關于風電場繼電保護合理配置問題

趙德建

摘要：現如今隨著我國社會經濟的高速發展，電力事業處于一個快速增長期，最近幾年，我國投運的發電機組在逐漸的增加，數量增長的同時對電能質量帶來了一定的負面影響。此外，隨著風電容量份額的增加，風電場提供的短路電流也在逐漸增加。本文針對了風電場繼電保護的合理配置問題做出了全面的分析，希望能夠給同行業的工作人員提供一些參考。

關鍵詞：風電場；繼電保護；合理配置；問題；分析

對于我國而言，土地的面積比較遼闊，風能的資源十分豐富，且具有集中化的特點，此外風電場和電網也是通過集中接入的方式去進行相互的聯通，目前隨著風電事業高速發展，風電場的容量也在加大，然而采取集中并網方式對于電網產生的影響是比較大的。

1 關于風電場繼電保護的配置分析

風電場的繼電保護配置見下圖。圖1區域D為風輪機塔的頂部，通過選擇690V的斷路器來保護風力發電機和電纜。圖1中區域C的位置，斷路器對變壓器做出了一定的保護，故障時，低電壓端將會出現較小的故障電流，此時用熔斷器進行切斷并不理想，切斷的任務可以交給分段開關去執行。在進行具體操作的時候，33kV開關的保險絲并不是很多，所以要想能夠對其保護范圍的故障進行控制也是存在著一個比較大的難度，因此在這主要是可以進行全面的保護，同時也是可以采取綜合考慮的方式去進行保護。

風電場的繼電保護配置圖

2 風電場的并網對電網繼電保護影響分析

2.1 關于整體的影響分析

風力發電存在間隙性，其保護的方式與常規的配電具有所不同。有風時，風力發電機組向電網輸送電能，風速在啟動風速附近波動時，風電機組存在著頻繁的投切，這將損傷接觸器。為了避免出現這種情況，電機組可以在比較短的時間之內電動機運行，在此過程當中，系統的潮流方向會發生改變，可能導致其保護裝置出現誤動作。

恒速風力發電系統并網運行中，如果出現故障，其電機電流將發生突變，此外也會存在著衰減，一直到為零。普通感應電機應用固定轉速風電機，所以其定子的暫態和繞組的不規律初值直接決定了感應器的電流初值，然而電流根據其暫態的參數和繞組期限的參數進行了一定程度的衰減，并且轉子轉速合適對電流的頻率帶來了一定的影響。并且單獨的勵磁單元也并不是存在異步發電機之中，由于電機的電壓具有著比較明顯的一個下降，因此在運行中存在著故障，并沒有勵磁也是無法可以向電網去傳輸短路的電流。如果電網發生故障，異步電動機能夠持續提供微小的電流，并且風電機的出口電壓是069kV，是低壓系統，如果到35kV甚至是更高的一側，其阻抗需要能夠和K2=（U35/UO）2進行相乘，那么35kV的測量數值的電路來說，其風機和電纜也是作為其兩個較大的極限電抗，對于這種情況下的短路電流并不能夠進行輸出。

2.2 具體的影響分析

一是對于配置的影響，通過分析風電場與電網系統的互聯，如果出現故障，風電場將會向故障點提供短路電流，所提供的方式和異步電動機相似。此外風電場的繼電保護和電網聯絡保護之間依然是存在著一個比較大的區別。對于后者而言，可將風電場可以作為一個整體所在，在繼電保護設計中，必須要能夠和風電場進行連通后從而直接的影響了相應的考核評估，對于每一個機組的型號以及地理空間分布而言，存在著一定程度的不同，并且在電網進行保護的時候需要考慮周到。

二是對于線路的零序電路保護所帶來的一些影響，針對于機組的變壓器而言，一般情況下選擇Yn/△的形式進行連接，如果存在接地故障，那么其零序電流保護會作出一定程度的保護，快速跳閘，避免短路電流通過。

但是與電網的連接將會讓風電場的零序電流靈敏度出現一定程度的下降，風電場在低功率發電時，自身的靈敏度并不會存在著比較大的影響；滿發時，靈敏度會有一定程度的下降。在線路保護中，靈敏度的高低與保護距離遠近存在著正比例的關系。

三是線路距離保護所帶來的影響。在和電網連接之后，多個方面的原因在相同進行作用到風電場的距離保護之中，但是其距離保護要想可以得到穩定運行，需要可以從下述的方面進行重點的入手分析：首先則是要能夠做到氣動元件配置方面的保護工作，其次則是能夠進行配置距離的元件，其目的主要是進行檢測以及計算機的裝置和故障的位置距離，但是要是出現了短路方面的故障，便需要對其故障的對稱性進行合理的判斷，同時也是需要能夠對其啟動距離的保護功能做出合理有效的判斷。

3 總結

總而言之，現如今隨著我國風電的高速發展，風電場電網系統以及風電場也是實現了互聯互通，在機電保護配置方面風電場也是存在著一個比較大的影響。所以需要能夠對風電場的繼電保護裝置所帶來的影響進行加深研究，這樣才可以更好的去保證風電場的穩定性提供出相應保障。

參考文獻：

[1]許清.關于風電場繼電保護合理配置問題[J].科技與企業，2015，09：201202.

[2]劉鶴.關于風電場繼電保護合理配置問題[J].科技創新導報，2016，07：7475.

[3]楊白潔，晁勤，衣海東，才萬里.STATCOM對風電場低電壓穿越和保護的研究[J].低壓電器，2013，10：5358.

[4]李華，周密，李錫芝.關于大機組繼電保護配置若干問題的討論[J].電力設備，2004，07：4145.