系列風電機組事故分析及防范措施（四）——機組改造帶來的問題和安全隱患

風電機組的整機質量及性能與機組部件有關，也與現場管理和質量控制有關。在機組生產時，生產的各道工序如不嚴格把關可能會出現產品質量問題。對風電場機組改造時，如果設計方案考慮不夠全面，或現場施工人員責任心不強，則更可能造成質量問題，使機組性能變差，故障幾率增加，甚至還可能因機組改造而帶來安全隱患，最終導致機組燒毀、倒塌等重大事故。本文將分析近期發生的一例因改造而引發的機組燒毀事故。

某風電場機組燒毀事故

一、事故簡介

2016 年5 月，內蒙古某風電場發生了一起機組燒毀事故。該風電場于2006 年開始吊裝興建，于2007 年10 月，該風電場的33 臺雙饋1.5MW 風電機組全部投運并進入質保服務期，按照合同約定質保期為兩年，應在2009 年年底全部出保。在2011 年，該風電場實施了主控和變頻器的低電壓穿越改造，2015 年5 月至7 月，又再次實施了變頻器定子接觸器改造。

事發時，主控報“變頻器錯誤”停機，停機過后又報了一次“變頻器錯誤”。在事故發生過程中，箱變低壓側斷路器自動跳閘，最終機艙、輪轂、葉片等全部燒毀。事后勘察，塔筒內電纜未見電氣打火及其他異常；輪轂也未找到起火的可能；變頻器的斷路器和定子接觸器均處于斷開狀態，變頻器功率模塊和低電壓穿越部分等未見異常和燒毀；箱變及箱變到變頻器接線電纜也未見短路、打火及其他異常。

如圖1 所示，事故機組發電機定子接線箱的右側，與發電機定子接線相對應的三相接線銅排的右側被擊穿，出現了3 個孔。如圖2 所示，發電機定子接線盒內部三相的接線電纜燒毀嚴重，3 相12 根其中有7 根電纜已經斷裂，定子接線箱內部有燒熔物。

二、主控信息及事故簡要分析

事發前一天，事故機組報“變頻器錯誤”停機，其后手動停機。事發當天17 點54 分42 秒，手動復位后；17 點59 分44 秒，主控報“變頻器錯誤”；18 點09 分47 秒，“變頻器錯誤”自動復位，啟機，在18 點14 分49 秒再次報“變頻器錯誤”停機；在18 點19 分17 秒，主控報“機艙溫度偏高”（主控設定的參數值為50℃）；18 點20 分01 秒，機組又報“變頻器電網錯誤”；18 點20 分02 秒，報“變頻器斷路器斷開”；18 點20 分06 秒，“機艙溫度過高”（主控設置的參數值為55℃）。

主控在17 點59 分44 秒、18 點14 分49 秒和18 點20分01 秒，分別報過三次“變頻器錯誤”，其對應的變頻器信息為：17 點59 分44 秒，變頻器報“機側啟動轉子三相電流瞬時值過流”，并在勵磁后因存在故障機組不能勵磁并網；18 點14 分49 秒，變頻器報“chopper 開通超時”，即：變頻器網側報故障，在此之前，機組處于正常并網狀態；18點20 分01 秒，變頻器報“15V 電源故障”，在1 秒之后，即：18 點20 分02 秒，變頻器斷路器斷開。

由主控和事故勘察得到的信息可知：

第一，在報故障的次數和時間間隔上，主控所報的三次 “變頻器錯誤”與變頻器內的記錄能完全對應。由此說明，主控所報相關信息是可信的。

第二，在18 點14 分49 秒，主控報“變頻器錯誤”停機；但變頻器斷路器未斷開，直至18 點20 分02 秒，主控報“變頻器斷路器斷開”時才斷開。

第三，由箱變低壓側斷路器自動跳閘，以及發電機定子接線箱和箱內的電纜燒毀狀況可知：發電機定子三相在接線箱處拉弧、打火，應是在變頻器斷路器和定子接觸器均未斷開時產生的。

第四，在機組定子接線箱嚴重打火、過流時，變頻器的斷路器和定子接觸器未能斷開，過流嚴重以至于箱變過流跳閘。

第五，機艙內著火問題：從故障信息看，18 點09 分47 秒“變頻器錯誤”自動復位啟機，到18 點14 分49 秒主控報“變頻器錯誤”停機。現場勘察發現變頻器功率模塊和低電壓穿越部分均未損壞或燒毀，說明在主控停機后，或停機后機組轉速還很高時，定子接觸器斷開，變頻器脫網。

在18 點14 分49 秒機組停機，其后不到5 分鐘，主控報“機艙溫度偏高（18 點19 分17 秒）”，又經歷49 秒，“機艙溫度過高（18 點20 分06 秒）”，其間溫度升高5℃。由以上信息可知，在機組停機后，機艙溫度不斷升高。在變頻器脫網后，定子接線箱不再拉弧、打火時，機艙溫度還在不斷上升，并且溫度的上升速度較快，說明停機過后機艙已有明火產生，起火的時間應在機組停機之前，或停機之后不久產生。

三、事故分析解讀出的安全隱患和疑問

機組改造后留下與本次事故相關的缺陷有：

第一，在定子接觸器改造時，僅是通過變頻器內部改線實現對定子接觸器的控制，定子接觸器改造廠家沒有要求低電壓穿越改造廠家修改變頻器的控制程序，增加相應的定子接觸器控制板件及控制電路。兩個改造廠家之間未進行任何溝通和協調。

第二，對于保護措施完善的變頻器來講，當機組并網后，只要定子、轉子電纜對地或相間出現較小電流的拉弧、打火，變頻器就會迅速脫網，且變頻器的斷路器和定子接觸器都會斷開。因此，在正常情況下，定子、轉子回路出現短路，通常很難成為起火點。而事故機組的變頻器，在發電機定子回路出現嚴重打火、過流時，變頻器的斷路器和定子接觸器沒有及時斷開，因其短路、打火還造成了箱變低壓側斷路器跳閘，可見事發時發熱消耗的功率很大。

第三，一般情況下，當變頻器并網后，如果是因變頻器報故障停機，那么變頻器的斷路器應迅速斷開。然而，在18 點14 分49 秒變頻器報“chopper 開通超時”時，事故機組的斷路器并沒有斷開，而是18 點20 分01 秒再次報“變頻器故障”后，到18 點20 分02 秒，變頻器斷路器才得以斷開。這也說明變頻器的控制程序和保護措施不夠完善，或事故機組變頻器存在某種缺陷和安全隱患。