台风期间全厂停电保风机安全方法探讨

谢根福

(五凌电力有限公司新能源分公司，湖南 长沙 410000)

阳西风电场位于广东省阳西县海边，装机容量89.75 MW，安装88台风机，其中V80/2000 kW风机13台，V52/850 kW风机75台，35 kV龙高山1号线带13台V80/2000 kW风机，2号线带17台V52/850 kW风机，3号线带20台V52/850 kW风机，4号线带18台V52/850 kW风机，5号线带7台V52/850 kW风机，6号线带13台V52/850 kW风机。2011年8月8日全部风机并网发电。

阳西风电场受台风影响非常大，如果110 kV送出线路突然跳闸，导致35 kV集电线路失电，风电机组叶片来不及收桨，台风对风机叶片将造成致命损坏。2013年9月台风“天兔”来袭，给广东造成了很大的经济损失，对于风电场造成的损失也非常之大，其中汕头某风电场25台风机，因为110 kV送出线路突然跳闸，导致35 kV集电线路失电，风机叶片来不及收桨，风电场应急准备不充分，最后造成20台风机叶片断裂，给风电场造成无法挽回的经济损失。表1为2010—2019年台风统计。

如果在风电场全厂停电时能够立即启动柴油发电机给风机反送电，对风机进行变桨和偏航，那么风机就会安全停运而不会造成损坏。

表1 2010—2019年台风统计

本文对柴油发电机反送电保风机安全的可行性进行详细分析，并通过实践检验切实可行。以下文中主变压器简称主变，站用变压器简称为站用变。

1 全厂停电风机临时供电系统

为确保台风期间因全厂停电，风机不能及时收桨和偏航对准主风向，防止台风对风机造成损坏事故发生，讨论解决风机临时供电问题。

台风期间阳西风电场变电站全站失电，风机电源采用站内配置的1台800 kW柴油发电机作为备用电源(图1)，经2号站用变升压至35 kV后送至风机箱变，给风机提供偏航及变浆所需的辅助动力电源及控制系统电源，及时对风机进行变桨和偏航对准主风向，防止设备损坏事故的发生。

图1 阳西风电场柴油发电机供电系统

2 台风期间运行方式

a.全场所有风机全部停运。

b.110 kV龙坝线运行正常。

c.110 kV 1、2号主变运行正常。

d.35 kV Ⅰ、Ⅱ段母线运行正常，母联断路器300在热备用状态。

e.35 kV龙高山1-6号线断路器运行正常。

f.1号站用变运行正常，带厂用电。

g.2号站用变热备用状态。

3 全厂停电供电方案

在110 kV龙坝线故障失压全厂停电后，进行以下操作。

a.将1、2号主变转冷备用。

b.拉开35 kV龙高山1-6号线断路器311、312、313、321、322、323。

c.将1、2号电容器转冷备用。

d.将1号站用变高、低压侧断路器3Z1、401转冷备用。

e.检查2号站用变高、低压侧断路器3Z2、402确在热备用状态。

f.检查柴油发电机出口断路器403在运行状态，启动柴油发电机运行正常，电压398 V，检查柴油发电机出口断路器4C1自动合闸正常。

注意相关设备参数：柴油发电机800 kW；2号站用变压器630 kVA；风机箱变V52风机900 kVA。按照V52单台风机偏航所需最低用电负荷功率25.2 kW算，35 kV龙高山3号线风机最多，为20台风机，所需功率：20×25.2=504 kW(800 kW柴油发电机功率足够)。

4 风机监控

V52/850风机采用辅助设备如下。

a.2台偏航电机，每台2.2 kW，共4.4 kW。

b.1台液压泵电机，4 kW。

c.控制系统及其他1套，3 kW。

d.风机运行有3种模式：“发电”状态、“等待发电”状态、“暂停”状态。厂用电全停柴油发电供电期间风机监控采用 “等待发电”状态。

由于采用的是临时供电方式，在将要受到台风影响时或台风期间系统失电情况下，风机才能投入临时电源。风机采用“等待发电”状态的运行方式，为了防止风机在台风吹袭期间，机舱的摆动导致振动保护动作(风机设备损坏)，须远方将风机运行方式转为“暂停”状态，需要临时退出振动保护。此时风机只需要满足偏航系统、液压系统和监控系统的正常工作状态即可，同时关闭其他控制系统，如加热、冷却、滤油系统等，以便降低使用功率，提高供电的可靠性。

5 风机送电具体操作步骤

a.退出35 kV 2号站用变高压侧断路器3Z2开关柜保护“高跳低”压板。

b.合上2号站用变低压侧断路器402，对2号站用变充电正常。

c.合上2号站用变高压侧断路器3Z2以后，对35 kV Ⅱ段母线供电正常。

d.合上35 kVⅠ、Ⅱ段母线联络断路器300，向35 kVⅠ段母线供电正常。

e.合上35 kV龙高山5号线断路器322。

f.检查35 kV龙高山5号线69-75号风机带电正常。

g.对35 kV龙高山5号线风机进行偏航操作。69号风机09:28 偏航开始，09:30偏航结束；70号风机09:30偏航开始，09:33偏航结束；71号风机09:32偏航开始，09:34偏航结束。

h.操作完毕，记录相应参数。

①风机电压三相电压

69号风机：A相电压386 V，B相电压392 V，C相电压387 V；70号风机：A相电压386 V，B相电压392 V，C相电压386 V；71号风机：A相电压385 V，B相电压391 V，C相电压386 V。

②柴油发电机数据

负荷309 kW；电流：A相420 A，B相510 A，C相500 A；相电压：A相228 V，B相230 V，C相226 V；线电压：A相396 V，B相394 V，C相392 V。

③35 kV龙高山5号线线路及所有风机通信正常，风机偏航系统、液压系统和监控系统可正常工作。

对35 kV龙高山5号线其他风机进行偏航操作，5号线7台风机偏航操作于09:40结束，每台风机偏航时间在2 min左右。

i.拉开35 kV龙高山5号线断路器322。

j.合上35 kV龙高山6号线断路器323。

k.检查35 kV龙高山6号线76-88号风机带电正常。

l.对35 kV龙高山6号线风机进行偏航操作。

76号风机09:45 偏航开始，09:47偏航结束；77号风机09:47偏航开始，09:49偏航结束；78号风机09:47偏航开始，09:48偏航结束。

m.操作完毕，记录相应参数。

①风机电压三相电压

76号风机：A相电压385 V，B相电压390 V，C相电压386 V；77号风机：A相电压384 V，B相电压390 V，C相电压383 V；78号风机：A相电压385 V，B相电压390 V，C相电压385 V。

②柴油发电机数据

负荷429 kW；电流：A相509 A，B相688 A，C相576 A；相电压：A相227 V，B相228 V，C相225 V；线电压：A相394 V，B相393 V，C相391 V。

③35 kV龙高山6号线线路及所有风机通信正常，风机偏航系统、液压系统和监控系统可正常工作。

对35 kV龙高山6号线其他风机进行偏航操作。6号线13台风机偏航操作于10:10结束，每台风机偏航时间在2 min左右。

n.拉开35 kV龙高山6号线323断路器。

o.合上35 kV龙高山4号线321断路器。

p.检查35 kV龙高山4号线51-68号风机带电正常。

q.对35 kV龙高山4号线风机进行偏航操作。

51号风机10:17 偏航开始，10:18偏航结束；52号风机 10:17偏航开始，10:19偏航结束；53号风机10:19偏航开始，10:22偏航结束。

r.操作完毕，记录相应参数。

①风机电压三相电压

51号风机：A相电压386 V，B相电压392 V，C相电压388 V；52号风机：A相电压385 V，B相电压391 V，C相电压385 V；53号风机：A相电压387 V，B相电压393 V，C相电压386 V。

②柴油发电机数据

负荷594 kW；电流：A相779 A，B相857 A，C相849 A；相电压：A相226 V，B相227 V，C相225 V；线电压：A相393 V，B相393 V，C相390 V。

③35 kV龙高山4号线线路及所有风机通信正常，风机偏航系统、液压系统和监控系统可正常工作。

对35 kV龙高山4号线其他风机进行偏航操作。4号线18台风机偏航操作于10:55结束，每台风机偏航时间在2 min左右。

s.根据相同方法对35 kV龙高山3号、2号、1号线线路充电正常，风机偏航系统、液压系统和监控系统可正常工作，对1-50号风机进行偏航操作。

t. 14:16，全场所有风机全部偏航操作完毕。

u.检查2号站用变、柴油发电机运行正常。

6 柴油发电机注意事项

6.1 启动前的准备

a.检查柴油发电机各部分是否正常，各附件是否可靠，并排除不正常的现象。

b.检查蓄电池充电是否充足。

c.检查绝缘，接地情况及各断路器。

d.当柴油机未开动之前，控制屏各断路器应保持在正常位置。

6.2 柴油发电机运行操作规程

a.加满水箱冷却水，检查油箱油位是否正常。

b.查看电瓶电源连接良好，正负极应正确安装，装接应牢固。

c.储油箱进油阀在打开位置，检查燃油是否充足，进油管有无渗漏。

d.切换电压转换开关，检查三相电压是否平衡。

e.将电钥匙拨至“手动”位置，然后按操作面板上“启动”按钮，延时10 s后柴油机运转。

f.柴油机转速在1500 r/min位置运转，控制屏频率表频率为50 Hz，观察油温、水温达到正常位置时。

6.3 柴油发电机停运操作

a.按操作面板上“停止”按钮。

b.将空气断路器分闸。

c.将电钥匙拨至OFF位置。

6.4 注意事项

a.柴油发电机必须至少为1级自动化的柴油发电机[1]。

b.机组的带电体、旋转部件、摆动部件、发热表面、有可能逸出腐蚀性流体和气体的部位，应有防护技术措施，以防人员意外触及或受飞甩物的伤害，造成事故[2]。

c.对手动启动装置应能为操作人员提供的启动保护按GB/T 2820.8中6.3.3的规定[3]。

d.柴油发电机频率必须为50 Hz，功率因数为0.8(滞后)的三相机组[4]。

e.特殊巡视:在气候剧烈变化、自然灾害、外力影响和其他特殊情况时，对运行中的风电机组运行情况进行检查，及时发现设备异常现象和危及机组安全运行的情况[5]。

f.变压器除应进行GB1094.11[6]和GB1094.16[7]所规定的试验项目以外,变压器出厂前应对其进行绝缘电阻测量，并提供绝缘电阻实测值(包括测量时的温度及相对湿度)，试验方法按JB/T 501的规定[8]。

g.因受2号站用变容量限制，只能对35 kV龙高山1-6号线逐条进行送电，并密切关注2号站用变绕组温度在正常范围之内。若发现绕组温度上升幅度快且高，应立即拉开线路馈线断路器。

h.若在对2号站用变及风机箱变充电时发电机过负荷或电压波动较大超出规定范围时，应立即拉开2号站用变高压侧断路器3Z2，并检查柴油发电机是否正常工作。

7 结语

2012年9月台风期间，阳西风电场110 kV送出线路龙坝甲乙线“T”接点脱落线路失压，启动柴油发电机，通过400 V母线、2号站用变给35 kV母线反送电，最后依次对35 kV集电线路送电，对风机进行变桨和偏航，避免了风机无法变桨和无法偏航导致风机倒塌事故的发生，挽回了重大损失。也充分证明了在台风期间110 kV送出线路失压全厂停电时，通过柴油发电机对35 kV集电线路反送电，风机进行偏航操作，能够有效防止突然失电风机来不及顺桨而导致风机超速、叶片断裂事故发生。