某风场1号主变301开关故障分析

某风场1号主变301开关故障分析
2015年08月05日06时19分，***风电场1号主变差动保护、速断保护动作，35KV四段母线母差保护动作，1101、301、311、312、313、314开关跳闸，导致 35kV 第一回集电线路14台风机停运，35kV 第二回集电线路9台风机停运，35kV 第三回集电线路10台风机停运。

项目部立即开展故障抢修工作，至2015年08月06日04时39分，故障处理结束，1号主变、35KV四段母线及35kV三条集电线路恢复送电，2015年08月06日10时30分，部分风机恢复运行。

本次故障预计抢修时间72小时，实际用时21小时，风电场停运时长22小时33分，损失电量23700千瓦时。

一、当日运行情况
1.天气情况
无风、小雨、平均风速1.9m/s。

2.主系统运行情况
110KV***线、110kV 1号主变、110kV 2号主变、35kV四段母线、35kV五段母线、35kV 1号接地变、35kV2号接地变、（1号无功补偿、2号无功补偿故障未投入）、35kV1号、2号、3号、4号、5号、6号集电线路运行，2号主变中性点刀闸投入运行。

3.风机运行情况
运行风机64台。

二、故障过程
1.开关动作情况
2015年08月05日06时19分，集控室警铃响，经初步检查，发现1101（1号主变高压侧开关）、301（1号主变低压侧开关）、311（1号站用变开关）、312（1号集电线路出口开关）、313（2号集电线路出口开关）、314（3号集电线路出口开关）开关跳闸，3条集电线所带风机停运，故障录波器动作。

2.保护动作情况
（1） 2015年08月05日06时19分，1号主变差动保护、速断保护动作，35KV四段母线母差保护动作，1号主变差动保护动作电流为A相19.09A，B相19.15A，C相19.14A,1号主变差动保护定值为2.4A。

（2） 35KV四段母线差动保护动作电流为10.38A，35KV四段母线差动保护定值为4.9A。

（3） 1号主变限时速断保护动作电流为18.05A，1号主变限时速断保护动作定值为14A。

3.故障报警画面
图1 主监控机报警图
图2 故障录波器显示波形
图3 继保动作信息
三、处理过程
1. 08月05日06时20分向集控中心、北京调度中心、地调汇报1号主变跳闸信息。

2. 根据保护动作情况，安排人员对1号主变、35kV四段母线、第一回、二回、三回集电线及开关室、电缆隧道等处进行检查。

3. 发现1号主变低压侧301开关线路侧三相动、静触头均有烧伤痕迹，触头套管内有水珠，触头套管内部及电流互感器有表面灼伤痕迹，35KV开关室及开关仓内空气潮湿，当时检查开关室内相对湿度达到 90%。

（静触头套管内发生放电后仍有水迹）
4. 初步判断开关跳闸原因系1号主变低压侧301号开关动触头与静触头潮湿放电导致。

06时30分向地调汇报检查情况和
初步判断的故障原因，并向地调提报1号主变301开关检修工作申请，地调批准可以开工。

5. 汇报完毕，批准停电检修后做停电隔离，按照规程要求，执行停电、接地线等安全措施。

6. 对1号主变低压侧301开关进行解体检修：
（1）小车开关拉出后，发现301开关仓内静触头套管有灼伤，必须进行更换。

由于没有该型号备件，向风场场长请示并征得同意后，将同型号的母联345开关静触头套管临时移至301开关仓内使用（母联345开关一直处于冷备用状态，未投入使用）。

（发生短路的静触头套管，内部灼烧严重，必须更换）
（2） 301小车开关上的动触头也有灼伤现象，必须进行更换。

该部件有备品，对开关进行清理检查后更换新触头。

（更换的新触头）
（3）将CT和连接铜排拆卸后进行擦拭清理，清理时发现：铜排上有较小灼伤，但不影响再次使用，重新清理做绝缘后回装；CT上部有灼伤，因无同型号（变比）备品，在清理试验合格后请示风场场厂，允许回装。

（CT清理后照片）
（4）回装完毕后，对301、311、312等跳闸开关以及有关母线、线路、主变等设备摇绝缘试验，1号主变进行绝缘测定，测定结果均为300兆欧，对四段母线进行绝缘测定三相绝缘均
为41兆欧，试验全部合格。

2015年08月05日23时30分，开关检修工作全部完成。

7. 08月05日23时50分，向地调申请对1号主变、35KV四段母线及35kV的三条集电线路进行送电，地调回复：08月06日01时左右打电话请示恢复送电。

8. 08月06日00时30分地调来电话，批准对1号主变、35KV 四段母线及35kV的三条集电线路进行送电。

9. 08月06日04时38分1号主变、四段母线及35kV的三条集电线路全部恢复送电。

10. 08月06日10时30分，部分风机恢复送电，向地调汇报，本次抢修工作全部完成，风电场恢复并网，正常发电。

四、原因分析
经过分析，本次开关故障的主要原因有以下几点：
1. 开关仓静触头套管内结露是导致本次故障的直接原因。

由于该风场近期属于雨季，空气湿度非常高，一般环境湿度在90%左右。

该地区近海，距离海边200米左右，水分中含盐量较高，对电气设备的金属导电部件有较大腐蚀。

并且该区域在这一季节的日间温度达到32度以上，夜间温度低至19度左右，早晚温差大，以上原因成为结露现象发生的诱因。

开关柜为金属制品，负荷不大时柜体温度较低，与环境中湿度较大的空气接触时，更易发生结露现象。

（结露水份中含盐量高，触头上腐蚀严重，有大量绿锈）
（停电10小时后，仓门上仍有结露水滴）
2. 绝缘监督工作不到位。

在日常巡检和定检过程中，已多次发现不少开关均在不同程度上存在放电和金属腐蚀现象，虽然向两个业主公司多次提出该问题，但未引起风场足够重视，未
制订有效的防范措施，定检时未进行全面检修。

3. 开关室内除湿设备除湿效果不理想。

按照湿井MCH-7138B 型除湿机设计，该机型适用于150-200平方米且不高于2.8米的房间，该开关室较高（高约7 米），整体空间大，并且旁边开关室的连接门常期打开，间接的扩大了室内面积，造成除湿效果不理想的问题。

以下为故障时间段前后的开关室内湿度记录：
（恢复送电约24小时后，开关室内空气湿度恢复到50%左右）
4. 开关柜的设计对防潮估计不足。

对电缆隧道等处进行检查时，发现隧道内较为干燥，基本排除开关仓下部向上返潮的可能性。

但开关仓门无密封条等部件，造成开关室内空气湿度能够直接影响到开关仓内湿度，存在设计缺陷。

开关仓内加热器
为手动投停（一直处于投入状态），仓内无温度计，无法直观反映出加热设备的加热效果，存在弊端。

（电缆隧道内较为干燥，排除返潮原因，但应做防范措施）
（开关仓门无密封）
五、暴露的问题
1. 绝缘监督工作不到位。

未按反事故措施要求和公司绝缘监督管理制度要求落实绝缘监督职责和措施，运行巡检和定检工作中，未重视设备的放电现象，主要依靠增加巡检次数等被动维护方式，没有根据季节特点制定可控措施，未能高效的遏制设备劣化的发展趋势，不符合公司处理安全隐患的原则和方法。

2. 忽视技术培训，技术力量薄弱。

该风电场年青员工较多，运行技术水平较高，但检修维护水平有限，特别是在处理设备放电、故障抢修等检修维护方面经验不足。

随着今后运维一体化模式的不断推进，对风场技术人员的要求，还将不断提高，技术培训将成为今后重点工作之一。

3. 忽视设备的技改工作。

风场前些年经常发生类似问题，虽然近年通过一系列整改，运行状况有所改善，但未杜绝类似故障的发生，这说明在设备的技改方面不彻底、不到位。

4. 风场备用电源不规范。

在风场的一次系统图上明确的标有两台站用变，本应在311开关跳闸后，仍可由202开关通过10KV#4母线向风场内倒送400V站用电或通过柴油发电机供电。

但在311开关跳闸后，因柴油发电机老化损坏，无法投入送电，并且无法通过#2站用变倒送电，导致全风场失电，给抢修工作带来很大难度。

抢修当日因全场失电，无法投入除湿机，开关室内湿度回升至90%以上，存在很大的安全风
险。

（风场设计有#1、#2两台站用变，分别接在10KV#4母线和35KV#4母线上）
六、整改措施及建议
1. 认真落实公司年度反事故措施及绝缘监督管理制度，制订项目部绝缘监督细则，落实责任人和管理职责，将绝缘监督工作放到生产管理的重点关注位臵。

积极与业主公司沟通，以书面形式反映存在的安全隐患，并纳入年度反事故措施任务表中进行整改。

2．成立技改小组，根据该风场地域和气候特点，结合年度定检工作，制订季节性的绝缘监督措施。

主要以设备治理方面为工作重点，首先着力解决高压设备放电闪络等常见、易发的故障。

定期将技改成果向公司汇报，并向兄弟项目部和单位推广。

3. 建立《异常设备台帐》，对于设备在异常状态发生的初期就开始进行跟踪记录，加强日常设备巡检，利用合适时机进行检修，将安全隐患消除在萌芽状态。

通过台帐管理的方法，总结设备异常时的处理经验，将设备的异常状态做到可控、再控。

4. 加大项目部的技术培训工作。

配合公司风电运维一体化管理模式的推进，进一步增加培训力度，提升项目部青年员工的检修维护水平，适时安排员工到各火电厂项目部学习或邀请火电厂项目部电气专家到风场，开展技术讲课等培训活动。

5. 备品到货后，及时回装母联345开关静触头套管，保证风电场备用设备的安全性。

备品未到货期间，加强对两条母线的巡视检查工作。

6. 针对本次开关故障举一反三，在下半年的风场年度定检工作中，着重对本次故障涉及的开关、变压器、母线等设备进行检查。

同时建议本风场适量扩大定检范围，对已存在类似放电现象的设备提高检查、试验标准，将定检中的问题项及时向公司和业主公司汇报，尽快进行处理，消除安全隐患。

与业主公司沟通，针对日常巡检中已存在的和易发生故障的设备，提前准备好备品备件，防止发生定检或抢修延期等问题。

7. 积极协调业主单位，加大设备技改力度。

（1）适量增加除湿设备，将除湿设备排水管路封闭后统一引出开关室，向室外排水沟排放。

同时还应注意开关室的门、窗管理，特别是在雨季或空气湿度较大时，进出开关室应做到随手关门、关窗。

（2）对开关柜进行技术改造。

一是将所有开关柜底部电缆进口等未密封处，按电缆孔洞防火、防潮要求封堵填料；考虑是否能在电缆隧道内设臵换风口，连接到除湿设备上，提前预防电缆隧道的进水返潮问题。

二是对开关柜门加装密封条，在柜门关闭后能够起到防潮效果。

三是柜内加装温度指示，防止柜内结露，便于巡检过程中进行检查。

（3）对风场备用电源系统进行梳理整改。

一是修复备用柴油发电机，做好日常保养工作；二是积极协调业主单位，根据设计要求，恢复风电场站用变功能，保证场内用电。