風(fēng)電接入對繼電保護(hù)的影響

尚敏帥　王剛

【摘要】 不同類型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征也會有很大的區(qū)別。雙饋式及感應(yīng)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組均屬于變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)，有可能會使風(fēng)電接入點(diǎn)在上游的時候縮短了過流保護(hù)范圍，接入點(diǎn)下游的過流保護(hù)誤動；永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)則屬于變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)，受控制器限流作用的影響，故障時風(fēng)機(jī)提供的短路電流比較小，對過流保護(hù)影響很小，幾乎可以忽略不計。通過改變故障點(diǎn)位置、風(fēng)電接入位置、風(fēng)電接入容量及線路長度，可看出風(fēng)電分流或助增電流作用對短路電流保護(hù)的影響。

【關(guān)鍵詞】 繼電保護(hù) 分散式接入 影響

一、前言

目前風(fēng)電分散式接入配電網(wǎng)后電流保護(hù)正確工作存在的問題隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展而備受關(guān)注。系統(tǒng)發(fā)生故障的時候系統(tǒng)電源及風(fēng)電電源要實(shí)現(xiàn)同時向故障點(diǎn)提供短路電流，可以通過風(fēng)電接入的方法使配電網(wǎng)原有的供電結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。風(fēng)電接入容量、風(fēng)機(jī)種類、故障點(diǎn)位置及風(fēng)電接入位置等是風(fēng)電接入對電流的保護(hù)起影響作用的主要因素。

二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障的特征分析

風(fēng)力發(fā)電機(jī)依據(jù)其控制技術(shù)及運(yùn)行特征可分為變速恒頻及恒速恒頻。變速恒頻代表永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)及雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，恒速變頻代表鼠籠式感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。如果風(fēng)電故障點(diǎn)和接入點(diǎn)的位置在保持不變的情況下，出故障時會因為接入的風(fēng)電機(jī)組類型不同而使得流過同一保護(hù)的短路電流也不同，這也意味著很有必要對不同類型風(fēng)電機(jī)組的故障特性進(jìn)行研究。

2.1 永磁直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組故障特征分析

永磁直驅(qū)風(fēng)電組是變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)，不需要外部提供勵磁電源，因為它的轉(zhuǎn)子是永磁體。故障時風(fēng)機(jī)所提供的短路電流會增加，但是增加的幅度很小，一般不能超過正常狀態(tài)下電流的1.5倍，主要是受控制器限流作用的影響[1]。因此，永磁直驅(qū)式風(fēng)電組接入配電網(wǎng)時對電流保護(hù)并沒有多大的影響。

2.2 雙饋式風(fēng)電機(jī)組故障特征分析

雙饋式風(fēng)電機(jī)組是一種繞線式的感應(yīng)發(fā)電機(jī)，它的定子直接和電網(wǎng)連接，而轉(zhuǎn)子通過背靠背的整流橋和電網(wǎng)相接，可以從系統(tǒng)吸收或者饋出交流功率。雙饋式風(fēng)電機(jī)組在正常狀態(tài)下，它的轉(zhuǎn)速變化幅度比較大，屬于變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)。

三相短路故障瞬間會使短路電流會迅速增大，在故障后幾個周期內(nèi)也會迅速衰減，但是對限時電流速斷保護(hù)沒有多大的影響。不對稱短路故障瞬間會有助增電流，電流速斷保護(hù)可能不確定動作；非故障相電流大過正常狀態(tài)下的，而且會相對穩(wěn)定，也會影響限時電流速斷保護(hù)。

三、風(fēng)電接入位置對電流保護(hù)影響分析

由限時電流速斷保護(hù)、電流速斷保護(hù)及過電流保護(hù)組成方案在配電網(wǎng)中是比較常用的。根據(jù)不同種類風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障特征的分析可以知道，風(fēng)機(jī)提供的短路電流會迅速減弱。通過比較風(fēng)電接入位置在故障點(diǎn)上游和下游可以得出結(jié)論：風(fēng)電接入位置不一樣的時候，其誤動及拒動范圍與可靠系數(shù)、線路長短、風(fēng)機(jī)接入容量有關(guān)。當(dāng)風(fēng)電介入位置在故障點(diǎn)上游的時候，由于風(fēng)電助增電流作用，可能會導(dǎo)致故障點(diǎn)所在線路的相鄰線路電流保護(hù)I段超越；當(dāng)風(fēng)電接入位置在故障點(diǎn)下游時，風(fēng)電分流作用可能會導(dǎo)致故障點(diǎn)所在線路電流保護(hù)II段拒動。

四、風(fēng)電接入點(diǎn)短路容量比對電流保護(hù)影響分析

風(fēng)電接入點(diǎn)短路容量會對配電線路電流速斷保護(hù)帶來I段超越以及II段拒動問題。風(fēng)電接入的容量越大，其風(fēng)電電源分流或者助增能力就會越明顯，當(dāng)風(fēng)電的接入容量達(dá)到一定的數(shù)值時，保護(hù)也會相應(yīng)發(fā)生拒動或者誤動。

五、對策

為了保證電網(wǎng)的安全運(yùn)作，應(yīng)該從設(shè)計、規(guī)劃、運(yùn)行及維護(hù)等階段性工作進(jìn)行比較系統(tǒng)的考慮，比如電網(wǎng)保護(hù)與風(fēng)電機(jī)組保護(hù)的調(diào)節(jié)配合，風(fēng)電場集電系統(tǒng)的接線方式等，并網(wǎng)風(fēng)電場及電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性是多方面的問題[3]。雖然繼電保護(hù)并不能把這些問題全部解決，但是繼電保護(hù)是第一道防線，應(yīng)該受到高度重視，尤其是風(fēng)電分散式接入配電網(wǎng)后的電流保護(hù)工作。

六、結(jié)論

雙饋式及感應(yīng)式風(fēng)電組在接入配電網(wǎng)時：當(dāng)風(fēng)電接入位置在故障點(diǎn)上游的時候，風(fēng)電接入容量的增大可能會導(dǎo)致故障點(diǎn)所在線路的相鄰線路電流速斷保護(hù)I段超越；當(dāng)風(fēng)電接入位置在故障點(diǎn)下游的時候，可能會導(dǎo)致故障點(diǎn)所在線路電流保護(hù)的II段拒動。為了防止配電網(wǎng)電流保護(hù)的不確定工作，限制風(fēng)電接入點(diǎn)最大短路容量比應(yīng)該保持在10%以下。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張保會，王進(jìn)，李光輝，郝治國，劉志遠(yuǎn)，薄志謙. 具有低電壓穿越能力的風(fēng)電接入電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合[J]. 電力自動化設(shè)備，2012，11（03）：124-125

[2] 郭家虎，張魯華，蔡旭. 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)三相短路故障下的響應(yīng)與保護(hù)[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，16（06）：89-101

[3] 隆賢林. 低電壓穿越對風(fēng)電場線路保護(hù)整定的影響[J]. 內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2011，9（02）：46-47