1、華能新能源股份有限公司云南分公司Report by 概概 要要1雷雷 擊擊 故故 障障 案案 例例2風風 電電 場場 防防 雷雷 系系 統統3結結 語語4華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司雷電雷電是一種強烈的大氣長距離放電現象，它能夠直接或間接地對地面諸多設施造成災害。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司高原風電場高原風電場風電機組多位于高山山脊等曠野地帶，且所處地區多為高雷暴地區，作為典型的高結構體，機組遭受雷擊的概率比較大。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司“風花雪月風花雪月”的大理的大理華能新能源股份

2、有限公司云南分公司現有兩個下屬高原風電場華能新能源股份有限公司云南分公司現有兩個下屬高原風電場大風壩風電場大風壩風電場 馬鞍山風電場馬鞍山風電場 先后于先后于2008年和年和2010年建成投運年建成投運華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司中國第一個投入商業運行的高原風電中國第一個投入商業運行的高原風電場場華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司大風壩風電場大風壩風電場華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司目前云南省建成投產規模最大的風電場目前云南省建成投產規模最大的風電場馬鞍山風電場馬鞍山風電場初步統計初步統計馬鞍山

3、風電場馬鞍山風電場累計發生較大雷累計發生較大雷擊故障擊故障7 7臺次，風機累計受累停臺次，風機累計受累停機時間超過機時間超過10001000個小時，損失個小時，損失電量近電量近1010萬千瓦時，直接經濟萬千瓦時，直接經濟損失近損失近3030萬元。萬元。大風壩風電場大風壩風電場累計發生較大雷累計發生較大雷擊故障擊故障1515臺次，風機累計受累臺次，風機累計受累停機時間超過停機時間超過20002000個小時，損個小時，損失電量超過失電量超過2020萬千瓦時，直接萬千瓦時，直接經濟損失近經濟損失近6060萬元。萬元。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司防雷接地工作防雷接地

4、工作是高原風電場長期安全穩定運行的重要保障，也是高原風電場建設過程中必須面對和思考的一個難題。結合兩年多來風電場運行實踐、防雷接地改造以及發生雷擊故障的情況，我們將自己對構建高原風電場防雷接地體系的一些經驗和做法向大家進行匯報介紹。通過拋磚引玉，為風電場不斷完善和發展防雷接地體系、減少雷擊故障損失，提供一些思路和方法。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司一年前一年前風電場的防雷接地體系風電場的防雷接地體系按區域和設備的不同可以劃分：華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司因為雷電

5、放電具有明顯的隨機性和強大的破壞力 構建高原風電場防雷接地體系的核心思想核心思想不是避免設備遭受雷擊，而是通過采取合理有效的防雷措施，將風電場受到雷電災害的損失降到最小，在雷擊故障發生后，可以用最方便快速的措施進行處理，盡快恢復風電場的正常運行重點關注重點關注風電場中設備絕緣水平較低、容易發生設備故障，且現場更換維修困難的風力發電機組和廂式變壓器華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司大風壩風電場大風壩風電場“9.10”雷擊故障雷擊故障2010年9月10日21時28分和21時36分大風壩風電場35kV回線及35kV回線分別遭受雷擊，造成15#、19#、23#、27#、3

6、1#、38#六臺風機停運。故障現象：故障現象：風機監控系統報缺相故障停機，15#、23#、27#風機可以遠程恢復并網運行，19#、31#、38#風機遠程恢復失敗。2010年9月10日21時28分48秒15#風機報缺相故障停機，21點50分15#風機遠程恢復并網運行。2010年9月10日21時28分48秒19#、23#、27#、31#、38#風機報缺相故障停機，21點50分23#、27#風機遠程恢復并網運行，19#、31#、38#遠程恢復失敗。由于夜間雷雨天氣影響，未對所停機組進行檢查。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司大風壩風電場大風壩風電場“9.10”雷擊故障雷

7、擊故障故障處理：故障處理：1、查閱升壓站故障錄波裝置內錄波波形，查看線、查閱升壓站故障錄波裝置內錄波波形，查看線路開關處雷擊計數器變化情況。路開關處雷擊計數器變化情況。2010年9月10日21時28分48秒462毫秒35kV回線故障波形顯示，回線故障電流約為額定電流值的1.5倍，線路B、C相避雷器計數器均動作1次。2010年9月10日21時28分48秒464毫秒35kV 回線故障波形顯示，回線故障電流約為額定電流2.8倍。2010年9月10日21時36分21秒54毫秒35kV回線故障波形顯示，回線雷擊電流約為額定電流7.6倍，線路B相避雷器計數器動作1次。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新

8、能源股份有限公司云南分公司大風壩風電場大風壩風電場“9.10”雷擊故障雷擊故障故障處理：故障處理：2、現場檢查。查看跌落保險，箱變設備外觀檢查，、現場檢查。查看跌落保險，箱變設備外觀檢查，箱變絕緣油外觀檢查，風機控制柜內設備外觀檢查。箱變絕緣油外觀檢查，風機控制柜內設備外觀檢查。19#、31#風機箱變高壓側跌落保險A、B、C三相熔絲均燒斷；低壓側箱變門變形彈出；箱變低壓室包括低壓側斷路器、連接銅排、干式變壓器、避雷器等設備全部燒毀；31#箱變高壓熔斷器A相熔斷。31#風機振動檢測模塊、軟切入模塊等多個元件損壞。38#風機箱變高壓側跌落保險A、B兩相熔絲燒斷，其余外觀正常。華能新能源股份有限公司

9、云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司大風壩風電場大風壩風電場“9.10”雷擊故障雷擊故障華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司大風壩風電場大風壩風電場“9.10”雷擊故障雷擊故障故障處理：故障處理：3、現場試驗。用萬用表測量箱變高壓側熔管通斷、現場試驗。用萬用表測量箱變高壓側熔管通斷、檢查低壓側設備絕緣及接線情況。用直阻測試儀測檢查低壓側設備絕緣及接線情況。用直阻測試儀測量箱變高低壓繞組直阻情況。用絕緣測試儀做高壓量箱變高低壓繞組直阻情況。用絕緣測試儀做高壓電纜等絕緣測試。箱變絕緣油送檢。電纜等絕緣測試。箱變絕緣油送檢。19#、31#、38#箱變高低壓繞組直阻測

10、試正常，高壓電纜絕緣正常。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司大風壩風電場大風壩風電場“9.10”雷擊故障雷擊故障故障處理：故障處理：4、事故原因分析，采取處理措施，恢復風機正常、事故原因分析，采取處理措施，恢復風機正常運行。運行。分析19#、31#箱變事故原因事故原因是線路遭受雷擊后導致地電位升高，箱變低壓側絕緣及間隙無法承受過電壓，雷電反擊雷電反擊造成箱變低壓側損毀。兩臺箱變返廠維修，近兩個月后恢復風機運行。38#風機現場更換跌落保險后，檢查箱變及風機一切正常，分析原因是箱變高壓側在雷電過電壓情況下出現放電過流情況，導致熔絲燒斷，于9月11日11時52分恢復運行

11、。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司大風壩風電場大風壩風電場“9.10”雷擊故障雷擊故障故障處理：故障處理：5、總結經驗，提出整改方案和措施。、總結經驗，提出整改方案和措施。針對雷電反擊故障，在箱變低壓側增加一組避雷器，增加低壓側相間的絕緣距離，采取在引出線接頭處增加絕緣護套，在相間加裝絕緣隔板，避免相間擊穿放電。同時為加快箱變故障處理速度，盡快恢復風機運行，減少經濟損失，風電場購買一臺同型號箱變作為備用。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司馬鞍山風電場馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障雷擊故障2010年9月22日03時17分，馬鞍山風電

12、場400V 站用電系統遭受雷擊， 400V段電度表等損壞，35kV回線1#、20#、22#、24#風機箱變和35kV回線3#、5#、7#風機箱變遭受雷擊故障，致箱變不同程度受損，風機停機。故障現象：故障現象：首先發現400V系統故障，風機通訊中斷。在臨時處理了400V系統故障，恢復供電后，運維人員對不能恢復通訊的十臺風機檢查，發現其中七臺箱變不同程度受損。20102010年年9 9月月2222日日03 03 時時1717分，馬鞍山風電場中控室后臺監控系統發出報警信號：分，馬鞍山風電場中控室后臺監控系統發出報警信號：35kV35kV場內輸電線路場內輸電線路回線保護整組啟動回線保護整組啟動1#1#

13、主變高后備保護整組啟動主變高后備保護整組啟動1#1#、2#2#直流電源市電掉電直流電源市電掉電華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司馬鞍山風電場馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障雷擊故障故障處理：故障處理：經運行值班人員檢查后發現：經運行值班人員檢查后發現：400V400V段電度表被燒毀段電度表被燒毀35kV35kV場內輸電線路場內輸電線路、回線均處于運行回線均處于運行狀態狀態升壓站內一次設備運行升壓站內一次設備運行狀態良好狀態良好風機通訊中斷。風機通訊中斷。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司馬鞍山風電場馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障雷擊

14、故障故障處理：故障處理：400V400V段電度表已全部燒毀，相關接線也燒毀，柜內存在電弧燒段電度表已全部燒毀，相關接線也燒毀，柜內存在電弧燒黑的現象黑的現象400V400V段段B B相電壓表無電壓顯示相電壓表無電壓顯示400V400V段進線處三相均有電壓段進線處三相均有電壓站用變跌落保險及避雷器運行正常站用變跌落保險及避雷器運行正常絕緣檢查正常絕緣檢查正常20102010年年9 9月月2222日日5 5時，現場維護人員對時，現場維護人員對400V400V站用電系統進行檢查：站用電系統進行檢查：判斷推測故障原因為線路感應雷電過電壓竄入到判斷推測故障原因為線路感應雷電過電壓竄入到400V400V系

15、統，在絕緣系統，在絕緣較薄弱的電度表處發生放電，將電度表及接線等燒毀。維護人員將較薄弱的電度表處發生放電，將電度表及接線等燒毀。維護人員將電度表電度表CTCT接線端子短接、其余接線懸空后，于接線端子短接、其余接線懸空后，于9 9月月2222日日7 7時恢復時恢復400V400V 段段35kV35kV站用變進線供電，恢復升壓站站內用電。站用變進線供電，恢復升壓站站內用電。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司馬鞍山風電場馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障雷擊故障故障處理：故障處理： 因風機通信中斷，風機故障信息未全部反饋至監控后臺，對風機通信因風機通信中斷，風機故障信息未

16、全部反饋至監控后臺，對風機通信故障檢查后，故障檢查后，20102010年年9 9月月2222日日8 8時，現場維護人員對不能恢復通信的時，現場維護人員對不能恢復通信的1010臺風臺風機進行了檢查，其中機進行了檢查，其中3 3臺通過重啟風機和通訊模塊后恢復通信，其余臺通過重啟風機和通訊模塊后恢復通信，其余7 7臺風臺風機箱變受到不同程度損傷：機箱變受到不同程度損傷：華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司馬鞍山風電場馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障雷擊故障故障處理：故障處理：3#風機箱變雷擊后整體外觀24#風機箱變雷擊后內部情況華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股

17、份有限公司云南分公司馬鞍山風電場馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障雷擊故障故障處理：故障處理：22#風機箱變雷擊后內部情況華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司馬鞍山風電場馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障雷擊故障故障處理：故障處理：按上述按上述5 5個步驟進行故障處理，匯總七臺箱變情況：個步驟進行故障處理，匯總七臺箱變情況：華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司馬鞍山風電場馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障雷擊故障故障處理：故障處理：過電壓保護過電壓保護未動作未動作高壓熔斷器高壓熔斷器接口銹蝕接口銹蝕低壓側母排低壓側母排絕緣間隙小絕緣間隙小初步原

18、因分析：初步原因分析：華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司馬鞍山風電場馬鞍山風電場“9.22”雷擊故障雷擊故障故障處理：故障處理：分析箱變因線路雷擊過電壓造成較大損害的原因為：1、在遭受雷擊時，箱變帶間隙過電壓保護器未起到保護作用。2、高壓熔絲與負荷開關連接處接觸不良，且高壓熔斷器觸頭與箱體的爬電距離僅為820mm，不能滿足高原環境要求，在過電壓情況下，高壓熔斷器發生沿面閃絡，絕緣擊穿發生放電，熔管內空氣受熱急劇膨脹后沖出，造成箱變門及低壓室內儀器儀表損壞。整改措施：1、將后期箱變過電壓保護器更換為無間隙氧化鋅避雷器，在箱變進線A桿頂部加裝線路氧化鋅避雷器，以加強防

19、雷效果。2、提高箱變低壓側相間絕緣強度，在斷路器引出線接頭處增加絕緣護套，在相間加裝絕緣隔板。3、后期箱變盡可能采用油浸式熔斷器。4、備用一定數量的高壓熔斷器，更換生銹的接觸頭。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司風機防雷風機防雷1、嚴格保證風機的接地電阻值不大于、嚴格保證風機的接地電阻值不大于 4歐。歐。2、針對高原風電場土壤電阻率較高的特點，在外延地網的主干線上可以增、針對高原風電場土壤電阻率較高的特點，在外延地網的主干線上可以增加專用的電解地極，通過它不間斷的釋放等離子體，增加與大地的良好接觸，加專用的電解地極，通過它不間斷的釋放等離子體，增加與大地的良好接觸

20、，降低接地電阻值。要求電解地極具備免維護的特點，能夠保證在降低接地電阻值。要求電解地極具備免維護的特點，能夠保證在20年內正年內正常工作。常工作。 3、與風機結合在一起的所有的金屬件都應等電位連接在一起，并與防雷裝、與風機結合在一起的所有的金屬件都應等電位連接在一起，并與防雷裝置相連。置相連。4、接地系統有直通大地的連接，等電位連接網不設單獨的接地裝置。、接地系統有直通大地的連接，等電位連接網不設單獨的接地裝置。 5、接地電纜的敷設平直、整齊。若轉彎時，彎曲半徑應大于導線直徑的、接地電纜的敷設平直、整齊。若轉彎時，彎曲半徑應大于導線直徑的10倍。倍。6、風機基礎接地網采用內外兩個均壓環，兩環之

21、間不少于三點直接連接。、風機基礎接地網采用內外兩個均壓環，兩環之間不少于三點直接連接。7、將塔底控制柜的接地系統與風力發電機組雷電流引下系統的連接斷開，、將塔底控制柜的接地系統與風力發電機組雷電流引下系統的連接斷開，防止雷電反擊造成塔底控制柜控制元器件損壞。防止雷電反擊造成塔底控制柜控制元器件損壞。8、在風機電控系統中的對電壓敏感易損壞的開關量和模擬量的信號線路在、在風機電控系統中的對電壓敏感易損壞的開關量和模擬量的信號線路在進入主控模塊前加裝第三級進入主控模塊前加裝第三級SPD。9、檢查防雷接地回路中熔斷器容量是否滿足要求。、檢查防雷接地回路中熔斷器容量是否滿足要求。華能新能源股份有限公司云

22、南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司風機防雷風機防雷風機內環電解地極外引接地線風機外環風機基礎接地網示意圖風機等電位接地示意圖華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司線路防雷線路防雷1、桿塔接地根據桿塔位置土壤電阻率大小進行設計，桿塔接地電阻最大值不大于25歐姆。2、針對高原風電場雷暴日較多的特點，場內線路全線架設雙避雷線，以防止雷電繞擊。將雙避雷線保護角設計為零保護角或負保護角。3、避雷線采用逐基接地運行方式。建議將35kV線路終端塔接地網與風機平臺主接地網相連，保證接地電阻在4歐姆以下，以降低在雷擊情況下的地電位的升高。4、箱變進線終端A桿頂部加裝線路氧化鋅避雷

23、器。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司箱變防雷箱變防雷1、箱變與風機共用一個接地網，接地電阻不大于4歐姆。2、箱變低壓側中性點直接接地，外殼通過兩條50 x5扁鐵與地網直接相連。3、箱變高壓側跌落保險上端裝設避雷器（HY10WX-51/134）一組。4、箱變高壓側裝設無間隙氧化鋅避雷器（HY10WZ-51/125）一組。5、箱變低壓側裝設低壓避雷器一組。6、提高箱變低壓側相間絕緣強度，建議在斷路器引出線接頭處增加絕緣護套，在相間加裝絕緣隔板，在銅排接頭等尖端處，加強打磨工藝，避免尖端毛刺放電。在箱變設計時，應增大相間及相對地的空氣間隙，以加強外絕緣。7、在箱變設計

24、時，應完善箱變主回路、測量回路及控制回路的等電位連接，避免雷電反擊造成絕緣擊穿，引發短路。8、在箱變設計采購時，應增大箱變高壓熔斷器尺寸以滿足高原環境爬電距離要求；或將高壓熔斷器的絕緣方式更換為油浸絕緣。華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司箱變防雷箱變防雷華能新能源股份有限公司云南分公司華能新能源股份有限公司云南分公司升壓站防雷升壓站防雷1、升壓站主接地網電阻按設計要求小于0.5。2、升壓站安裝可以覆蓋保護全站電氣設備范圍的避雷針，避雷針接地電阻小于10。3、避雷針接地網與主接地網互相獨立，其與接地主地網的間距大于5米。4、所有運行中不帶電設備的金屬外殼，通過接地扁鐵，與地網連接在一起。5、接地網采用熱鍍鋅材料的無需作防腐蝕措施，各焊接點須涂上防銹漆。新 增 外 延 接