淺析風(fēng)電場接地系統(tǒng)運(yùn)行方式的選擇

李志剛

摘要：大型風(fēng)電場匯集線系統(tǒng)運(yùn)行可靠性如何，在很大程度上影響了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，而接地故障又是影響風(fēng)電場匯集線系統(tǒng)運(yùn)行效果的主要因素。一經(jīng)匯集線系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障，就會(huì)因?yàn)殡娀〔荒茏詣?dòng)熄滅而產(chǎn)生間歇性電弧，或者是諧振引起的過電壓，最終會(huì)導(dǎo)致電纜絕緣被擊穿，或者避雷器爆炸等事故。本文就風(fēng)電場匯集線系統(tǒng)特征進(jìn)行了分析，并以提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性為目的，對多種接地方式進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場;接地系統(tǒng);接地處理

大型風(fēng)電場風(fēng)力發(fā)電機(jī)組間距一般都比較大，一般情況下出口電壓經(jīng)過箱式變壓器升壓到35kV，然后通過35kV匯集線送往風(fēng)電場升壓站，最后再進(jìn)行過升壓處理后才會(huì)接入大電力系統(tǒng)中[1]。就現(xiàn)在風(fēng)電場建設(shè)情況來看，大部分匯集線都是選擇用35kV電纜或者架空線的方式，但是因?yàn)轱L(fēng)電場面積都比較大，則匯集線線路比較長，導(dǎo)致35kV系統(tǒng)電容電流比較大，為保證線路運(yùn)行安全性，必須要做好匯集線的接地處理，對保障電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定具有重要意義。

1.風(fēng)電場35kV匯集線系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)

第一，受風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組間距影響，風(fēng)電場內(nèi)匯集線網(wǎng)絡(luò)線路距離比較長，一般情況下匯集線電纜電容電流會(huì)比較大，大概是等長度普通電纜的25～50倍。不同的電纜電容電流不同，其中單芯電纜電容電流要比三芯電纜大，為大容性電流系統(tǒng)。

第二，就風(fēng)電場35kV匯集線系統(tǒng)施工特征來看，存在大量的“T”節(jié)點(diǎn)與電纜頭。再加上大型風(fēng)電場建設(shè)環(huán)境比較特殊，很多都位于戈壁灘，受戈壁灘地理環(huán)境以及溫差影響，導(dǎo)致很多電纜的焊接施工不過關(guān)，這樣就大大增加了故障的發(fā)生概率，成為35kV匯集線系統(tǒng)運(yùn)行的薄弱系統(tǒng)。為保證電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須要做好對風(fēng)電場35kV匯集線系統(tǒng)的安全管理，結(jié)合其間距大、線路長的特點(diǎn)，必須要從實(shí)際需求出發(fā)，選擇最為合適的接地方式，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，降低故障對電力系統(tǒng)造成的影響。

2.風(fēng)電場35kV匯集線接地方式分析

2.1?中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

選擇此種接地方式對風(fēng)電場35kV匯集線系統(tǒng)進(jìn)行接地處理，在系統(tǒng)容性電流發(fā)生變化時(shí)，消弧線圈接入容量調(diào)整更為方便，并且可以有效降低線路單相接地時(shí)故障點(diǎn)的殘流，改善因?yàn)榻拥毓收喜荒茏韵ǖ膯栴}，進(jìn)而能夠避免匯集線系統(tǒng)長時(shí)間燃弧而導(dǎo)致的相間短路[2]。如果35kV風(fēng)電場匯集線為電纜線路，并且線路間距比較長，在電容電流大于10A時(shí)，匯集線中性點(diǎn)采用此種方式接地。在選擇接地方式時(shí)，需要從實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合風(fēng)電場匯集線系統(tǒng)建設(shè)要求，全面分析接地方式存在的優(yōu)缺點(diǎn)，保證能夠提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。中性點(diǎn)消弧線圈接地，對小電流選線裝置的靈敏度存在一定影響，嚴(yán)重的甚至存在無法選線的情況。并且此種處理方式，容易出現(xiàn)串聯(lián)諧振過電壓現(xiàn)象，在變壓器高壓側(cè)到低壓側(cè)傳遞時(shí)，電壓被放大等。

2.2?中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，主要是阻止諧振過電壓與間歇性電弧接地過電壓，與消弧線圈接地方式相比，在施工成本上要具有一定的優(yōu)勢，并且可以在短時(shí)間內(nèi)完成單相接地故障的切除，恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。但是，在選擇此種接地方式進(jìn)行處理時(shí)，需要控制好一定的使用條件，如在單相接地故障時(shí)，零序電流盡量在200A以上，并且應(yīng)選擇小阻值電阻，對提高接地保護(hù)工作有效性具有重要意義。

2.3?中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并接小電阻接地

在匯集線系統(tǒng)出現(xiàn)臨時(shí)單相故障時(shí)，消弧線圈會(huì)輸出電感電流，使得電弧熄滅，進(jìn)而能達(dá)到消除接地故障的目的。如果系統(tǒng)出現(xiàn)的是永久性故障，則在消弧線圈補(bǔ)償一段時(shí)間后仍存在接地故障，則需要投入電阻接地并選線，對存在故障的線路進(jìn)行切除，控制故障影響范圍。第一，如果風(fēng)電場匯集線系統(tǒng)選擇用電纜敷設(shè)處理方式，受電容電流大特點(diǎn)影響，一方面需要大容量的消弧線圈，另一方面為保證系統(tǒng)運(yùn)行效果，還需要投入大量成本。并且對于選擇電纜敷設(shè)方式的系統(tǒng)基本都是出現(xiàn)永久性故障，在進(jìn)行接地處理時(shí)，應(yīng)盡量選擇用電阻接地方式。

第二，如果風(fēng)電場匯集線系統(tǒng)選擇用架空線路施工時(shí)，電容電流相對要小，所需要的消弧線圈容量也比較小，投資比較少。但是與電纜敷設(shè)處理相比，此種處理方式出現(xiàn)故障的概率比較大，在接地處理時(shí)，可以選擇用消弧線圈接地方式，能夠有效提高供電連續(xù)性，并減少運(yùn)行工作量。其中，對于臨時(shí)故障多、電容電流大情況，可以選擇用消弧線圈并接小電阻接地處理方式，即可以準(zhǔn)確選線，有能夠減小接地點(diǎn)殘留，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

3.風(fēng)電場匯集線系統(tǒng)消弧線圈接地設(shè)計(jì)

經(jīng)消弧線圈接地即將一個(gè)電感消弧線圈接入到中性點(diǎn)與大地之間，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障，就可以利用消弧線圈中電感電流完成接地容性電流的補(bǔ)償，降低流過故障點(diǎn)的電流，使故障相接地電弧兩端電壓可以恢復(fù)到自行熄滅的范圍[3]。其中，補(bǔ)償容性電流諧振等值電路如圖1所示。其中，由電阻電流IR、電感電流IL以及電容電流IC組成零序電流IO，并且三者之間關(guān)系可以表示為：

其中，阻尼率d=IR/IC一般情況下都比較小，能夠?qū)ο到y(tǒng)容性電流產(chǎn)生較小的影響;而消弧線圈脫諧度v=（IC-IL）/IC，一般選擇過補(bǔ)償方式滅弧。

圖1?補(bǔ)償容性電流諧振等值電路圖

對于大型風(fēng)電場35kV匯集線系統(tǒng)接線處理方式的設(shè)計(jì)，一般可以選擇用三角形接線，并由三相接地變提供可靠的接入點(diǎn)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求合理確定線電壓與相電壓的計(jì)算，三角形接線線電壓與相電壓相同，而星形接線線電壓是相電壓的1.732倍。另外，將消弧線圈容量的有效系數(shù)確定為1.2，過補(bǔ)償系數(shù)確定為1.35，則安裝容量的確定公式為：Q=1.2×1.35×IC×U。

4.結(jié)束語

大型風(fēng)電場匯集線系統(tǒng)具有間距長特點(diǎn)，其電容電流比較大，為確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，必須要結(jié)合其結(jié)構(gòu)特征，合理的選擇接地處理方式，針對常見的單相接地故障進(jìn)行處理，爭取不斷提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，保證接入電網(wǎng)的電壓正常，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李軍，牛柱.淺析中寶風(fēng)電場35kV匯集線系統(tǒng)接地改造[A].中國風(fēng)電生產(chǎn)運(yùn)營管理，2014，21：80-84.

[2]呂仁帥，趙鵬，袁帥，賈晶.風(fēng)電場35kV系統(tǒng)中性點(diǎn)接地設(shè)計(jì)方案分析[J].電力與能源，2014，01：80-84.

[3]姚天亮，鄭昕，楊德洲，王利平.大型風(fēng)電場內(nèi)部35kV匯集系統(tǒng)接地方式選擇[J].電氣應(yīng)用，2013，11：70-74.