謝根福

(五凌電力有限公司新能源分公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

陽(yáng)西風(fēng)電場(chǎng)位于廣東省陽(yáng)西縣海邊，裝機(jī)容量89.75 MW，安裝88臺(tái)風(fēng)機(jī)，其中V80/2000 kW風(fēng)機(jī)13臺(tái)，V52/850 kW風(fēng)機(jī)75臺(tái)，35 kV龍高山1號(hào)線帶13臺(tái)V80/2000 kW風(fēng)機(jī)，2號(hào)線帶17臺(tái)V52/850 kW風(fēng)機(jī)，3號(hào)線帶20臺(tái)V52/850 kW風(fēng)機(jī)，4號(hào)線帶18臺(tái)V52/850 kW風(fēng)機(jī)，5號(hào)線帶7臺(tái)V52/850 kW風(fēng)機(jī)，6號(hào)線帶13臺(tái)V52/850 kW風(fēng)機(jī)。2011年8月8日全部風(fēng)機(jī)并網(wǎng)發(fā)電。

陽(yáng)西風(fēng)電場(chǎng)受臺(tái)風(fēng)影響非常大，如果110 kV送出線路突然跳閘，導(dǎo)致35 kV集電線路失電，風(fēng)電機(jī)組葉片來(lái)不及收槳，臺(tái)風(fēng)對(duì)風(fēng)機(jī)葉片將造成致命損壞。2013年9月臺(tái)風(fēng)“天兔”來(lái)襲，給廣東造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)造成的損失也非常之大，其中汕頭某風(fēng)電場(chǎng)25臺(tái)風(fēng)機(jī)，因?yàn)?10 kV送出線路突然跳閘，導(dǎo)致35 kV集電線路失電，風(fēng)機(jī)葉片來(lái)不及收槳，風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)急準(zhǔn)備不充分，最后造成20臺(tái)風(fēng)機(jī)葉片斷裂，給風(fēng)電場(chǎng)造成無(wú)法挽回的經(jīng)濟(jì)損失。表1為2010—2019年臺(tái)風(fēng)統(tǒng)計(jì)。

如果在風(fēng)電場(chǎng)全廠停電時(shí)能夠立即啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)給風(fēng)機(jī)反送電，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行變槳和偏航，那么風(fēng)機(jī)就會(huì)安全停運(yùn)而不會(huì)造成損壞。

表1 2010—2019年臺(tái)風(fēng)統(tǒng)計(jì)

本文對(duì)柴油發(fā)電機(jī)反送電保風(fēng)機(jī)安全的可行性進(jìn)行詳細(xì)分析，并通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)切實(shí)可行。以下文中主變壓器簡(jiǎn)稱主變，站用變壓器簡(jiǎn)稱為站用變。

1 全廠停電風(fēng)機(jī)臨時(shí)供電系統(tǒng)

為確保臺(tái)風(fēng)期間因全廠停電，風(fēng)機(jī)不能及時(shí)收槳和偏航對(duì)準(zhǔn)主風(fēng)向，防止臺(tái)風(fēng)對(duì)風(fēng)機(jī)造成損壞事故發(fā)生，討論解決風(fēng)機(jī)臨時(shí)供電問(wèn)題。

臺(tái)風(fēng)期間陽(yáng)西風(fēng)電場(chǎng)變電站全站失電，風(fēng)機(jī)電源采用站內(nèi)配置的1臺(tái)800 kW柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源(圖1)，經(jīng)2號(hào)站用變升壓至35 kV后送至風(fēng)機(jī)箱變，給風(fēng)機(jī)提供偏航及變漿所需的輔助動(dòng)力電源及控制系統(tǒng)電源，及時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行變槳和偏航對(duì)準(zhǔn)主風(fēng)向，防止設(shè)備損壞事故的發(fā)生。

圖1 陽(yáng)西風(fēng)電場(chǎng)柴油發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)

2 臺(tái)風(fēng)期間運(yùn)行方式

a.全場(chǎng)所有風(fēng)機(jī)全部停運(yùn)。

b.110 kV龍壩線運(yùn)行正常。

c.110 kV 1、2號(hào)主變運(yùn)行正常。

d.35 kV Ⅰ、Ⅱ段母線運(yùn)行正常，母聯(lián)斷路器300在熱備用狀態(tài)。

e.35 kV龍高山1-6號(hào)線斷路器運(yùn)行正常。

f.1號(hào)站用變運(yùn)行正常，帶廠用電。

g.2號(hào)站用變熱備用狀態(tài)。

3 全廠停電供電方案

在110 kV龍壩線故障失壓全廠停電后，進(jìn)行以下操作。

a.將1、2號(hào)主變轉(zhuǎn)冷備用。

b.拉開35 kV龍高山1-6號(hào)線斷路器311、312、313、321、322、323。

c.將1、2號(hào)電容器轉(zhuǎn)冷備用。

d.將1號(hào)站用變高、低壓側(cè)斷路器3Z1、401轉(zhuǎn)冷備用。

e.檢查2號(hào)站用變高、低壓側(cè)斷路器3Z2、402確在熱備用狀態(tài)。

f.檢查柴油發(fā)電機(jī)出口斷路器403在運(yùn)行狀態(tài)，啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行正常，電壓398 V，檢查柴油發(fā)電機(jī)出口斷路器4C1自動(dòng)合閘正常。

注意相關(guān)設(shè)備參數(shù)：柴油發(fā)電機(jī)800 kW；2號(hào)站用變壓器630 kVA；風(fēng)機(jī)箱變V52風(fēng)機(jī)900 kVA。按照V52單臺(tái)風(fēng)機(jī)偏航所需最低用電負(fù)荷功率25.2 kW算，35 kV龍高山3號(hào)線風(fēng)機(jī)最多，為20臺(tái)風(fēng)機(jī)，所需功率：20×25.2=504 kW(800 kW柴油發(fā)電機(jī)功率足夠)。

4 風(fēng)機(jī)監(jiān)控

V52/850風(fēng)機(jī)采用輔助設(shè)備如下。

a.2臺(tái)偏航電機(jī)，每臺(tái)2.2 kW，共4.4 kW。

b.1臺(tái)液壓泵電機(jī)，4 kW。

c.控制系統(tǒng)及其他1套，3 kW。

d.風(fēng)機(jī)運(yùn)行有3種模式：“發(fā)電”狀態(tài)、“等待發(fā)電”狀態(tài)、“暫?！睜顟B(tài)。廠用電全停柴油發(fā)電供電期間風(fēng)機(jī)監(jiān)控采用 “等待發(fā)電”狀態(tài)。

由于采用的是臨時(shí)供電方式，在將要受到臺(tái)風(fēng)影響時(shí)或臺(tái)風(fēng)期間系統(tǒng)失電情況下，風(fēng)機(jī)才能投入臨時(shí)電源。風(fēng)機(jī)采用“等待發(fā)電”狀態(tài)的運(yùn)行方式，為了防止風(fēng)機(jī)在臺(tái)風(fēng)吹襲期間，機(jī)艙的擺動(dòng)導(dǎo)致振動(dòng)保護(hù)動(dòng)作(風(fēng)機(jī)設(shè)備損壞)，須遠(yuǎn)方將風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式轉(zhuǎn)為“暫?！睜顟B(tài)，需要臨時(shí)退出振動(dòng)保護(hù)。此時(shí)風(fēng)機(jī)只需要滿足偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)即可，同時(shí)關(guān)閉其他控制系統(tǒng)，如加熱、冷卻、濾油系統(tǒng)等，以便降低使用功率，提高供電的可靠性。

5 風(fēng)機(jī)送電具體操作步驟

a.退出35 kV 2號(hào)站用變高壓側(cè)斷路器3Z2開關(guān)柜保護(hù)“高跳低”壓板。

b.合上2號(hào)站用變低壓側(cè)斷路器402，對(duì)2號(hào)站用變充電正常。

c.合上2號(hào)站用變高壓側(cè)斷路器3Z2以后，對(duì)35 kV Ⅱ段母線供電正常。

d.合上35 kVⅠ、Ⅱ段母線聯(lián)絡(luò)斷路器300，向35 kVⅠ段母線供電正常。

e.合上35 kV龍高山5號(hào)線斷路器322。

f.檢查35 kV龍高山5號(hào)線69-75號(hào)風(fēng)機(jī)帶電正常。

g.對(duì)35 kV龍高山5號(hào)線風(fēng)機(jī)進(jìn)行偏航操作。69號(hào)風(fēng)機(jī)09:28 偏航開始，09:30偏航結(jié)束；70號(hào)風(fēng)機(jī)09:30偏航開始，09:33偏航結(jié)束；71號(hào)風(fēng)機(jī)09:32偏航開始，09:34偏航結(jié)束。

h.操作完畢，記錄相應(yīng)參數(shù)。

①風(fēng)機(jī)電壓三相電壓

69號(hào)風(fēng)機(jī)：A相電壓386 V，B相電壓392 V，C相電壓387 V；70號(hào)風(fēng)機(jī)：A相電壓386 V，B相電壓392 V，C相電壓386 V；71號(hào)風(fēng)機(jī)：A相電壓385 V，B相電壓391 V，C相電壓386 V。

②柴油發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)

負(fù)荷309 kW；電流：A相420 A，B相510 A，C相500 A；相電壓：A相228 V，B相230 V，C相226 V；線電壓：A相396 V，B相394 V，C相392 V。

③35 kV龍高山5號(hào)線線路及所有風(fēng)機(jī)通信正常，風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)可正常工作。

對(duì)35 kV龍高山5號(hào)線其他風(fēng)機(jī)進(jìn)行偏航操作，5號(hào)線7臺(tái)風(fēng)機(jī)偏航操作于09:40結(jié)束，每臺(tái)風(fēng)機(jī)偏航時(shí)間在2 min左右。

i.拉開35 kV龍高山5號(hào)線斷路器322。

j.合上35 kV龍高山6號(hào)線斷路器323。

k.檢查35 kV龍高山6號(hào)線76-88號(hào)風(fēng)機(jī)帶電正常。

l.對(duì)35 kV龍高山6號(hào)線風(fēng)機(jī)進(jìn)行偏航操作。

76號(hào)風(fēng)機(jī)09:45 偏航開始，09:47偏航結(jié)束；77號(hào)風(fēng)機(jī)09:47偏航開始，09:49偏航結(jié)束；78號(hào)風(fēng)機(jī)09:47偏航開始，09:48偏航結(jié)束。

m.操作完畢，記錄相應(yīng)參數(shù)。

①風(fēng)機(jī)電壓三相電壓

76號(hào)風(fēng)機(jī)：A相電壓385 V，B相電壓390 V，C相電壓386 V；77號(hào)風(fēng)機(jī)：A相電壓384 V，B相電壓390 V，C相電壓383 V；78號(hào)風(fēng)機(jī)：A相電壓385 V，B相電壓390 V，C相電壓385 V。

②柴油發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)

負(fù)荷429 kW；電流：A相509 A，B相688 A，C相576 A；相電壓：A相227 V，B相228 V，C相225 V；線電壓：A相394 V，B相393 V，C相391 V。

③35 kV龍高山6號(hào)線線路及所有風(fēng)機(jī)通信正常，風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)可正常工作。

對(duì)35 kV龍高山6號(hào)線其他風(fēng)機(jī)進(jìn)行偏航操作。6號(hào)線13臺(tái)風(fēng)機(jī)偏航操作于10:10結(jié)束，每臺(tái)風(fēng)機(jī)偏航時(shí)間在2 min左右。

n.拉開35 kV龍高山6號(hào)線323斷路器。

o.合上35 kV龍高山4號(hào)線321斷路器。

p.檢查35 kV龍高山4號(hào)線51-68號(hào)風(fēng)機(jī)帶電正常。

q.對(duì)35 kV龍高山4號(hào)線風(fēng)機(jī)進(jìn)行偏航操作。

51號(hào)風(fēng)機(jī)10:17 偏航開始，10:18偏航結(jié)束；52號(hào)風(fēng)機(jī) 10:17偏航開始，10:19偏航結(jié)束；53號(hào)風(fēng)機(jī)10:19偏航開始，10:22偏航結(jié)束。

r.操作完畢，記錄相應(yīng)參數(shù)。

①風(fēng)機(jī)電壓三相電壓

51號(hào)風(fēng)機(jī)：A相電壓386 V，B相電壓392 V，C相電壓388 V；52號(hào)風(fēng)機(jī)：A相電壓385 V，B相電壓391 V，C相電壓385 V；53號(hào)風(fēng)機(jī)：A相電壓387 V，B相電壓393 V，C相電壓386 V。

②柴油發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)

負(fù)荷594 kW；電流：A相779 A，B相857 A，C相849 A；相電壓：A相226 V，B相227 V，C相225 V；線電壓：A相393 V，B相393 V，C相390 V。

③35 kV龍高山4號(hào)線線路及所有風(fēng)機(jī)通信正常，風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)可正常工作。

對(duì)35 kV龍高山4號(hào)線其他風(fēng)機(jī)進(jìn)行偏航操作。4號(hào)線18臺(tái)風(fēng)機(jī)偏航操作于10:55結(jié)束，每臺(tái)風(fēng)機(jī)偏航時(shí)間在2 min左右。

s.根據(jù)相同方法對(duì)35 kV龍高山3號(hào)、2號(hào)、1號(hào)線線路充電正常，風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)可正常工作，對(duì)1-50號(hào)風(fēng)機(jī)進(jìn)行偏航操作。

t. 14:16，全場(chǎng)所有風(fēng)機(jī)全部偏航操作完畢。

u.檢查2號(hào)站用變、柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行正常。

6 柴油發(fā)電機(jī)注意事項(xiàng)

6.1 啟動(dòng)前的準(zhǔn)備

a.檢查柴油發(fā)電機(jī)各部分是否正常，各附件是否可靠，并排除不正常的現(xiàn)象。

b.檢查蓄電池充電是否充足。

c.檢查絕緣，接地情況及各斷路器。

d.當(dāng)柴油機(jī)未開動(dòng)之前，控制屏各斷路器應(yīng)保持在正常位置。

6.2 柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行操作規(guī)程

a.加滿水箱冷卻水，檢查油箱油位是否正常。

b.查看電瓶電源連接良好，正負(fù)極應(yīng)正確安裝，裝接應(yīng)牢固。

c.儲(chǔ)油箱進(jìn)油閥在打開位置，檢查燃油是否充足，進(jìn)油管有無(wú)滲漏。

d.切換電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)，檢查三相電壓是否平衡。

e.將電鑰匙撥至“手動(dòng)”位置，然后按操作面板上“啟動(dòng)”按鈕，延時(shí)10 s后柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

f.柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在1500 r/min位置運(yùn)轉(zhuǎn)，控制屏頻率表頻率為50 Hz，觀察油溫、水溫達(dá)到正常位置時(shí)。

6.3 柴油發(fā)電機(jī)停運(yùn)操作

a.按操作面板上“停止”按鈕。

b.將空氣斷路器分閘。

c.將電鑰匙撥至OFF位置。

6.4 注意事項(xiàng)

a.柴油發(fā)電機(jī)必須至少為1級(jí)自動(dòng)化的柴油發(fā)電機(jī)[1]。

b.機(jī)組的帶電體、旋轉(zhuǎn)部件、擺動(dòng)部件、發(fā)熱表面、有可能逸出腐蝕性流體和氣體的部位，應(yīng)有防護(hù)技術(shù)措施，以防人員意外觸及或受飛甩物的傷害，造成事故[2]。

c.對(duì)手動(dòng)啟動(dòng)裝置應(yīng)能為操作人員提供的啟動(dòng)保護(hù)按GB/T 2820.8中6.3.3的規(guī)定[3]。

d.柴油發(fā)電機(jī)頻率必須為50 Hz，功率因數(shù)為0.8(滯后)的三相機(jī)組[4]。

e.特殊巡視:在氣候劇烈變化、自然災(zāi)害、外力影響和其他特殊情況時(shí)，對(duì)運(yùn)行中的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異?，F(xiàn)象和危及機(jī)組安全運(yùn)行的情況[5]。

f.變壓器除應(yīng)進(jìn)行GB1094.11[6]和GB1094.16[7]所規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目以外,變壓器出廠前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量，并提供絕緣電阻實(shí)測(cè)值(包括測(cè)量時(shí)的溫度及相對(duì)濕度)，試驗(yàn)方法按JB/T 501的規(guī)定[8]。

g.因受2號(hào)站用變?nèi)萘肯拗疲荒軐?duì)35 kV龍高山1-6號(hào)線逐條進(jìn)行送電，并密切關(guān)注2號(hào)站用變繞組溫度在正常范圍之內(nèi)。若發(fā)現(xiàn)繞組溫度上升幅度快且高，應(yīng)立即拉開線路饋線斷路器。

h.若在對(duì)2號(hào)站用變及風(fēng)機(jī)箱變充電時(shí)發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)荷或電壓波動(dòng)較大超出規(guī)定范圍時(shí)，應(yīng)立即拉開2號(hào)站用變高壓側(cè)斷路器3Z2，并檢查柴油發(fā)電機(jī)是否正常工作。

7 結(jié)語(yǔ)

2012年9月臺(tái)風(fēng)期間，陽(yáng)西風(fēng)電場(chǎng)110 kV送出線路龍壩甲乙線“T”接點(diǎn)脫落線路失壓，啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，通過(guò)400 V母線、2號(hào)站用變給35 kV母線反送電，最后依次對(duì)35 kV集電線路送電，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行變槳和偏航，避免了風(fēng)機(jī)無(wú)法變槳和無(wú)法偏航導(dǎo)致風(fēng)機(jī)倒塌事故的發(fā)生，挽回了重大損失。也充分證明了在臺(tái)風(fēng)期間110 kV送出線路失壓全廠停電時(shí)，通過(guò)柴油發(fā)電機(jī)對(duì)35 kV集電線路反送電，風(fēng)機(jī)進(jìn)行偏航操作，能夠有效防止突然失電風(fēng)機(jī)來(lái)不及順槳而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)超速、葉片斷裂事故發(fā)生。