風電場匯集線系統接地方式選擇分析及繼電保護配置研究

摘要：電力系統中繼電保護裝置是保證電網安全穩定運行的重要裝置之一。繼電保護裝置定值的整定正確性又是防止保護誤動和拒動的重要保證。風電場集電線路大多數布置在山區、高原地區，由于地理位置的原因，發生故障，特別是接地故障的機率較高。為了避免匯集線系統保護配置不當造成風機大面積脫網事故的發生，本文對風電機組箱變高壓側系統的接地方式及保護配置情況進行了分析，可供參考。

關鍵詞：繼電保護;風電場;集電線路;保護配置

1小電阻接地常用接線方式及接地電阻的選擇

1.1經接地變及小電阻接地方式

風電場主變壓器低壓側一般采用三角形接線，為了引接接地電阻，要采用Z形接線的接地變人為制造一個中性點，Z形接線的接地變有兩種接線方式：一種是帶有380V的二次繞組，可以兼作站用變;另一種是只有一次繞組，專作接地變用。

1.2主變低壓側采用星形接線

該種接線方式中主變高壓側和低壓側均采用星形接線，同時帶平衡繞組，低壓側中性點引出小電組接地，如圖1。

1.3接地電阻及TA的選擇

當采用經電阻接地方式的時候，接地電阻的選取原則上可以按在匯集線路系統發生單相接地時，接地電阻電流為2～4倍的風電場匯集線系統電容電流選取，如果能安裝專用零序TA，建議按匯集線系統單相接地零序電流不小于50A選取;如果不能安裝專用零序TA，建議按匯集線系統單相接地零序電流不小于100A選取。采用經消弧線圈并電阻接地方式時，每段母線應配置一套具有單相接地選線跳閘功能的小電流接地選線裝置，該裝置應該具備匯集線系統單相接地可靠選線、快速跳閘功能。匯集線無功補償裝置零序電流回路應接入小電流接地選線裝置，接地變壓器零序電流回路不接入該裝置，但是接地變壓器應配置零序保護，在接地變壓器及其支路發生單相接地故障時，經短延時切除。

2繼電保護配置方案分析

2.1匯集線保護配置

（1）相間距離或過電流保護：包括電流瞬時速斷、限時速斷和定時限過電流保護，相電流超過定值且延時大于整定值，裝置即出口跳閘。如過電流保護靈敏度不能滿足要求時，應配置相間距離保護。

（2）零序過流保護：包括零序過流Ⅰ段和零序過流Ⅱ段，當接入裝置的零序電流超過定值且延時大于整定值時，裝置即出口跳閘。

（3）零序功率方向保護：零序電流大于較小的整定值，且零序功率方向元件動作，則經過一定的延時后保護跳閘。雖然零序功率方向保護靈敏度要比零序過流保護高，但必須保證接入保護的零序電壓、電流極性的正確性。風電場設置零序過流保護能夠滿足單相接地快速切除故障要求，所以一般不采用零序功率方向保護。

2.2接地變保護配置

（1）過電流保護：接地變電源側裝設三相式電流速斷保護、限時過電流保護，作為接地變內部相間故障的主保護和后備保護。

（2）零序過流保護：接地變中性點上裝設零序過流Ⅰ段和零序過流Ⅱ段保護，作為接地變單相接地故障的主保護和系統各元件接地故障的后備保護。

2.3母線保護

風電場匯集線系統中的母線每段應配置一套母線保護，作為母線故障的主保護。SVC無功補償裝置應接電容器保護配置過電壓、低電壓保護。當采用經電阻接地方式時，還應配置一段帶時延的零序電流保護，保護還應躲過裝置最大不平衡補償電流。SVG無功補償裝置應配置電流速斷保護和過電流保護。

3保護整定原則分析

3.1匯集線保護

（1）相間短路保護。距離一段、電流速斷保護按躲過箱變低壓側故障整定;電流速斷保護還應躲過箱變勵磁涌流，如躲不過勵磁涌流，電流速斷保護停用，投入限時速斷保護，按躲過箱變低壓側故障整定，時間為0.2s。距離后備段和過電流保護按箱變低壓側故障有靈敏度整定，時間為0.5～1.0s。如電流速斷和過電流保護無法躲過匯集線系統母線三相短路時匯集線提供的短路電流，則應經方向元件控制。

（2）單相接地保護。零序電流保護應躲過匯集線電容電流，且對匯集線系統單相接地有足夠靈敏度整定，零序保護整定時間為0.5～1.0s。

3.2SVC無功補償裝置

（1）相間短路保護。限時電流速斷保護：按電容器端部引線故障有足夠靈敏系統整定，一般整定為3～5倍額定電流。整定時間為0.1～0.2s。過電流保護：按可靠躲過電容組額定電流整定，一般整定為1.2～2倍額定電流。整定時間為0.1～1s。過電壓保護：按電容器不長時間超過1.1倍的額定電壓來整定，整定時間小于60s。低電壓保護：按電容器所有母線失壓后可靠動作，而電壓恢復時可靠返回整定，一般整定為0.2～0.5倍額定電壓，動作時間與本側出線后備保護時間配合。

（2）相接地保護。零序電流保護應躲過電容電流，且對匯集線系統單相接地有足夠靈敏度整定。零序保護整定時間為0.5～1.0s。

3.3SVG無功補償裝置

（1）相間短路保護。電流速斷保護按躲過SVG變壓器低壓側故障整定，還應躲過該變壓器勵磁涌流。過電流保護按SVG變壓器低壓側故障有靈敏度整定，時間不大于0.5～1.0s。

（2）單相接地保護。零序電流保護應躲過匯集線電容電流，且對匯集線系統單相接地有足夠靈敏度整定。零序保護整定時間為0.5～1.0s。

3.4接地變壓器

（1）相間短路保護。電流速斷保護：按接地變壓器額定電流7～10倍整定。過電流保護：如接地變無其它側線圈，電流定值同接地變壓器零序保護整定值;如有其它側線圈，還應考慮接地變壓器其它側故障時有靈敏度，時間定值同接地變壓器零序保護時間。

（2）單相接地保護。零序電流保護應躲過匯集線電容電流，且對匯集線系統單相接地有足夠靈敏度整定，時間按1.5～2.0s整定。

4結語

風電場匯集線系統采用經小電阻接地后，在匯集線系統發生單相接地故障時，能快速切除，以防故障擴大，進而保障了風電場的安全穩定運行。

參考文獻

[1]郭俊剛.風電場站內繼電保護零序保護整定方案探討[J].科學技術創新.2020.

[2]張繼陽.風電場繼電保護配置與整定研究[D].華北電力大學（北京），2017.

郝智華（1989.7.26—），性別：男;籍貫：山西省朔州市右玉縣;民族：漢;學歷：本科;職稱：助理工程師;職務：值長;研究方向：繼電保護;單位：晉能清潔能源風力發電有限責任公司;郵編030000.

晉能清潔能源風力發電有限責任公司，山西太原?030000