大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策探討

（1. 淮北供電公司 2. 安徽省電力公司檢修公司）

大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策探討

趙峻嶺1曹 勇1李 騰2

（1. 淮北供電公司 2. 安徽省電力公司檢修公司）

大規(guī)模的風(fēng)電接入會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)受到影響。本文分析了大規(guī)模風(fēng)電對(duì)繼電保護(hù)所產(chǎn)生的影響，并提出相應(yīng)的對(duì)策。

大規(guī)模風(fēng)電 繼電保護(hù)；影響；對(duì)策

0 引言

風(fēng)力發(fā)電在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中暴露出了很多問(wèn)題，并且要求繼電保護(hù)的質(zhì)量提高一個(gè)層次，發(fā)揮自身在電力系統(tǒng)中的重要作用，以保證整個(gè)電力系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。大規(guī)模的風(fēng)電接入會(huì)對(duì)繼電保護(hù)工作帶來(lái)一定的影響，所以必須要研究風(fēng)電基地繼電保護(hù)配置，對(duì)其中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并采取有效措施進(jìn)行解決。

1 風(fēng)電基地繼電保護(hù)配置

以某風(fēng)電基地風(fēng)電場(chǎng)為研究實(shí)例，對(duì)其加以明確分析，并探究其接入系統(tǒng)，具體情況如圖1所示。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中有三大保護(hù)裝置，分別是高頻和低頻保護(hù)裝置以及電網(wǎng)故障保護(hù)裝置。如果保護(hù)裝置發(fā)生運(yùn)行，動(dòng)作信號(hào)就會(huì)隨之發(fā)出，并且根據(jù)故障的本質(zhì)特性來(lái)切除故障；與此同時(shí)，把故障發(fā)生的部位割離出整個(gè)發(fā)電機(jī)組。變壓器配置中箱式的最為先進(jìn)，其具有熔斷器裝置，能夠最大范圍進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)。不僅如此，如果熔斷器電壓較高，能夠進(jìn)行短路保護(hù)；如果其電壓較低，能夠進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。在整個(gè)并網(wǎng)線路中，線路有著單相的特點(diǎn)，線路光纖縱差離不開(kāi)距離保護(hù)和高頻保護(hù)，如果單線及其單壓存在變化，電網(wǎng)側(cè)面距離可以有效保護(hù)單升壓。

就風(fēng)電短路的特性來(lái)說(shuō)，如果對(duì)電網(wǎng)的側(cè)故障進(jìn)行分析，可以得知，風(fēng)電場(chǎng)側(cè)故障電流的特性不同于常規(guī)放電機(jī)組的特點(diǎn)。該風(fēng)電機(jī)組部分有籠機(jī)，它能有效地定速和定漿。隨著風(fēng)電基地的不斷發(fā)展，籠機(jī)的應(yīng)用數(shù)量也在不斷減少，此時(shí)雙饋機(jī)和直驅(qū)機(jī)的比例會(huì)有所提高，而雙饋機(jī)組的應(yīng)用數(shù)量也會(huì)更多。雙饋機(jī)組對(duì)變頻器進(jìn)行充分應(yīng)用，從而達(dá)到電機(jī)交流的目的。變頻器只能夠供給裝差，容量需求會(huì)隨之降低，發(fā)電系統(tǒng)能夠依據(jù)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速充分調(diào)節(jié)電流頻率，實(shí)現(xiàn)恒頻有效輸出。當(dāng)勵(lì)磁電流改變，幅值也會(huì)改變，發(fā)電機(jī)的有功調(diào)節(jié)會(huì)受到影響，如若風(fēng)電存在短路故障，其電流會(huì)發(fā)生改變，并按照這個(gè)規(guī)律逐漸減少。最后，故障逐漸變成穩(wěn)態(tài)短路，此時(shí)，雙饋機(jī)組能夠?yàn)轱L(fēng)電機(jī)的有效運(yùn)行暫時(shí)提供對(duì)應(yīng)電流。

如果對(duì)以上的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行分析可以得知，現(xiàn)如今的繼電保護(hù)裝置能夠滿足風(fēng)電機(jī)組的有效運(yùn)行。此時(shí)加強(qiáng)深入研究，可以得知其存在的主要問(wèn)題是小電流選線有著很低的正確率。如果小電流選線不合理，難以在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)地對(duì)線路完成切除。除此之外，機(jī)電保護(hù)中的主要問(wèn)題是風(fēng)電干擾并網(wǎng)專用線路繼電保護(hù)，導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)出現(xiàn)從零到額定數(shù)值之間發(fā)生波動(dòng)，此時(shí)電流會(huì)限制在20%～30%的區(qū)間內(nèi)。如果保護(hù)電流受到了限定，風(fēng)電場(chǎng)發(fā)生短路故障，難以獲取足夠的電流，因此其靈敏程度也會(huì)大打折扣。

圖1 某風(fēng)電基地風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)圖

2 存在的問(wèn)題研究

如果在大規(guī)模風(fēng)電中接入繼電保護(hù)裝置，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電受到影響。其主要問(wèn)題如下。

第一，我國(guó)目前的風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)大多屬于不接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠帶單相接地長(zhǎng)達(dá)2h的運(yùn)行。這種接地方式主要在架空電流中應(yīng)用，卻不能夠應(yīng)用在架空電流和電纜混合系統(tǒng)。此外，這種方式還有著電流選線失誤率較高的主要問(wèn)題，從而造成工作人員難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地中的安全隱患。這些問(wèn)題不能夠被及時(shí)地解決，從而導(dǎo)致故障擴(kuò)大。比較常見(jiàn)的問(wèn)題是小電流選線裝置錯(cuò)誤，已選擇的裝置有著較低的動(dòng)力率等，因?yàn)楣收暇€路途經(jīng)的電流過(guò)于細(xì)微，因此對(duì)故障線路加以排除給工作人員帶來(lái)了較大的困難。

第二，主網(wǎng)繼電保護(hù)裝置相對(duì)完善，如果裝置出現(xiàn)故障，能夠及時(shí)地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解決。換句話說(shuō)，如果主網(wǎng)繼電保護(hù)裝置存在故障，首先要分析好故障的性質(zhì)和距離等，再按照分析結(jié)果及時(shí)、迅速地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解決。如果故障發(fā)生時(shí)間在0.1s以上，可能會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)受到新的損傷。如果存在這種情況，可以得知，兩次損傷的電流故障是不同的，風(fēng)電機(jī)組短路特性和風(fēng)機(jī)出力大小息息相關(guān)。如圖2所示。

圖2 故障穿越示意圖

第三，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)保護(hù)的工作中，要對(duì)縱差的性能是否存在優(yōu)勢(shì)進(jìn)行密切重視。波動(dòng)性能源并網(wǎng)對(duì)很多電力元件進(jìn)行了應(yīng)用，且它的運(yùn)行方式也存在著較大的改變，這種現(xiàn)象的存在導(dǎo)致了系統(tǒng)之前的靈敏度大幅度下降。按照這種情況，工作人員應(yīng)該對(duì)和其運(yùn)行方式并沒(méi)有實(shí)際關(guān)聯(lián)的新原理保護(hù)進(jìn)行研究。風(fēng)電并網(wǎng)有著弱潰的主要特點(diǎn)，會(huì)造成之前的分析方式不能適應(yīng)目前情況從而面臨淘汰威脅，并且距離和元件的選相內(nèi)容會(huì)因此受到影響。

第四，對(duì)兩側(cè)保護(hù)的影響，風(fēng)電被接入到繼電保護(hù)的過(guò)程中，會(huì)干擾兩側(cè)的保護(hù)，導(dǎo)致隔離系統(tǒng)側(cè)短路限流。另外，風(fēng)電機(jī)組會(huì)因?yàn)槭シ€(wěn)定性存在解列情況，解列時(shí)間長(zhǎng)短取決于負(fù)荷的大小。如果風(fēng)電場(chǎng)輸入電流，短路電流能夠造成斷路器跳開(kāi)，此后，就應(yīng)該及時(shí)迅速暫停短路電流運(yùn)輸。如果暫停不及時(shí)，會(huì)造成系統(tǒng)設(shè)備受到影響，出現(xiàn)損壞。

3 大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響對(duì)策

第一，通過(guò)分析可以得出結(jié)論，電網(wǎng)和電力中的重合閘是影響繼電保護(hù)裝置的重要因素，因此必須要對(duì)重合閘加以研究，掌握好重合閘瞬時(shí)和永久故障的原理。如果線路運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，要把K4作為故障研究對(duì)象。如果說(shuō)風(fēng)電場(chǎng)只有LVRT能力，線路存在的故障也會(huì)有所不同。故障位置不同造成故障電壓也有所不同。如果電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓值，就算是存在LVRT能力的風(fēng)電機(jī)組同樣避免不了跳閘問(wèn)題。因此對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行解決，需要對(duì)故障穿越進(jìn)行應(yīng)用，即大規(guī)模風(fēng)電接入到繼電保護(hù)中，要三次或者三次以上的零電壓穿越。此時(shí)要保證每次的穿越實(shí)際在100ms之內(nèi)，如此風(fēng)機(jī)的考驗(yàn)也會(huì)得到降低，從而降低大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)帶來(lái)的影響。

第二，對(duì)35kV繼電系統(tǒng)帶來(lái)影響的主要原因是中性點(diǎn)接地方式，風(fēng)電場(chǎng)有著非常低的功率密度，這種功率不會(huì)影響到用戶電網(wǎng)。它和配電系統(tǒng)不同，配電系統(tǒng)中線路會(huì)影響供電網(wǎng)，如果切除線路，用戶不能應(yīng)用電能，可見(jiàn)配電網(wǎng)線路對(duì)用戶的影響很大。如果想要防止大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響，就要迅速切除繼電系統(tǒng)故障，防止其對(duì)繼電保護(hù)帶來(lái)不利影響。另外可以應(yīng)用電阻接地方式，按照實(shí)際情況采取不同的故障保護(hù)。

第三，兩邊設(shè)置保護(hù)聯(lián)跳措施，方能做好兩側(cè)光差保護(hù)投運(yùn)措施。如果風(fēng)電短路電流在繼電保護(hù)中接入后，聯(lián)跳裝置阻斷電流，可以防止短路電流影響到繼電保護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

大規(guī)模風(fēng)電基地在運(yùn)行工作中會(huì)存在繼電保護(hù)受到影響的情況，因此積極汲取經(jīng)驗(yàn)，分析好繼電保護(hù)受到的大規(guī)模風(fēng)電的影響，采取措施予以解決，可以提高供電的持續(xù)和質(zhì)量。

[1]聶文昭,明亮,劉璐，等.大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策[J].黑龍江科技信息,2015(26):33-33.

[2]王健,秦志福,王振軍，等.大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策[J].科技展望,2015(32):87-87.

[3]余東海.淺談大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策[J].通訊世界,2015(22):98-99.

[4]王玉超,王宵.大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策[J].城市建設(shè)理論研究,2016,6(7):745-745.

[5]徐鳳玲.大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策[J].信息技術(shù)與信息化,2015(11):70-72.

[6]賈琨.大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響以及對(duì)策研究[J].大科技,2015(17):52-52,53.

2016-10-28）