探究夏甸风电场雷击箱变事故分析及解决方案

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YAN JIU
JIAN SHE
探究夏甸风电场雷击箱变 事故分析及解决方案
Tan jiu xia dian feng dian chang lei ji xiang bian shi gu fen xi ji jie jue fang an
李英伟
风电场的风机、箱变、杆塔、架空集电线路的防雷措置对于风力发电系统安全运行极为重要，因此防雷安全措施不可忽视，本文以招远夏甸风电场的防雷状况为主，通过分析雷电频繁对箱变造成损坏的原因，从而针对性的做出综合性的系统防雷，达到理想的防护效果。

国电招远夏甸风电场工程场址位于招远市夏甸镇西南部，场址区域地势平缓开阔，山丘连绵，地形起伏不大，海拔高度160m ～250m。

2017年7月16日风电场所处地区大范围持续降雨并伴有雷电发生，在下午5点左右雷击后发现异常，维修人员巡检到A15风机处发现箱变低压侧箱门鼓开，内部电器已经烧毁。

现场勘察及存在问题如下：
（1）A15风机及附近杆塔相对位置较高，周围地势空旷，雷击风险系数大，风机及附近线路易受雷击影响，但本次雷击风机内部设备并没有发现异常。

（2）损坏箱变高压室：高压避雷器型号HZS-DN/Z35/J，接地导线6mm 2，长度0.8m，外观无闪络。

（3）损坏箱变低压室：内部烧毁痕迹严重，HY1.5W1-0.8/2.3型防雷器炸裂，该防雷器与风机电源侧连接导线6mm 2,长度1m ，接地线6mm 2,长度2m ；ABB 断路器上端烧毁，内部触点粘合,与其连接的铜排有闪络放电痕迹。

图1 损坏箱变压室
（4）其他:35KV 铠装电缆在杆塔及进入箱变侧均金属外皮接地；检测A15风机箱变及杆塔地网阻值0.4Ω（雨后）；本次雷击事故箱变断开，但是线路并没有跳闸（以往有过多次雷击事故跳闸案例）；同时据风场介绍，之前该风场也曾多次因雷击原因造成箱变损坏，低压侧防雷器及设备烧毁居多，高压侧避雷器也有过击穿现象。

招远夏甸风电场 “7.16”雷击事故分析：
根据风场对发生事故当天状况的描述及记录以及我司技术人员对现场进行的勘察，经分析认为招远夏甸风电场 “7.16”事故是由于A15号风机附近的输电杆塔遭受雷击，雷电流能量窜入箱变而造成的设备损坏事故，并非风机遭受雷击而引起！参考分析如下：
雷雨天气中，集电线路杆塔聚集电荷较多，引发雷击的概率较大。

本次事故是A15风机箱变最近的杆塔遭受雷击，在架空线路中产生出能量巨大的暂态过电压并沿线路进入箱变造成破坏。

虽然风机高度较高，也存在受雷击的可能，但由于风叶在运行当中，有可能错过了受雷击的可能；再者，经核查本次事故后，风叶外观并没有发现雷击点，同时风机内部设备没有损坏，通电后正常恢复工作，说明本次事故的破坏源头来自风机侧的可能性不大。

引起破坏程度较大主要有四个原因：一是本次雷击引发的过电压能量较大，二是杆塔处避雷器和箱变高压侧避雷器对雷电流的泄放作用发挥不足，地线较细、较长。

三是箱变低压侧的低压开关设备耐压绝缘普遍很低。

四是由于杆塔地网与箱变地网临近（距离约15米），在地下并没有组成联合地网，且铠装电缆金属外层在杆塔处和箱变处均就近接地，因而会造成地电位的反击。

地电位的不平衡通过接地系统及设备之间的各种连线，导致内部设备损坏。

通过箱变接线图及现场勘察记录可知：箱变低压侧防雷器安装在靠近风机侧，极大的可能是从变压器侧传来的感应过电压首先通过ABB 断路器之后才能通过低压侧防雷器进行泄放。

强大的感应雷电压加上箱体内湿润的空气，很容易造成相间弧光放电短路，同时也导致ABB 断路器触点、临近线路击穿短路和接地烧毁，并引发系列的连锁
图2 导体多短针放散装置现场安装图。