(国华（诸城）风力发电有限公司 山东省诸城市 262200)
摘要：风电力发电机组塔基断路器在停电和送电过程中存在安全隐患，一般而言，现场人员于690V回路进行作业时，需要先将塔基断路器分断，之后再进行作业，于作业结束后，通知操作人员送电，在送电过程中，一旦遇到操作人员送电失误等问题，在未通知送电而送电，或者送错机组情况发生，工作人员安全无法保障，因送电人员操作失误，导致作业人员死亡的事故，屡见不鲜。
关键词：风力发电机；防误合闸；690V
一.引言
目前，国内对风机发电机组的五防研究开发工作正处于起步阶段，各个机组设备厂家、技术研发组织都对机组五防做了一部分技术改造或创新，但是还没有形成统一完善的系统。因此导致目前机组，尤其是早期生产的机组经常发生安全事故，造成巨大的损失。
二.研究内容
机组检修人员在塔上作业时，通过对防误合闸操控模块的操作来控制塔基或箱变低压断路器，实现在机组塔上检修人员未授权同意的情况下，塔基运行人员无法进行断路器合闸操作，避免误送电情况的发生。
低压断路器一般有三个线圈安装位置，分别对应合闸线圈、分闸线圈和欠压释放线圈。在断路器完成储能的状态下，通过手动操作或给合闸线圈供电，可实现断路器合闸操作；在断路器合闸状态，通过手动操作或给分闸线圈供电可完成断路器分闸操作；欠压释放线圈供电状态下，线圈触点收回，断路器处于允许合闸状态，当欠压释放线圈断电时，线圈触点弹出，断路器处于不允许合闸状态。对于大多数断路器厂家生产的断路器，此三种线圈一般外形储存都保持一致。
目前箱变断路器或塔基断路器均未安装欠压释放线圈，通过对安装分励常保持线圈，结合防误合闸模块功能，可以实现在要求工况下，将断路器置于不允许合闸状态，即可实现断路器防误合闸功能，实现对操作人员的绝对保护，将五防安全要求中防误合闸的概念引入风力发电项目安全生产中。
三.研究现状
风力发电机机组防误合闸技改可从根本上杜绝送电失误问题的发生，避免发生重大人身触电伤亡事故。风力发电机机组防误合闸技改可有效避免送电失误问题的发生，由作业人员在“防误操作设备”上直接授权后，塔基断路器才能够进行合闸操作，可以从根本上杜绝误操作的可能性，提高了现场工作人员的人身安全。
人员触电事故是风电行业所有危险事故中发生频次、数量较大的一类事故。就华锐机组来说，690V高压线路是发生人员触电事故的高危区域。现场人员在更换690V回路中的保险、网侧接触器时存在极大的触电危险，均需要保证塔基断路器始终保持在断开状态。因此对于在华锐机组690V回路安装防误合闸控制元件，避免发生因误送电产生人员触电事故就显得极其重要。由于整个防误合闸系统，是通过控制模块控制塔基断路器上的分励常保持线圈开控制塔基断路器的分、合闸功能，其设计原理、安装工艺、元器件类型都有很大的适用性，因此可以将整个防误合闸系统可应用到多种风力发电机机组的高压回路中，实现高压回路的安全防护。市场应用前景非常广阔。
四.防误合闸设计
4.1机组设备安全防护概况
机组设备在装配初期对于690V回路安全防护设计并没有做闭环设计，整个690V回路电源的控制都是由检修人员在塔基对断路器进行分闸操作来实现，检修人员在机舱内无法实现对塔基断路器的分合闸控制。即存在“异地操作，沟通不畅”的问题。极易发生因塔基断路器误送电导致机舱检修人员发生触电事故的可能性。
4.2防误合闸电路控制原理
分励常保持线圈得电后，其内部机械结构动作，使得塔基断路器无法进行合闸动作，主触点保持在断开状态。只有在分励常保持线圈失电的情况下，塔基断路器才可进行合闸操作，使主触点闭合。
防误合闸电路就是通过对防误触发模块进行操作（首先输入登陆密码1321，然后拍模块自带急停，完成授权操作），控制其上的D0输出端口输出230VAC电压，控制230V辅助电源继电器K1动作，进而控制分励常保持线圈U1得电，其触点动作。允许塔基断路器进行合闸操作。
4.3防误合闸组成结构
防误合闸总体分三个部分，机舱防误触发操作模块、断路器分励常保持线圈、机舱塔基连接电缆。
机舱防误合闸操作模块
机舱防误合闸操作模块，具备以下部分，显示屏、电压测量模块、塔基断路器欠压释放线圈断电开关。电压测量模块可接三相690V电，监测机舱690V电压情况，并将数据发送给显示屏。断电开关具备操作密码功能，以防止机舱工作人员误操作。机舱工作人员通过输入正确密码可以将塔基断路器分励线圈通电，使塔基断路器无法合闸。显示屏实时显示由电压测量模块监测得到的机舱690V电状态，并显示着此时“断电开关”的状态，给操作人员以提示。
断路器分励常保持线圈
塔底断路器增加分励常保持线圈，当该线圈得电时，通过机械机构，可以使断路器无法通过任何方式闭合。
塔筒机舱连接电缆
增加机舱至塔基的230V电缆，将230V电由塔基TBC110柜直接供电至机舱防误触发模块，同时将机舱防误触发操作模块的断电开关命令传递到塔基，经过塔基继电器中转，实现对分励线圈的供电状态的控制。
4.4核心部件性能参数
防误合闸模块电气参数
供电电压为AC 210~240V，端口监测电压范围为AC 0~710V，额定输出电压为AC 210~240V，工作温度为-40~85°C，保存温度为-65~150°C，元件功耗小于3W。
分励欠压常保持脱扣线圈动作特性
在额定控制电源电压值的70%-110%，脱扣器均应可靠动作使断路器断开。 触头分断能力AC：3A/400V；6A/230V。 介电性能脱扣器应能承受2000V，1min工频耐压试验。寿命脱扣器操作寿命不低于0.4万次。
4.5防误合闸模块开发研究
防误合闸模块外观图
接线关系
接入230V交流电的L、N ，作为模块工作电源。接入电网A、B、C三相交流电，在液晶显示屏上显示电网电压，起到监测690V回路是否带电的作用。NO口接入230V辅助继电器线圈，起到控制控制分励常保持线圈的作用。
操控说明
作业人员登机后检查模块显示电网电压。此时电网电压应显示为O伏。输入登陆密码1321，然后按下模块按钮，模块输出230VAC控制信号至断路器欠压线圈。使常保持线圈的机械触头弹出，禁止断路器合闸送电。此时检修人员塔基或相变对断路器进行合闸测试，确认当前状态下断路器无法合闸。
4.6分励欠压常保持脱扣线圈说明
工作原理介绍
分励是断路器的脱扣功能之一，主要是指低压断路器，其脱扣条件并不是依赖于断路器本身装置检测故障来跳闸，而是由外来触点接通断路器内部的分励脱扣线圈，并带动跳闸机构跳闸。给分励脱扣线圈加上规定的电压，断路器就脱扣分闸。通过防误触发模块给电磁线圈供电，线圈得电后吸动衔铁，通过传动机构推动自由脱扣机构，使得断路器无法进行合闸操作，始终保持在分闸状态。
五.现场性能试验
5.1电气安装
欠压释放线圈安装
用十字花螺丝刀在塔基辅助电源柜将常熟断路器CW-2000的外壳4颗固定螺丝拆下，将固定合闸线圈的固定螺丝拆下，将合闸线圈拆下，然后将欠压释放线圈固定在图片中所标示的位置。
浪涌空开及过压保护模块安装
6A空开及230V过压保护模块，230V双排继电器安装位置如下图所示：
防误触发模块安装
690V防误触发模块安装在NCC300柜左边侧面位置如图所示：
塔基至机舱电缆布线
塔筒布线RVVP，1*1.5（黑色）两根，每根85米左右，具体使用长度以风机实际高度为准，布线位置从塔基辅助电源柜至机舱NCC300柜子。两根电缆分别标记为W1和W2。
5.2功能测试
检修人员进入塔基后，闭合塔基辅助电源柜F1空开,完成对机舱防误操作模块的送电。模块得电后在模块上有电网实时电压数值显示。
检修人员进入机舱后，检修人员在防误送电模块输入登陆密码1321，完成授权操作。
按下防误操作模块上的急停按钮，控制分励常保持线圈得电动作，实现并网断路器主触点闭锁功能。使得检修人员无法在塔基进行690AV线路送电。
检修人员完成690V线路检修工作后，松开防误操作模块上急停按钮，使得分励常保持线圈失电。解除并网断路器主触点闭锁功能，恢复塔基690AV线路送电功能。
六.社会效益
风力发电机组防误合闸设备能够很好的保障人身安全，技术方案中涉及的物资，均为无污染产品，不会对设备造成环境、人文的破坏。整个施工作业过程也符合国家安全作业规范。
七.进一步研究内容
目前防误合闸设备没有对分励常保持线圈机械触点状态情况的监测，后续增加此功能设计。此外应对不同断路器厂家，开发与断路器相匹配的分励常保持线圈。将防误合闸设备的适用范围进行扩大。
八.结论
风机发电机组690V供电线路断路器防误合闸技术的应用是对风力发电机五防系统的一个完善。该功能的实现保障了机组设备的运行安全，检修作业人员的人身安全。对风力发电行业的发展进步起到积极的推动作用。
参考文献:
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作者简介：
1.刘光涛（1985-）男，本科，工程师。主要从事风电、光伏安全生产及设备管理工作。
2.魏长凯（1989-） 男，专科，工程师。主要从事风电安全生产及设备检修工作。
论文作者:刘光涛1,魏长凯2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/16
标签：断路器论文; 线圈论文; 模块论文; 操作论文; 塔基论文; 机舱论文; 人员论文; 《电力设备》2019年第9期论文;