風電場變電站繼電保護裝置配置方案

謝江媛

（國華（江蘇）風電有限公司，江蘇鹽城 224200）

0 引言

我國在可再生能源方面進行了大量的研究與建設，以保障我國目前的可持續(xù)發(fā)展。風電場是我國可持續(xù)發(fā)展的一個重要行業(yè)，隨著我國能源消耗量的不斷增長，風電場的數(shù)量也在逐年增長。隨著風力發(fā)電所占的比重越來越大，其短路電流也越來越多，對保護工作產生了不利的影響。本文就風電升壓站的繼電保護工作進行了詳細的論述，并就實際施工中遇到的問題進行了闡述，并給出了相應的保護布置。

1 風電場升壓站概述

風電機組的關鍵設備是升壓站，它的主要作用是對風電的分配、轉換、輸送、保護等，從而使風電機組的安全運行得到很大的提高。升壓站的主要設備有：高壓斷路器、隔離開關、避雷器、電壓變壓器等。由于目前我國越來越注重可持續(xù)發(fā)展的能源，風力發(fā)電站的建設也在不斷增多。隨著風力發(fā)電能力的提高，對升壓站的正常工作帶來了很大的壓力，從而使其發(fā)生故障的可能性越來越高。為使升壓站的運行達到最佳狀態(tài)，風電場技術人員必須對其進行優(yōu)化，以減少故障發(fā)生的概率，提高風電場的質量。

2 升壓站繼電保護系統(tǒng)運行中的故障分析

風電機組發(fā)電能力的提高，對升壓站的工作造成了很大的壓力，而短路電流的存在，使其在日常使用中發(fā)生故障的概率越來越高。今后，為了提高升壓站的運行穩(wěn)定性，必須對繼電保護的設計和配置進行優(yōu)化。

升壓站繼電保護裝置的運行中，主要有開路、矩陣錯誤、設備定制、線路連接錯誤等。在此基礎上，由于電流互感器的斷路故障會造成回路的電流突然增加，使回路產生大量的熱量，從而使線圈發(fā)生短路，從而影響到整個系統(tǒng)的正常工作。同時，變壓器繞組的斷路使感應電壓持續(xù)升高，不但會對線路的工作品質產生一定的影響，而且對技術人員的工作安全也有很大的危害。另外，由于其它原因，使得系統(tǒng)的保護功能很難發(fā)揮，在發(fā)生故障時，無法切斷與設備的連接，從而使電網發(fā)生突發(fā)故障，影響范圍擴大，從而對風電機組的長期、穩(wěn)定運行產生不利影響。

3 繼電保護系統(tǒng)的優(yōu)化對策

為加快風力發(fā)電建設，適應風力發(fā)電的需求，對電力系統(tǒng)的運行和保護系統(tǒng)提出了新的需求，技術人員應從建設規(guī)劃、系統(tǒng)設計、保護系統(tǒng)建設、運行維護等方面進行優(yōu)化設計。在風電機組的生產中，繼電保護是保證電網正常工作狀態(tài)的重要保證，因此，在風電機組的建設中，必須予以高度重視。

3.1 結合升壓站電源特點來進行優(yōu)化設計

在電力系統(tǒng)的優(yōu)化設計中，技術人員要根據風電機組的輸電方式、配置原則以及電網的操作規(guī)程，對其進行優(yōu)化。目前風電場升壓站的運行中，斷網的重合閘嚴重影響到風力發(fā)電系統(tǒng)的正常運行，也會影響到電網的傳輸穩(wěn)定性。在設計中，技術人員要考慮到不同條件下的重合閘對風力發(fā)電的影響，并將故障的種類、故障的持續(xù)時間等因素考慮在內。目前，風電并網的輸電線路通常為330 KV，其故障部位、電阻等因素均會對其造成影響，從而影響到機組的運行安全。

3.2 結合風電場的故障特點來優(yōu)化設計

在電力系統(tǒng)的設計中，風電場的電氣設備與電氣設備之間的聯(lián)接關系將直接影響到整個系統(tǒng)的工作性能和安全性能。風力發(fā)電系統(tǒng)的功率密度低，對電力系統(tǒng)的運行和用戶的日常用電有很大的影響。傳統(tǒng)的電力分配系統(tǒng)線路的失效將直接影響到電力系統(tǒng)的傳輸質量，從而對電力用戶的日常用電產生很大的影響。在現(xiàn)代風力發(fā)電廠的建設過程中，電力系統(tǒng)的優(yōu)化設計可以通過電氣等多種方法實現(xiàn)對電網的故障防護進行優(yōu)化。在工程實踐中，應采用不接地或繞組接地的方法來減少故障對線路的影響。同時，在設備選型中，技術人員還可以利用具有跳閘功能的選線裝置，在線路出現(xiàn)故障后，能夠及時地進行線路的轉換，從而減少因線路故障而造成的電網運行的不利影響，提高維修工作的進行效率。該裝置能夠在線路發(fā)生故障后，將故障線路切斷，并將故障線路與電力網分離，從而提高繼電器對整個網絡的保護功能。

3.3 提升風電場和升壓站運行維護工作的質量

除了對繼電保護系統(tǒng)進行優(yōu)化設計外，為了提高風電機組的安全運行，技術人員要根據現(xiàn)場實際情況進行改進，并利用現(xiàn)場采集的資料進行故障分析，制定出一套合理的解決方案，以減少因故障而造成的線路損失。在目前的風電場升壓站中，通常都有一個故障記錄儀和一個電能質量檢測器，可以通過它來了解故障發(fā)生時的電力和線路的變化，從而達到最佳的控制效果，確保風力發(fā)電和升壓站的穩(wěn)定運行。通過對故障數(shù)據的分析，對繼電保護的設計功能進行優(yōu)化，是提高目前繼電保護的工作穩(wěn)定性和優(yōu)化現(xiàn)有繼電保護系統(tǒng)的一種有效方法，對于完善繼電保護的故障處理機制具有十分重要的意義。

4 變電站繼電保護裝置科學應用的措施

4.1 做好變電站繼電保護的驗收工作

變電站繼電保護驗收工作的好壞，將直接影響到今后電網的正常使用。在完成繼電保護裝置的調試后，應進行專業(yè)的檢查，并提交驗收報告，由工廠組織生產、運行、檢修等部門對保護裝置進行保護和開關合的測試，檢查合格后，檢查是否有接線、元件、壓板和標志，并在現(xiàn)場清理干凈后，才能在檢驗報告上簽名。

4.2 做好繼電保護裝置及其二次回路的巡檢工作

對繼電器的二次回路進行仔細的巡視，能夠及時地發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，所以要認真貫徹落實。操作人員巡視繼電器和二次電路時，應注意：開關、壓力盤的定位是否正確；防護壓力板及自動設備是否按計劃進行輸入；保險絲的接觸面是否完好；所有線路連接良好，有無發(fā)熱、松脫、焦味；繼電器接觸良好，帶電接觸有沒有破損，線圈及附加電阻有沒有過熱；顯示和操作監(jiān)控燈是否工作正常；CT、PT電路有沒有斷路、短路的情況；光字牌、警鈴和意外聲響均可正常工作；儀表參數(shù)是否滿足需求。

4.3 完善繼電保護系統(tǒng)的技術改造工作

隨著科學技術的飛速發(fā)展，通信、計算機、數(shù)字處理、電子學等技術在繼電保護中得到了廣泛的應用，并使其自動化程度得到了進一步的提升。為了進一步創(chuàng)新和發(fā)展繼電保護技術，必須在原有的保護技術的基礎上，加強和完善繼電保護技術的創(chuàng)新。目前，微處理技術在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，例如基于微處理器的數(shù)字保護裝置、計量測試表、監(jiān)控設備、發(fā)電機勵磁控制器等。

4.4 推行變電站繼電保護的網絡化管理

目前，變電所的繼電保護技術已相當成熟，但是它所涉及的領域很廣，所需的人力、物力都很大，因而必須對其進行網絡管理。由于光纖的引入，保護裝置的可靠性也得到了很大的改善，但是，在這一領域中，繼電保護的遠程管理還不夠成熟，如果能夠對保護的參數(shù)進行調整、檢查、保護的運行狀態(tài)監(jiān)測、信號的執(zhí)行，就可以大大減少發(fā)生意外的幾率，同時也可以大大減輕維護人員的勞動強度。

5 結語

升壓站是風力發(fā)電系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。為使升壓站的運行達到最佳狀態(tài)，減少大型風力發(fā)電對升壓站的負荷，技術人員應根據故障類型對其進行優(yōu)化，以提高其生產品質，促進風電產業(yè)的發(fā)展。