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摘要:當(dāng)前,光伏電站大規(guī)模投產(chǎn),但同時(shí)光伏設(shè)備的故障處理面臨較大難題,本文主要就箱式變壓器單相接地、高壓斷線、高低壓短路等典型故障的故障象征及分析處理過(guò)程展開詳述,并提出了箱式變壓器的故障防范措施,希望對(duì)光伏電站安全運(yùn)行有所幫助。
關(guān)鍵詞:光伏電站;箱式變壓器;典型故障;分析;處理
為有效分析箱式變壓器的故障情況,本文選用雙二次繞組箱式變壓器(ZGS11-Z.T-1000/38.5),可帶2臺(tái)集中式逆變器,其發(fā)電單元結(jié)構(gòu)如圖1所示。該箱變采用的是三相三柱式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),低壓側(cè)有2個(gè)繞組,整體結(jié)構(gòu)分為高、低壓室、油箱等三大部分。在實(shí)際運(yùn)行中,箱式變壓器的常見故障有低壓繞組接地故障、高壓側(cè)斷線故障以及高低壓側(cè)短路故障等,下面就此展開詳細(xì)分析。
1光伏電站箱式變壓器典型故障
1.1低壓繞組接地故障分析
由于在光伏電站箱變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,并未設(shè)計(jì)中性點(diǎn)接線,若其低壓側(cè)出現(xiàn)單相接地類故障,會(huì)對(duì)絕緣造成較大危害。集中逆變器的運(yùn)行狀態(tài)不同,所表現(xiàn)的故障情況也會(huì)有差異。首先來(lái)說(shuō),當(dāng)在光照不足的情況下,發(fā)電單元不再工作,集中逆變器會(huì)脫離并網(wǎng)的狀態(tài),這樣待機(jī)狀態(tài)下的逆變器將不再作為發(fā)電負(fù)荷,而是借助于箱式變壓器從電網(wǎng)上吸收電能。此時(shí)箱式變壓器所承擔(dān)的是配電任務(wù),若在箱變低壓位置出現(xiàn)單相接地,那么逆變器所接受到的線電壓仍不會(huì)改變,逆變器還會(huì)正常工作,然而相電壓會(huì)升高,在長(zhǎng)期運(yùn)行下,會(huì)造成箱式變壓器低壓側(cè)的絕緣損壞,甚至出現(xiàn)多點(diǎn)接地的情況。其次,若有光照的情況下,集中逆變器會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⒕W(wǎng)狀態(tài),通過(guò)分析其接線方式,箱變不接地的運(yùn)行方式,在單向接地狀態(tài)下,難以與大地構(gòu)成有效的回路,也就是不會(huì)有接地電流,逆變器出線線電壓也不會(huì)發(fā)生變化,但其控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初,主要監(jiān)測(cè)的仍然是線電壓,不會(huì)發(fā)現(xiàn)接地異常,逆變器仍會(huì)正常工作,但受接地影響,逆變器的整體效率會(huì)降低,進(jìn)而影響到光伏發(fā)電效益。
1.2高壓側(cè)斷線故障分析
根據(jù)斷線位置的不同,箱式變壓器斷線故障又分為高壓引線和繞組斷線。當(dāng)箱變高壓側(cè)出現(xiàn)高壓引線斷線故障后,其直接導(dǎo)致逆變器跳閘,發(fā)電機(jī)組也會(huì)因故障而停機(jī)。箱變經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn),箱式變壓器內(nèi)部會(huì)有聲響以及特殊氣味,故障相的繞組會(huì)出現(xiàn)電阻無(wú)窮大的情況,而測(cè)量其直流電阻可發(fā)現(xiàn)正常相與故障相繞組間的電阻也會(huì)無(wú)窮大,這樣基本可以判斷斷線故障的發(fā)生。而當(dāng)發(fā)生高壓繞組斷線故障時(shí),其故障象征會(huì)有所不同,主要表現(xiàn)在直流電阻不會(huì)表現(xiàn)為無(wú)窮大,而是僅為正常兩相間直流電阻的兩倍。通過(guò)測(cè)量故障后的電壓可發(fā)現(xiàn),在高壓側(cè),故障相與相鄰相的線電壓會(huì)降低,一般會(huì)降至額定線電壓的50%,而正常相的線電壓并不會(huì)變化;在低壓側(cè),斷線相所對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)一相的線電壓有明顯降低,但不會(huì)變?yōu)榱?,這主要是由感應(yīng)電壓所導(dǎo)致的。
1.3高低壓側(cè)短路故障分析
通常在箱式變壓器運(yùn)行中,相間短路故障多有發(fā)生,當(dāng)高/低壓側(cè)發(fā)生相間短路時(shí),會(huì)導(dǎo)致箱式變壓器對(duì)應(yīng)側(cè)斷路器跳閘,而且在故障沖擊下,箱式變壓器往往會(huì)伴隨有內(nèi)部異響、噴油、異味等情況。一般來(lái)說(shuō),對(duì)箱變短路故障的分析,要從保護(hù)動(dòng)作情況入手,大體了解箱變故障情況,然后要將箱變轉(zhuǎn)至檢修的狀態(tài),做好安全措施,并將該光伏發(fā)電單元解列,詳細(xì)查看故障狀況。而且有時(shí)在故障初期,可能僅為箱式變壓器相間故障,若故障進(jìn)一步發(fā)展,會(huì)造成變壓器內(nèi)部繞組燒毀損傷,鐵芯崩壞等更大損失,這種情況下箱式變壓器只能采取報(bào)廢處理。這里以箱變某次實(shí)際故障的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行分析,最初故障發(fā)生在低壓側(cè)相間短路,在短路沖擊放電作用下,造成高低壓繞組間的擊穿短路,這種狀況下會(huì)造成更嚴(yán)重的短路放電,進(jìn)而造成鐵芯損壞,受高溫影響,箱變油箱內(nèi)部油會(huì)嚴(yán)重噴發(fā),并且出現(xiàn)分解變質(zhì)等情況。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),高低壓繞組間短路的直接原因在于其本身便有絕緣薄弱點(diǎn)。
2光伏電站箱式變壓器故障防范措施
2.1增設(shè)絕緣監(jiān)測(cè)裝置
對(duì)于本文所選箱式變壓器,屬于三相三線的星形接線,若出現(xiàn)單相接地的情況,會(huì)因不存在中性點(diǎn)而使得線電壓無(wú)明顯的改變,增大了接地故障排查的難度,接地逆變器持續(xù)工作可能造成接地故障的惡化,甚至帶來(lái)更大風(fēng)險(xiǎn)。為此,絕緣監(jiān)測(cè)裝置的使用,能夠?yàn)槟孀儐卧牟⒕W(wǎng)增添一道保障,若出現(xiàn)接地故障,會(huì)直接發(fā)出絕緣故障告警,而使故障單元解列。此外,為更好地應(yīng)對(duì)光伏箱式變壓器接地故障,宜采用含中性點(diǎn)接線的逆變器,而其接線組別宜選用yn11類型。
2.2加強(qiáng)日常絕緣監(jiān)測(cè)
為保障光伏電站運(yùn)行安全,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格依規(guī)開展定期監(jiān)測(cè)工作,特別是在絕緣監(jiān)測(cè)方面,能夠更及時(shí)的發(fā)現(xiàn)箱式變壓器的絕緣缺陷,降低站內(nèi)設(shè)備故障幾率。在實(shí)際光伏電站運(yùn)維中,需適當(dāng)提高箱變絕緣監(jiān)測(cè)的頻次。
2.3重視油樣化驗(yàn)工作
經(jīng)光伏電站箱變故障分析,其內(nèi)部絕緣缺陷是導(dǎo)致高壓故障的關(guān)鍵原因,為避免類似故障發(fā)生,需做好箱變內(nèi)部油樣的化驗(yàn)工作。從內(nèi)部絕緣出現(xiàn)缺陷到引發(fā)故障,均是在較長(zhǎng)時(shí)間逐漸積累的,其在惡化過(guò)程中通常會(huì)有放熱或放電的問(wèn)題,進(jìn)而使得油樣成分發(fā)生拜年話。通過(guò)定期化驗(yàn),能夠更有效的去檢測(cè)絕緣狀況,必要時(shí)還要采取干預(yù)措施,避免絕緣情況惡化。在箱變運(yùn)行中,還要加強(qiáng)油溫的監(jiān)測(cè),通過(guò)增加巡視及化驗(yàn)的頻次的方式,避免油溫過(guò)高變壓器演變?yōu)楣收稀?/p>
2.4做好投建階段技術(shù)選型工作
為保證光伏電站長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性,降低箱式變壓器的故障幾率,就要從光伏電站建設(shè)階段出發(fā),切實(shí)做好選址、電氣設(shè)計(jì)、設(shè)備選型等工作,確保箱變產(chǎn)品本身質(zhì)量過(guò)硬,還要符合電站整體設(shè)計(jì)要求。
3結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,本文以典型的箱式變壓器為例,結(jié)合光伏發(fā)電特點(diǎn),詳細(xì)分析了其常見的接地、斷線以及短路等變壓器故障。為有效規(guī)避箱變故障,光伏電站運(yùn)維方要加強(qiáng)日常絕緣監(jiān)測(cè),重視油箱化驗(yàn)工作,在條件允許下,還要增設(shè)絕緣監(jiān)測(cè)裝置,切實(shí)保障箱式變壓器安全運(yùn)行。
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作者:曲小飛 單位:山西華鑫電氣有限公司
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