新能源接入時(shí)的進(jìn)線備自投及同期合閘問題的解決對(duì)策

中衛(wèi)供電局保護(hù)自動(dòng)化所 張 偉 馬守林

1.引言

隨著國家大力發(fā)展新能源（如風(fēng)能、光伏電站）政策的實(shí)施，不可避免的存在著新接入的電源點(diǎn)影響備自投功能實(shí)現(xiàn)及同期合閘的問題，許多新上新能源進(jìn)線中沒有涉及備自投方面的回路，且面臨非同期合閘的危險(xiǎn)。

2.新能源接入時(shí)進(jìn)線備自投邏輯實(shí)現(xiàn)

2.1 一次運(yùn)行方式：

某110kV變電站為采用雙母接線的終端變電站，整體為線變組的運(yùn)行方式，一次主接線圖如圖1所示。

圖1 某110kV變電站一次接線

2.2 110kV進(jìn)線備自投問題的完善

線路111運(yùn)行、線路125熱備、母聯(lián)100運(yùn)行，新上新能源間隔112接在主供線路111所在的母線上，（111、125保護(hù)裝置為CSL164B，風(fēng)電廠間隔保護(hù)裝置為PSL621U）新能源廠側(cè)裝設(shè)A相進(jìn)線PT（變電站新能源廠線間隔無進(jìn)線PT），當(dāng)主供線路發(fā)生故障時(shí)跳開111開關(guān)，因?yàn)樾履茉磸S此時(shí)仍給變電站供電，將造成110kV I母不失壓，此時(shí)進(jìn)線備自投不滿足動(dòng)作條件，此時(shí)新能源間隔將帶全所負(fù)荷運(yùn)行，新能源的不穩(wěn)定供電有可能造成全所失壓。分析清楚111進(jìn)線在短路故障的系統(tǒng)過程是解決問題的關(guān)鍵，111進(jìn)線在瞬時(shí)性故障時(shí)： 首先終端變電站變?yōu)樾履茉葱‰娫垂戮W(wǎng)運(yùn)行，變電站負(fù)荷將拖垮新能源廠需及時(shí)解列；，然后110kV進(jìn)線電源側(cè)重合閘動(dòng)作，此時(shí)需防止與新能源廠非同期合閘，極端情況時(shí)系統(tǒng)側(cè)與并網(wǎng)機(jī)組功角差可達(dá)180，這樣會(huì)造成小容量新能源發(fā)電機(jī)組定、轉(zhuǎn)子繞組過熱、汽輪機(jī)葉片斷裂、大軸彎曲或變形，威脅風(fēng)電小容量發(fā)電機(jī)組的安全；?、若為永久性故障，進(jìn)線電源側(cè)跳閘后，為保證終端變進(jìn)線備自投動(dòng)作，此時(shí)應(yīng)滿足母線無壓條件，故也應(yīng)及時(shí)解列新能源廠小電源，為此需設(shè)計(jì)完善相關(guān)保護(hù)，以滿足進(jìn)線備自投正確動(dòng)作，新能源廠小電源及時(shí)解列，確保了變電站供電可靠性。針對(duì)上述問題需完善備自投回路，使得線路111（125）開關(guān)跳開的同時(shí)切除112間隔以滿足進(jìn)線備自投動(dòng)作條件，且備自投動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于對(duì)端開關(guān)的重合閘時(shí)間。為實(shí)現(xiàn)備自投功能需將線路111、125備用跳閘出口接點(diǎn)接入新能源112間隔的永跳位置以使線路111、125動(dòng)作的同時(shí)切除新能源112間隔，同時(shí)對(duì)新能源112間隔重合閘放電。如圖2、3所示。

圖2 111保護(hù)裝置動(dòng)作切除新能源廠間隔回路

圖3 125保護(hù)裝置動(dòng)作切除新能源廠間隔回路

上圖中TJ2取自進(jìn)線111、125保護(hù)裝置的跳閘備用接點(diǎn)，+KM、R33取自新能源廠線保護(hù)裝置正電和永跳回路。

同時(shí)利用進(jìn)線備投邏輯判進(jìn)線無流時(shí)解列新能源廠小電源并網(wǎng)線路，無流定值需躲過線路永久故障時(shí)并網(wǎng)小電源形成的故障電流，時(shí)間0.2S。此種保護(hù)能夠可靠切除并網(wǎng)新能源廠線路，保證主網(wǎng)電源側(cè)重合閘成功，保證備自投判母線無壓條件。現(xiàn)在111、125保護(hù)裝置均為常規(guī)保護(hù)，后期綜自改造建議全更換為光纖差動(dòng)保護(hù)裝置，以利用光纖保護(hù)的聯(lián)切功能切除新能源廠間隔。

3.111進(jìn)線和新能源廠線同期合閘的問題

在雙側(cè)電源線路三相跳閘后，重合閘時(shí)必須考慮雙側(cè)系統(tǒng)是否同期的問題。非同期合閘會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，甚至引起系統(tǒng)振蕩。對(duì)于兩側(cè)系統(tǒng)是否同期的認(rèn)定，目前應(yīng)用最多的是檢查線路無壓和檢同期重合閘。但應(yīng)注意，一側(cè)投入無壓檢定和同期檢定繼電器時(shí)，另一側(cè)則只能投入同期檢定繼電器，否則，兩側(cè)同時(shí)實(shí)現(xiàn)無電壓檢定重合閘，將導(dǎo)致出現(xiàn)非同期合閘。為此，可在線路的一側(cè)采用檢查線路無電壓而在另一側(cè)采用檢查同期的重合閘。檢查線路無壓側(cè)總是先重合閘的。因此該側(cè)有可能重合在永久性故障線路上再次跳閘。所以該側(cè)斷路器有可能在短時(shí)間內(nèi)需切除兩次短路電流，工作條件相對(duì)惡劣。檢查同期側(cè)是在線路有壓且滿足同期條件才重合的，所以肯定重合在完好的線路上，斷路器的工作條件相對(duì)好一些。但對(duì)于發(fā)電廠的送出線路，發(fā)電廠側(cè)通常定為檢同期或停用重合閘。這是為了發(fā)電機(jī)免受再次沖擊。發(fā)電廠出口線路需要使用重合閘時(shí)，使用于發(fā)電廠出口線路的重合閘裝置，應(yīng)有措施防止重合于永久性故障，以防止對(duì)發(fā)電機(jī)造成沖擊的可能性。為此發(fā)電廠出線中，設(shè)有單重檢線路三相有壓方式，這種方式不檢同期也不檢無壓。考慮到如果電廠側(cè)重合到永久性故障上對(duì)機(jī)組的沖擊是很大的，為了使電廠少遭受故障的沖擊，通常優(yōu)先合發(fā)電廠對(duì)側(cè)的斷路器，發(fā)電廠側(cè)要求檢查線路三相有壓后，再檢新能源廠側(cè)A相進(jìn)線電壓與A相母線電壓滿足頻率、電壓相位、電壓幅值同期條件再重合，說明發(fā)電廠對(duì)側(cè)的重合成功，線路為瞬時(shí)性故障，這時(shí)電廠側(cè)再重合閘，就可以避免重合到永久性故障上，造成機(jī)組的再一次沖擊。

4.結(jié)論

針對(duì)于新能源廠接入終端變電站影響進(jìn)線備自投功能實(shí)現(xiàn)，以及面臨同期合閘問題。通過在進(jìn)線線路保護(hù)中的一個(gè)跳閘備有接點(diǎn)接入風(fēng)電廠間隔，既可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)線動(dòng)作的同時(shí)切除風(fēng)電廠間隔。從而實(shí)現(xiàn)了進(jìn)線備投功能。通過變電站側(cè)檢無壓，新能源廠側(cè)檢線路三相有壓后再檢同期，從而實(shí)現(xiàn)了同期合閘功能。為110kV電網(wǎng)的正常運(yùn)行提供了安全保證。

[1]電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答(第二版)[M].中國電力出版社.

[2]電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)[M].中國電力出版社.

[3]PSL621U系列線路保護(hù)裝置說明書[S].國電南京自動(dòng)化股份有限公司.

[4]CSL160B數(shù)字式線路保護(hù)裝置技術(shù)說明書[S].四方立德公司.