李強強，劉宏全，常 強

(內蒙古華電蒙東能源有限公司，內蒙古 通遼 028000)

0 引言

某風電場SL3000型陸上風電機組采用35 kV干式變壓器升壓，干式變壓器安裝于風電機組基礎環(huán)內，高壓側設置1組35 kV斷路器、1組35 kV負荷開關及接地刀閘、1組35 kV隔離開關及接地刀閘組成的開關柜，并安裝于機組二層平臺。

1 發(fā)現(xiàn)問題

在風電機組的日常運行檢修工作中，發(fā)現(xiàn)開關柜存在以下幾個方面的問題。

(1) 每次倒閘操作均需要人員乘坐電梯至二層平臺，干式變壓器停電后導致電梯斷電，人員無法乘坐電梯下塔，且在下塔過程中人員無法采取任何防墜落措施。

(2) 35 kV斷路器無手動電控分合閘按鈕，停送電操作必須面向成套開關柜采用手動方式按下斷路器本體分合閘按鈕，當人員突遇緊急情況時，無法快速作出響應。

(3) 在操作過程中，一旦遇到塔基機組設備不安全事件或干式變壓器事故時，人員無法快速撤離至安全地帶。

(4) 存在無電控操作按鈕、無分合閘電氣指示信號、無故障指示等問題。

2 設備屬性

開關柜為某公司生產的Safe系列CV型，運行設計壽命30年，額定電壓40.5 kV，額定頻率50 Hz，雷電沖擊耐受電壓185 kV，額定電流630 A，短路開斷電流20 kA，溫度等級-25 ℃。

開關柜由C模塊和V模塊組合而成，其中C模塊主要由氣吹結構的雙工位負荷開關和雙操作軸的接地刀閘構成；V模塊主要由真空斷路器(機械操作順序為O—0.3 s—CO—3 min—CO)、隔離開關和接地刀閘構成，開關柜電氣原理如圖1所示。上述所有帶電設備全部密封在充滿SF6氣體的IP67不銹鋼氣室內，年泄漏率小于0.25 ‰。

圖1 CV型開關柜電氣原理

開關柜配備REF 610數(shù)字式饋線保護繼電器，二次操作電壓DC 24 V，配備三相熱過負荷保護(定時限或反時限過電流保護、定時限延時電流速斷保護）、零序電流速斷保護(定時限或反時限零序電流I段保護、零序電流I段保護)、電流不平衡保護等，4個模擬量輸入、5個開關量輸入(DI1～DI5)、3個功率輸出接點(PO1雙極帶跳閘回路監(jiān)視、PO2和PO3）、5個信號輸出接點(SO1～SO5）及1個內部故障自檢輸出接點(一常開一常閉)。

3 改造實施

為提高SL3000機組35 kV干式變壓器倒閘操作安全性，通過增加成套開關柜斷路器電控操作回路并設置在塔基的措施予以實現(xiàn)，總體方案要求是在塔基實現(xiàn)35 kV干式變壓器高壓側斷路器的分閘控制、合閘控制、故障指示、合閘指示及分閘指示。

(1) 方案一。通過7 m 10芯電纜將所需控制線纜和信號線纜接引至塔基，在機組TBC100塔基控制柜門板上開孔，增加35 kV斷路器分合閘操控功能及相應的信號指示，分區(qū)布置分閘按鈕、合閘按鈕、故障指示燈、合閘指示燈、分閘指示燈。方案一涉及在機組控制柜內布線、門板開孔等作業(yè)，工序繁瑣，且操作過程中如發(fā)生干式變壓器事故，無法保障人員安全撤離。

(2) 方案二。通過15 m 10芯電纜將所需控制線纜和信號線纜接引至塔基，制作手控操作盒，分區(qū)布置分閘按鈕、合閘按鈕、故障指示燈、合閘指示燈、分閘指示燈。方案二布置形式靈活，除實現(xiàn)要求的功能外，可在塔架外實現(xiàn)斷路器的控制和狀態(tài)監(jiān)視，可最大程度保證人員安全。

綜合以上考慮，最終選定方案二實施。

3.1 增加分、合閘操作控制

(1) 在X1.25和X1.55間接入紅色S2分閘按鈕開關(平頭、自復位、1常開輔助觸點)，用于實現(xiàn)分閘操作功能。

(2) 在X1.24和X1.54間接入綠色S1合閘按鈕(平頭、自復位、1常開輔助觸點)，用于實現(xiàn)合閘操作功能。

3.2 增加斷路器分、合閘狀態(tài)指示

(1) 將X1.17和X3.17間短接，接入分閘指示燈的正極電源；將X1.16和X3.18間短接，接入合閘指示燈的正極電源。

(2) X1.47接綠色H2分閘DC 24 V指示燈的正極端；X1.46接紅色H1合閘DC 24 V指示燈的正極端；綠色H2分閘指示燈和紅色H1合閘指示燈的負極端接至X2.33，用于實現(xiàn)斷路器分合閘狀態(tài)實時指示。

3.3 增加繼保裝置故障指示

在X2.46和X2.48間接入紅色H3保護裝置故障DC 24 V指示燈，用于監(jiān)測保護裝置內部故障。

3.4 增加手控操作盒

通過1根15 m長的阻燃、柔性控制電纜(4×0.75 mm2，600 V)和1根信號電纜(6×0.75 mm2，400 V)將接線全部引至塔基，線纜穿于內徑為23 mm的黑色、阻燃塑料波紋管內，且兩端配直插接頭，并通過內徑25 mm帶3M背膠固定扣將其固定于風電機組塔架內壁。

手控操作盒分為兩大區(qū)，即操控區(qū)和指示區(qū)。操控區(qū)包括分閘按鈕和合閘按鈕；指示區(qū)包括故障指示、分閘指示和合閘指示。根據(jù)現(xiàn)場實際檢驗，手控操作盒可監(jiān)測到保護裝置的狀態(tài)，分閘控制、合閘控制可正常操作，斷路器的分、合閘狀態(tài)亦能準確指示，可應用于實際工作。

檢修人員應日常巡視檢查保護裝置是否正常，其紅色指示燈滅說明正常，如遇紅燈亮說明保護裝置故障，應及時檢查處理，以免保護誤動或拒動；分閘操作前，檢查確認紅色保護裝置故障指示燈滅、紅色合閘指示燈亮；合閘操作前，檢查確認紅色保護裝置故障指示燈滅、綠色分閘指示燈亮。

4 應用效果

(1) 實現(xiàn)了斷路器遠距離的工作狀況監(jiān)控，準確指示設備的狀態(tài)；實現(xiàn)了對設備的遠距離倒閘操作，不但間接簡化了操作流程，大幅提高了倒閘操作效率，倒閘操作安全性也得到有效保障，確保了工作全過程的人身安全。

(2) 每次停、送電操作大約縮短2 h，按照批復電價0.521 6元/kWh計算，在機組滿負荷情況下，單臺機組每次操作節(jié)省的時間可減少上網(wǎng)電費損失約0.31萬元。

5 結束語

針對實際生產過程中遇到的安全問題，開發(fā)設計出了SL3000型陸上風電機組35 kV開關柜手控操作盒，并在2臺蒙東區(qū)域示范性SL3000型陸上風電機組上推廣使用，實現(xiàn)了斷路器的遠距離分閘、合閘操作以及對斷路器的狀態(tài)實時監(jiān)視，下一步該手控操作盒將推廣應用至行業(yè)同類型風電機組。