(国网昌吉供电公司 新疆昌吉 831100)
内容摘要：随着风力发电技术快速发展和国家在政策上对可再生能源发电的重视，我国风力发电进入了快速发展时期。其中新疆风能源储量极为丰富，风能品质好，具备建设大型风电场的条件。除九大风区外，新疆自治区发改委又先后批复了博州三台风区、吐鲁番楼兰风区、准东地区木垒风区等风区规划。其中准东地区木垒风区就在国网昌吉供电公司的管辖范围内，该风区第一座风电场—装机99MW的五家渠风阳公司北塔山风电场已于2014年12月30日并入昌吉电网运行，也是昌吉电网管辖范围内并网的第一座风电场。此处电网网架薄弱，随着大规模风电接入电网后可能会造成电网电压水平下降，线路传输功率超出热极限、系统短路容量增加和系统暂态稳定性改变等一系列问题。因此如何合理配置风电场保护、安全自动装置及整定是公司面临的重要课题。
关键词：风电场 保护配置 整定计算 重合闸
1 风电机组的基本部工作原理
首先通过风轮把风能转化为机械能，进而借助于发电机再把机械能转化为电能。由于风轮转速一般比较低（每分钟几转到数十转），而发电机的转速通常很高（一般每分钟超过1000转），因此需要通过齿轮箱变速。
2风电场继电保护配置
2.1汇集线路保护
2.1.1保护装置采用远后备原则配置。
2.1.2对于相间短路，应配置三段式过流保护。
2.1.3中性点经低电阻接地，单相接地短路应配置两段式零序电流保护。
2.1.4配置过负荷保护，带时限动作于信号。
2.2 汇集母线保护
汇集母线应设专用母线保护。
2.3 SVG变压器保护
2.3.1配置电流差动保护作为主保护。
2.3.2配置过流保护作为后备保护。
2.3.3配置非电量保护。
2.3.4对于低电阻接地系统，高压侧还应配置两段式零序电流保护作为接地故障主保护和后备保护。
2.4分段断路器保护
配置有压板投退的三相充电过电流保护，具有瞬时和延时段。
2.5站用变保护
2.5.1容量在10MVA及以上的变压器配置电流差动保护作为主保护。
2.5.2容量在10MVA以下的变压器配置电流速断保护作为主保护。
2.5.3配置过电流保护作为后备保护。
2.5.4配置非电量保护。
2.5.5对于低电阻接地系统，高压侧还应配置两段式零序电流保护作为接地故障主保护和后备保护。
2.6接地变压器保护
2.6.1接地变压器电源侧配置电流速断保护、过电流保护作为内部相间故障的主保护和后备保护。
2.6.2配置两段式零序电流保护作为单相接地故障的主保护和系统各元件的总后备保护。
2.6.3配置非电量保护。
2.6.4对于低电阻接地系统，接地变压器保护动作与切除相关升压变压器低压侧断路器。
2.7风机涉网保护
2.7.1配置低电压和过电压保护，带时限动作于跳闸。
2.7.2配置低频和高频保护，带时限动作于跳闸。
2.7.3配置三相电压不平衡保护，带时限动作于跳闸。
2.7.4配置其它在系统发生故障和异常运行时保护风机设备安全的保护功能。
2.7.5风电机组应具备运行信息记录功能，记录机端电压、定（转）子电流、功率、变频器直流母线电压、机组保护动作等信息。
2.8升压变压器保护
按相关规程配置
2.9故障录波装置
按相关规程配置
3风电场继电保护整定
3.1风电场汇集线、汇集母线、SVG变压器、分段断路器、站用变、接地变、风机涉网保护、升压变压器保护按有关并网风电场保护整定规程整定。
3.2并网风电场零序电流保护时限配合整定原则说明：
并网风电场35kV（10kV）系统零序接地保护时间整定参照风电场低电压穿越曲线整定。具体时间整定原则如下：风电场35kV（10kV）系统母线连接元件（含站用变压器、SVG、汇集线）发生单相接地，应在0.1s内切除接地间隔；若接地间隔保护或断路器拒动，接地变应在0.3s内切除35kV（10kV）分段（母联）,防止接地故障波及至另一段母线所并网风机，造成风机脱网；若接地间隔保护或断路器拒动，应对临近风电场母线电压进行校核，看风电场站中低电压穿越曲线的对应时间点（0.6s），因此接地变应在小于该点时间内切除升压变35kV（10kV）侧断路器，防止接地故障波及至相邻风电场，造成相邻风电场中机组脱网。
3.3以并入昌吉电网的五家渠风阳公司北塔山风电场（110kV风阳北塔山风电场风机汇集线母线电压为35kV，经单台双卷变升压至110kV，再通过110kV柳树泉变110kV风阳柳风一线并入昌吉电网运行。）为例，说明风电场零序电流保护时限如何配合整定：35kV接地站用变零序电流保护动作时限整定为0.3s（35kV汇集母线无分段断路器，接地站用变零序电流保护0.3s跳升压变35kV侧断路器），35kV1#SVG、1#、2#、3#、4#汇集线均整定一段零序电流保护，时限为0.1s。当35kV1#SVG、1#、2#、3#、4#汇集线任一间隔发生接地故障时，由相应间隔的零序保护动作跳闸跳开相应间隔，若相应间隔零序保护或断路器拒动，由35kV接地站用变零序电流保护动作跳开升压变35kV侧断路器。
4风电场并网对系统重合闸投入方式的影响
4.1风机低电压穿越能力要求
下图为对风电场风电机组的低电压穿越要求。风电场并网点电压在图中电压轮廓线及以上区域时，风电场内风电机组必须保证不间断并网运行；并网点电压在图中电压轮廓线以下时，场内风电机组容许从电网切出。
其中：
（1）风电机组在并网点电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行625ms的低电压穿越能力；
（2）风电机组在并网点电压发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时，风电机组保持并网运行。
4.2风电场并网对系统重合闸投入方式的影响
以接入昌吉电网的五家渠风阳公司北塔山风电场为例，110kV五家渠风阳公司北塔山风电场通过110kV风阳柳风一线110kV接入柳树泉变110kVⅠ母，又经两级110kV线路串供（110kV红柳线、110kV钱红一、二线）接入220kV石钱滩变110kV母线。110kV风阳柳风一线两侧重合闸退出， 110kV红柳线红侧（小红山变）投入检线路无压母线有压重合闸，重合闸时间3s，考虑与风机低电压穿越能力2s的配合，110kV红柳线柳侧（柳树泉变）投入无检定重合闸，重合闸时间1s，红柳线两侧重合闸时间差确保无鉴定侧先重合，检无压侧后重合，保证重合闸的成功，如果五家渠风阳公司北塔山风电场不具备低电压穿越能力，考虑用110kV红柳线柳侧的快速保护动作联切110kV风阳柳风一线柳树泉侧断路器，保110kV红柳线重合闸成功率；110kV钱红一、二线双回线运行时，两侧投无检定重合闸，单回线运行时，110kV钱红一或二线两侧的重合闸方式设置与110kV红柳线两侧的重合闸方式设置类似。
5 结 语
随着大规模风电建设的集中投产，应严把审核、验收关，阻止保护配置不合理，整定不当的设备并入电网运行。同时应合理设置系统线路的重合闸方式，将风电并网对系统的影响降低到最小。
参考文献：
[1] 3~110kV电网继电保护装置运行整定规程
[2]西北并网风电场继电保护配置及整定技术规定（试行）
论文作者:刘长录
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/13
标签：风电场论文; 电流论文; 母线论文; 昌吉论文; 断路器论文; 电网论文; 风电论文; 《电力设备》2017年第29期论文;