據現場人員反映,機組發生著火事故后,故障機組的箱變高壓側有兩相保險熔斷導致高壓側跳閘。據了解,不少箱變的高壓側開關有保險熔斷跳閘功能,而低壓側斷路器沒有自動跳閘裝置。因此,機組故障時,低壓側斷路器不可能斷開。從風電機組系統設計來看,箱變和風電機組共同組成雙重保護,按風電機組發電負荷從小到大的電流保護順序是:變頻器、箱變低壓側、箱變高壓側。在變頻器斷路器無法正常脫開的情況下,如果箱變低壓側不能及時跳閘,很容易造成事故擴大。
另外,機組主控報“電網掉電”和“交流電源”故障,與箱變高壓側兩個保險斷開的時間相對應,在后一個保險熔斷時,箱變的高壓側開關跳閘,這與現場查看的箱變高壓側斷路器跳閘及箱變高壓側兩相保險熔斷的事實相符。從主控看這兩個故障信息的時間差為2s(主控的最小計時單位為s)。再從升壓站的線路錄波信息來看,事故機組所在線路發生了“三相電流不平衡”故障,時間為1s341ms,這再次與機組監控數據相吻合。
12:40:04,機組主控報“電網掉電”,箱變高壓側第一個保險熔斷;12:40:06,主控報“交流電源故障”,箱變高壓側的另外一個相保險熔斷,同時高壓側跳閘,機組與電網分離。
在事故發生時,事故機組同一線路的8臺機組均處于低風速發電狀態,發電功率不高,而事故機組耗電功率較大,單相耗電電流可能在機組的滿負荷以上,當事故機組高壓側保險有一相熔斷后,另外兩相仍處于耗電狀態,因此,集電線路出現了三相電流不平衡故障。當事故機組的箱變高壓側開關跳閘后,隨著事故機組的切除線路恢復正常。
該風電場箱變高壓側電壓為35kV,使用保險的容量為50A,由此核定出的箱變高壓側的容量值在3000kVA以上。從保險的熔斷狀況來看,在事故發生時,機組發熱耗電功率很高。耗電產生的熱量又主要集中在發電機定子上,發電機外殼的溫升足以達到其附近可燃物,如:潤滑系統、排氣罩等的著火點,從而造成機組起火。
三、變頻器并網開關不能分閘分析
變頻器并網開關有失壓脫扣功能,在失去外界供電時,并網開關就會斷開,然而,當箱變的高壓側跳閘后,并網開關還一直處于閉合狀態,即:在并網開關完全失電的狀態下,也不能使其分閘,變頻器并網開關屬機械卡死的可能性極大。后來對事故機組的變頻器并網開關進一步檢查也證實不能分閘是由機械卡死所致。
究其原因,該風電場的所有機組是同一機型,與其他機組相比,事故機組地處凹地,處于兩山之間,此機位的風速和風向變化極為頻繁,通過主控記錄數據發現,在事故發生前,因風速在切入風速附近頻繁且大幅度地波動,導致機組并網頻繁。平均每4-8分鐘出現一次“低風切出”的觸發與復位:當風大的時候,機組還在啟機階段,而并網之后,風速下降,風能低于機組維持發正電時所需要的能量,機組又迅速“低風切出”,這不僅對機組發電不利,而且,與同一風電場其他機組相比,在同樣時間內變頻器的并網次數增加,合閘后不能斷開的概率大大增加,致使發生分閘脫扣線圈發熱以及脫扣機械機構出現卡塞的概率增加,最終導致變頻器并網開關無法正常分閘。在事故發生時,事故機組并網開關的動作次數為18645次,而同期投入運行的其他機組一般在6000-7000左右,也說明了該機組所在機位風況變化的頻繁程度。