风电场一起箱变低压断路器异常跳闸原因分析和处理

战 谊，薛安农

（甘肃新泉风力发电有限公司，甘肃 兰州 730070）

0 引言

风电已经成为新能源的亮点和重点，所涉及的设备数量多，在投产前的调试工作是设备安装工程的最终环节，也是设备安装工程的最后一道检验程序。电气设备是否能够正常投入运行，受到设备本身设计、制造、安装、施工工艺、产品质量、人员素质等方面因素的影响。

1 箱变保护配置情况

风电场风电机组单机容量为1 500 kW，每台风机配一台35kV/0.69kV、1600kVA美式箱变（图1）。箱变35 kV高压侧采用负荷断路器—高压熔丝组合保护，并配置避雷器。箱变690 V低压侧配置空气断路器，断路器配置电气量保护和非电气量保护，其中电气量保护有接地保护、过载长延时保护、短路短延时保护、短路瞬时保护，动作于断路器跳闸；非电气量保护有油位低保护、压力释放保护、上层油面温度高保护、绕组温度高保护，动作于断路器跳闸；另外，配置部分温度报警信号［1］。

2 故障及分析

2.1 故障情况

在进行A1-11F号风机带负荷试验时，当风机发电功率达到1000kW时，其箱变低压侧断路器跳闸。

2.2 箱变本体及一次设备检查

断路器跳闸后，调试人员到现场对箱变进行全面检查，检查结果及分析如表1所示。

表1 断路器跳闸后箱变检查及分析

由表1检查结果及分析可以得出：

1）箱变低压断路器跳闸非箱变电气量保护动作导致低压侧断路器跳闸。

2）箱变低压断路器跳闸非“油位低”、“压力释放阀动作”、“上层油温高”等非电气量保护动作引起。

3）箱变低压断路器跳闸原因可能是“绕组温度高”保护动作，但考虑到存在绕组温度计的历史记录指针在出厂时有未复位的可能，所以还需要进一步的证明。

4）箱变低压断路器跳闸的原因并非是箱变本身或低压回路故障，而可能是由于错误接线等其他原因造成的［2］。

2.3 跳闸原因初判

由以上初步分析，需要判断是否“绕组温度高保护”动作，并进一步分析其动作原因。

考虑到箱变本身及低压回路无故障，箱变绕组温度计的历史记录指针在出厂时有未复位的可能，所以将箱变绕组温度计的历史记录指针进行复位（调到同适时温度一致），然后对箱变进行送电。再次进行风机调试工作。在A1-11F号风机发电功率达到1 000 kW时，结果出现了同最初调试时相同的现象，即箱变低压侧断路器跳闸。

跳闸后到现场直接对箱变绕组温度计进行检查，发现绕组温度计实时指针指示在25℃，但历史指针指示在90℃，达到了断路器跳闸的定值，说明当风机发电功率达到1 000 kW时，箱变绕组温度计指示温度达到了90℃。

该型箱变共配备有5个温度计，其中3个为上层油面温度计，2个为绕组温度计，检查结果证明，3个油面温度计指示的油面温度均正常，而2个绕组温度计指示的绕组温度均已达到跳闸定值。

通过进一步检查和分析，可以断定，箱变低压侧断路器跳闸确系绕组温度高引起的。

2.4 测温元件及二次回路检查和分析

根据以上检查结果，可以确定箱变绕组温度的测温回路存在问题，需对测温元件及二次回路进行检查。在进一步检查中发现，绕组温度计复合变送器电流互感器二次值整定为1 A，而箱变低压侧电流互感器实际变比为1 500 A/5A。由此，可以断定箱变低压侧断路器跳闸原因并不是真的绕组温度高，而是由于绕组温度计指示错误引起的。

3 绕组温度计工作原理

绕组温度计由温度计和复合变送器组成，二者运用“热模拟”技术，反映绕组在运行中的温度，保护绕组温度不超过规定值。

3.1 温度计

主要由感温包、毛细管、弹性元件、微动断路器组成。前三个部分构成的密封系统内充满感温介质。当温包受热时，温包内感温介质受热膨胀所产生的体积增量，通过毛细管传递到仪表内的弹性元件，使之产生位移，位移经过机构放大后，带动指针指示温度变化，并驱动微动断路器，控制冷却系统投退，达到控制变压器温升的目的。指针表内的微动断路器即常开接点，箱变只用一对接点用于绕组超温跳闸。

3.2 复合变送器的设置

CT额定电流Ict设置。选择拨段断路器，输入适配额定电流Ict为0.5～5.0 A的电流互感器。

铜油温差加热电流Ih设置。根据“变压器说明书”查得线圈对油平均温差，即铜油温差△two（假设△two=20℃），查出模拟温升电流Ih=1 040 mA。

微调电位器Rx完成Ih设置。在a、b脚上并入电压表测量Uab，间接观察Ih值的变化，调整复合变送器的微调电位器Rx，使得电压表指示为1040 mV，工作电流设定完成。

3.3 “热模拟”技术的工作原理

“热模拟”技术的工作原理如图1所示。根据GB/T15164，变压器绕组温度tw计算方式是变压器油箱顶层油温to和变压器铜油温差two之和，即tw=to+two，其中油温可由压力式温度计测量获得，铜油温差是随变压器负荷大小而变化的数据，通过“热模拟”获得［3］。

从变压器的电流互感器取得与负载电流成正比的附加电流Ict，经复合变送器变流成电流Ih。通过电流Ih对复合变送器内附设的一组特别设计的电热元件进行加热，该电流在电热元件上所产生的正比于负载电流的附加温升即模拟的铜油温差two，迭加到变压器顶层油温 to上，从而使得绕组温度计温包获得变压器的绕组温度tw=to+two。

图1 热模拟技术工作原理图

4 结语

由于绕组温度计复合变送器电流互感器二次值被整定为1 A，而箱变低压侧电流互感器实际变比为1 500 A/5A，所以通过绕组测温包电热元件的电流值被放大了5倍，从而造成绕组温度计测量出偏高的虚假温度，达到断路器跳闸的定值，导致断路器误跳闸。

将箱变绕组温度计复合变送器中的电流互感器二次额定值设定为5 A，重新送电进行负荷试验，箱变运行正常。