiàn)場指導(dǎo)加強運維人員分析和處理雷擊故障的能力，高原風場建設(shè)是人類風電發(fā)展史上一個新的領(lǐng)域，面對高原雷暴日頻繁、機組處于山脊開闊處容易被雷擊、土壤電阻率高等各種不利因素，我們將積極汲取和研究風電場防雷接地的理論成果，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，

22、通過不斷的運行實踐，爭取將大理的幾個風電場建設(shè)成為全國優(yōu)質(zhì)高原風電場的排頭兵！結(jié) 語高原風電場防雷接地經(jīng)驗華能新能源股份云南分公司Thank you for your time葉林華能新能源股份云南分公司雷擊故障報告雷擊故障情況匯報序號時間及地點事件描述處理方式及結(jié)果12008年10月20日大風壩風電場20時30分3#箱變遭受雷擊，造成箱變低壓側(cè)避雷器炸裂引發(fā)三相短路更換箱變低壓側(cè)避雷器，更換低壓側(cè)斷路器，更換箱變高壓熔芯。更換后箱變正常投運22009年9月16日大風壩風電場0時50分47#風機遭受雷擊，風機控制電源跳閘，回線風機通信全部中斷，風機WP4084振動模塊、液壓傳感器和提升機控制板

23、損壞，造成47#風機故障停運。更換WP4084振動模塊，更換液壓傳感器和提升機控制板。更換后于14時22分風機投入運行。32009年9月16日大風壩風電場6時22分46#風機遭受雷擊，風機箱變低壓側(cè)空開跳閘，風機WP4060軟切入模塊、阻容吸收板和24V穩(wěn)壓電源損壞，造成46#風機故障停運；6時23分45#風機遭受雷擊，風機控制電源跳閘，45#風機齒輪箱油泵電機故障損壞，造成45#風機故障停運。更換46#風機WP4060軟切入模塊、阻容吸收板和24V穩(wěn)壓電源。更換后于16時41分46#風機投入運行。更換45#風機齒輪箱油泵電機，更換后45#風機正常運行。42009年10月4日大風壩風電場7時0

24、7分2#風機遭受雷擊，導(dǎo)致風機控制電源跳閘，回線風機通信全部中斷，2#風機WP4060軟切入模塊、阻容吸收板和熔斷器熔芯損壞，造成2#風機故障停運。7時12分3#風機遭受雷擊，導(dǎo)致風機控制電源跳閘，風機電控柜可控硅損壞一組，造成3#風機故障停運。更換2#風機WP4060軟切入模塊、阻容吸收板和熔斷器熔芯。更換后于16時11分2#風機投入運行。更換3#風機可控硅元件，更換后于16時13分3#風機投入運行。52010年3月31日大風壩風電場17時33分19#風機遭受雷擊，導(dǎo)致WP4084模塊、液壓泵壓力傳感器、齒輪箱壓力傳感器損壞，造成風機故障停運。更換19#風機WP4084模塊、液壓泵壓力傳感器、齒輪箱壓力傳感器。更換