大規(guī)模風(fēng)電接入的繼電保護問題綜述

王 輝

河北華電沽源風(fēng)電有限公司

大規(guī)模風(fēng)電接入的繼電保護問題綜述

王 輝

河北華電沽源風(fēng)電有限公司

隨著時代的發(fā)展與進步，經(jīng)濟生活水平的不斷提升，我國在能源上的保護與開發(fā)方式也進行了相應(yīng)的調(diào)整，大規(guī)模的風(fēng)電接入對于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上的構(gòu)成具有深遠并且重要的意義，但是就目前的情況來看，在應(yīng)用大規(guī)模風(fēng)電接入的過程中出現(xiàn)了一系列的問題，因此需要積極汲取經(jīng)驗，分析好繼電保護受到的大規(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。基于此本文分析了大規(guī)模風(fēng)電接入的繼電保護問題。

風(fēng)電；繼電保護；影響

1、繼電保護概述

繼電保護作為電力系統(tǒng)中的主要構(gòu)成設(shè)備，繼電保護裝置能夠快速的識別以及切除電網(wǎng)系統(tǒng)故障問題，對確保電網(wǎng)運行的安全性與穩(wěn)定性，有著極大的幫助。風(fēng)力發(fā)電作為未來能源的主要形式，被廣泛的應(yīng)用于電力系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電機組保護的主要形式是高頻或者低頻，以及電網(wǎng)故障保護。保護裝置運行后，則會發(fā)出動作信號，基于故障性質(zhì)，能夠自動切除。箱式變壓器中的熔斷器，能夠?qū)崿F(xiàn)全范圍保護，或者作為短路保護，使用高壓熔斷器，用作過載保護，則使用低壓熔斷器。風(fēng)電場并網(wǎng)線路中，主要選擇的是單項線路，此線路光纖縱差，通常需要采取距離保護與高頻保護，當(dāng)單線與單壓發(fā)生變化時，電網(wǎng)側(cè)面距離便能夠?qū)紊龎鹤鲇行ПＷo。

2、大規(guī)模風(fēng)電接入的繼電保護的影響

大規(guī)模風(fēng)電接入后會對電力系統(tǒng)造成一定的影響，其中，常見的影響主要有3點：①影響繼電保護配置。在電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的過程中，如果應(yīng)用大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電，必須要適當(dāng)調(diào)整升壓變壓器，使其接地。這就在一定程度上改變了聯(lián)絡(luò)線的零序保護，從而導(dǎo)致繼電保護裝置的靈敏度下降。同時，風(fēng)電場沒有能力保證整個系統(tǒng)的運行，需要為其安裝弱饋裝置，這樣電力系統(tǒng)才能穩(wěn)定運行。但是，綜合考慮成本等各方面的因素，一些發(fā)電廠根本就不愿意安裝保護裝置，極有可能出現(xiàn)拒動的現(xiàn)象。②影響電力系統(tǒng)的整體設(shè)計。在實施大規(guī)模風(fēng)電接入的過程中，需要對其進行調(diào)整設(shè)計。從我國目前的情況來看，大部分風(fēng)電場基本上都是先升壓再將之與變電站母線相連接，然后傳送，而配電網(wǎng)的保護方式卻沒有發(fā)生變化。實現(xiàn)大規(guī)模風(fēng)電接入后，接入點的線路保護性能會受到不同程度的影響，極有可能發(fā)生選擇性跳閘的情況。③影響電力運行的穩(wěn)定性。在我國，實施風(fēng)力發(fā)電時，通常借助的是異步發(fā)電機，這就涉及到有用功率的發(fā)出問題。在這一過程中，需要從系統(tǒng)中吸收無功功率。而大規(guī)模風(fēng)電接入后，無功功率將會影響整個系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。另外，風(fēng)力發(fā)電會因為風(fēng)的大小而發(fā)生變化，具有較強的不穩(wěn)定性，并且不同型號的發(fā)電機諧波差異比較大，更換設(shè)備時會對頻率的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，進而影響整個系統(tǒng)的電力穩(wěn)定性。

3、大規(guī)模風(fēng)電接入的繼電保護的優(yōu)化

3.1 加強重合閘的管理

重合閘是影響大規(guī)模風(fēng)電接入對繼電保護的重要因素。為了能夠?qū)χ睾祥l進行有效的分析，本文對其瞬時和永久故障原理進行了探究。比如，當(dāng)線路運行發(fā)生問題，且假設(shè)風(fēng)電場具有LVRT能力，線路將會出現(xiàn)不一樣的問題。故障發(fā)生的位置不同，故障電壓就會存在差異。若電壓小于標(biāo)準(zhǔn)電壓值時，風(fēng)電機組就有了LVRT能力，但是跳閘現(xiàn)象仍會發(fā)生。針對該種情況，借助于故障穿越來使該問題得到解決。換句話說，大規(guī)模的風(fēng)電接入到繼電保護時，應(yīng)完成超過兩次的零電壓穿越。但我們應(yīng)要明白，每次零電壓穿越的時間不能超過100ms。若是為了達到該效果，其不能超過125ms，這種做法不僅使風(fēng)機的風(fēng)險有所降低，還能夠減少大規(guī)模風(fēng)電在接入繼電保護的過程中的傷害。

3.2 風(fēng)電場保護裝置分析

對于風(fēng)電場上的保護設(shè)置，其中35kv極點的中性點接地上的方式可以使風(fēng)電場的平穩(wěn)運行起到很大的影響作用，此時的風(fēng)電上的功率密度會很低，也就是在額定功率的15%到45%左右吧，比正常的使用電壓要小很多，而此時對用電上的客戶與風(fēng)場的影響力度很小。配電上的系統(tǒng)與用戶的供電旅游密切的聯(lián)系，也就是說配電系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障就會直接造成用戶使用的電能被斷電。這時就要及時的采取措施，防止故障進一步的擴張，處理的方式要根據(jù)實際的情況，可以選擇新的集電系統(tǒng)與繼電配置，對于風(fēng)電場，可以采用電阻進行接地，并且配置單相接地故障的保護上裝置。但是，一旦風(fēng)電場已經(jīng)投入到運行的過程中去了，那么可以進行不接地或是消弧電圈接地的方法，配置上可以自動進行反應(yīng)的小電流接地選線裝置，在出現(xiàn)單項接地的故障時，可以迅速做出反應(yīng)，將故障解除，沒辦法解除時，就進行跳閘的處理。

3.3 調(diào)整運行方式

針對大規(guī)模風(fēng)電接入的繼電保護問題，重點考慮風(fēng)電場故障特點，以保護配置為基礎(chǔ)，合理選擇接地方式。基于風(fēng)電場的生產(chǎn)情況以及環(huán)境情況，做好相應(yīng)的保護措施。如果風(fēng)電場的集電系統(tǒng)為不接地模式，則需要使用具有相跳閘功能的小電流接地裝置，以此確保單相接地后，能夠以最快的速度，將故障切除，若采取以上措施，仍未解決繼電保護故障，則需要采取隔離故障措施，跳開主變低壓側(cè)開關(guān)，以此減少繼電保護故障給電力系統(tǒng)運行帶來的不利影響。

3.4 做好風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的運維管理

風(fēng)電及其并網(wǎng)的運行維護、事故數(shù)據(jù)收集和分析工作對提升電網(wǎng)運行效率具有積極推動作用。風(fēng)電場控制室配有完善的監(jiān)控系統(tǒng)，配套的監(jiān)測裝置能夠記錄事故過程中的電氣故障信息，如電氣量數(shù)據(jù)、保護、開關(guān)等動作信息；升壓站母線、出現(xiàn)電壓、電流波形及數(shù)據(jù)、無功補償裝置的控制事件，自動調(diào)整功能投退記錄等，這些事故數(shù)據(jù)的積累、分析和挖掘能對繼電保護裝置的設(shè)計和改進提供參考，提升風(fēng)電接入系統(tǒng)后繼電保護運行的可靠性。

總之，當(dāng)前我國非常重視繼電保護問題，要求有關(guān)人員要深入研究風(fēng)電基地繼電保護配置，找出其中存在的問題，并及時解決，因此進一步加強對其的研究非常有必要。

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

[2]徐覃萍.風(fēng)電接入對配電網(wǎng)繼電保護的影響及其保護配置研究[D].廣西大學(xué)，2014.

[3]袁超雄.風(fēng)電場故障仿真分析及繼電保護研究[D].華中科技大學(xué)，2014.