一起風電場雷電災害調查分析

林小杰 鐘 靜 陳海濤 劉麗娟 王曉峰

(貴州省六盤水市氣象局 貴州六盤水 553001)

2018年11月7日，我中心接到了一起雷電災害事故調查鑒定請求，初步接報為我市下轄盤州市四格風電場一期6號風機箱式變壓器于2018年3月25日疑遭雷擊造成損壞，要求進行雷電災害事故調查鑒定。翌日，我中心組織技術力量趕赴事故現場。

一、現場勘查

四格風電場一期工程位于四格鄉坡上草原牧場，場址海拔高程在2 200m～2 780m之間，地勢開闊，場區內以草坡為主。6號風機位置為經度：104.63 069，緯度：26.234 327。風機發電后由風機塔筒內的箱式變壓器升壓至35kV，由埋地線路輸送至距風機直線距離約1.5公里外的鐵塔，并入集線回路后變為架空線輸送至風電場110kV總升壓站。一期35kV風機集電線路由架空線路和地埋電纜組成，其中架空線路占60%左右、地埋電纜占40%左右。

由于接到雷電災害報告時距事故發生時段已久遠，事故現場已恢復，我們無法調查第一現場信息。當時，拆除的6號風機故障變壓器經實鑒高壓側B相套管損壞開裂。甲方自查報告中提及“2018年3月25日01時34分24秒，伴隨著一陣雷聲及閃電，四格風電場監控室警鈴保護跳閘告警，35kV I段母線母差保護動作，最大差動電流10.95A，35kV I段母線失電，導致廠用電失電及風電場I母上所帶19臺風機脫網。通過現場設備檢查，發現35kV I段站用變高壓側電纜受雷擊損壞，當日16：54分通過搶修恢復站用變運行；在恢復送電時，第二組風機進線314線路零序保護動作，初步判定為線路或所帶風機一次設備有故障，由于當時是大霧雨天天氣，風場能見度低，只能延期對線路及風機逐一進行排查。3月28日中午，天氣稍有轉晴，現場逐一斷開風機與314線路連接的環網柜開關后，四格一期314風機進線絕緣正常，13:27恢復運行；之后對風機逐一進行排查及恢復，排查過程中發現6號風機無法并網且排查前并未見明顯故障點。3月29日17:00，打開一期6號風機變壓器上部的保護罩進行排查檢測，發現變壓器高壓側B相套管損壞開裂、高壓側絕緣基本為零；初步分析并匯報廠家確認為變壓器高壓側B相套管損壞、開裂，高壓側BC相間繞組絕緣損壞且接地?！?/p>

二、氣象資料反查

根據事故發生時間，我們對相近時段周邊區域重要天氣進行反查回顧：

1.雷電預警信息：六盤水市氣象臺于2018年3月24日23時50分發布雷電黃色預警，并于2018年3月25日06時25分解除雷電黃色預警。

2.閃電定位儀監測資料：如表1所示，25日01時-02時，盤州市境內閃電定位儀監測到多次雷電現象。

表1：25日00時-02時六盤水市境內閃電定位儀監測數據

三、雷災事故分析

通過事故現場周邊天氣實況反查證實了事發時段四格風電場周邊確實為雷雨天氣，再結合甲方關于事故發生現場描述及6號風機箱式變壓器損壞情況，我中心認為該事件是由于輸電線路閃電電涌侵入造成的雷電災害。變壓器損壞部分為高壓側，因此排除直擊雷擊中風機的可能。事故具體成因為：閃電擊中站用變高壓側電纜或由于雷云的靜電感應作用，使得輸電線路上感應出與雷云符號相反的電荷，雷云主放電時，輸電線路上的感應電荷得到釋放，從而形成閃電電涌。該閃電電涌未及時得到釋放而沿輸電線路侵入風機箱式變壓器造成變壓器高壓側損壞。[1]

四、建議與措施

1.目前架空線路已有的避雷器通流容量不足，建議更換避雷器。

2.四格風電場地處雷暴高發區，架空線路極易因直接雷擊和雷云的靜電感應而引起輸電線路閃電電涌侵入，建議對架空線路改為埋地敷設。

3.風機環網柜及變壓器均未設計和安裝避雷設備，建議找專業公司進一步進行防雷深化設計施工，以確保風電場設備及人員安全。

4.每年汛期雷雨季節前應完成對防雷設施的安全檢測，確保其安全有效運行。

五、結束語

本文中分析的風電場雷電災害事故是典型的因架空線路導致的閃電電涌侵入造成的，通過對架空線路改埋地敷設可以很大程度地杜絕此類災害事故發生。但是，防雷安全是一項系統工程。風電場一般所處地形都較為開闊、風機又都高聳孤立，且輸電線路長等特點都決定了它極易遭受雷電災害。因此，只有完善各項防雷設施，才能保障風電場安全運營。