福州地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)異常動(dòng)作實(shí)例分析及防范措施

黃振偉

（國(guó)網(wǎng)福州供電公司，福建 福州 350000）

福州地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)異常動(dòng)作實(shí)例分析及防范措施

黃振偉

（國(guó)網(wǎng)福州供電公司，福建 福州 350000）

2016—2017年，福州地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)接連發(fā)生了幾次繼電保護(hù)異常動(dòng)作事件。結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行外部環(huán)境、繼電保護(hù)配置、風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理水平等因素，深入調(diào)查繼電保護(hù)異常動(dòng)作的原因，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析風(fēng)電場(chǎng)在設(shè)備運(yùn)維、繼電保護(hù)管理方面存在的問(wèn)題，提出電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備故障的管理要求，規(guī)范風(fēng)電場(chǎng)二次管理工作，防范因風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)異常動(dòng)作導(dǎo)致故障越級(jí)對(duì)電網(wǎng)造成的風(fēng)險(xiǎn)。

風(fēng)電場(chǎng)；繼電保護(hù)；異常動(dòng)作調(diào)；防范措施

1 綜述

風(fēng)能是一種清潔而穩(wěn)定的新能源，在環(huán)境污染和溫室氣體排放日益嚴(yán)重的今天，風(fēng)力發(fā)電作為全球公認(rèn)可以有效減緩氣候變化，提高能源安全、促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的方案，得到各國(guó)政府、機(jī)構(gòu)和企業(yè)的高度關(guān)注。目前，我國(guó)已經(jīng)成為全球風(fēng)力發(fā)電規(guī)模最大、增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)。隨著大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電模式的應(yīng)用與推廣，風(fēng)電的隨機(jī)性和波動(dòng)性導(dǎo)致局部電網(wǎng)的電力系統(tǒng)運(yùn)行特征發(fā)生改變，對(duì)繼電保護(hù)的適應(yīng)性及配置配合關(guān)系提出新的要求。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就風(fēng)電接入的繼電保護(hù)問(wèn)題主要在風(fēng)電機(jī)組及風(fēng)電場(chǎng)的故障特征分析、風(fēng)電場(chǎng)集電線路及網(wǎng)絡(luò)的繼電保護(hù)問(wèn)題、大規(guī)模風(fēng)電接入輸電網(wǎng)的繼電保護(hù)問(wèn)題這3個(gè)方面開展研究[1]。

近年來(lái)，風(fēng)電場(chǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行中逐漸暴露出運(yùn)行管理缺乏經(jīng)驗(yàn)與規(guī)范、脫網(wǎng)事件頻發(fā)等問(wèn)題，導(dǎo)致風(fēng)電投資效益大打折扣，嚴(yán)重影響了風(fēng)電健康、可持續(xù)發(fā)展，也危害了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行[2]。因此，在國(guó)內(nèi)外專家理論研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)異常動(dòng)作事件進(jìn)行深入分析，通過(guò)實(shí)例剖析風(fēng)電場(chǎng)在繼電保護(hù)配置、整定、運(yùn)維方面存在的問(wèn)題，提升風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)管理水平，對(duì)調(diào)度機(jī)構(gòu)保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定有重要的意義。

2 風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)異常動(dòng)作實(shí)例分析

2.1 出口壓板設(shè)置不當(dāng)，造成保護(hù)誤動(dòng)作

2017年6月，青峰風(fēng)電場(chǎng)#1主變非電量保護(hù)動(dòng)作，主變兩側(cè)開關(guān)36A、16A開關(guān)跳閘，全場(chǎng)24臺(tái)風(fēng)機(jī)停機(jī)，出力由1 MW降為0.經(jīng)查，故障原因?yàn)榍喾屣L(fēng)電場(chǎng)地處海邊，空氣潮濕，#1主變壓力釋放閥閥蓋未按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防水處理，長(zhǎng)期運(yùn)行后水汽滲透進(jìn)入，遇熱凝露，造成行程開關(guān)積水，導(dǎo)致#1主變端子箱“壓力釋放閥1”的21/22端子對(duì)應(yīng)的回路間接性導(dǎo)通，主變非電量保護(hù)動(dòng)作。

分析保護(hù)裝置動(dòng)作情況發(fā)現(xiàn)：主變保護(hù)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，主變非電量保護(hù)本體重瓦斯、調(diào)壓重瓦斯、本體壓力釋放、溫度過(guò)高動(dòng)作時(shí)，沒(méi)有獨(dú)立的硬壓板（無(wú)軟壓板），只經(jīng)一個(gè)共用壓板（35CLP1）出口。因?yàn)橹赝咚贡Ｗo(hù)投跳閘，所以將35CLP1投入。保護(hù)定值單中，雖然本體壓力釋放保護(hù)投信號(hào)，因出口共用壓板，所以本次壓力釋放動(dòng)作后，導(dǎo)致主變兩側(cè)開關(guān)跳閘。綜上所述，本次繼電保護(hù)異常動(dòng)作的原因是繼電保護(hù)二次回路壓板設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成保護(hù)誤動(dòng)作。

2.2 CT變比配置不當(dāng)，導(dǎo)致保護(hù)越級(jí)動(dòng)作

2017-07-17T23：04，玉山風(fēng)電場(chǎng)35 kV集電C組330開關(guān)和#1主變低壓側(cè)35A、35B開關(guān)發(fā)生跳閘，風(fēng)電場(chǎng)35 kVⅠ、Ⅱ段母線及全部35 kV設(shè)備斷電，全場(chǎng)28臺(tái)風(fēng)機(jī)停機(jī)，出力由5 MW降為0.經(jīng)查，故障原因?yàn)橛裆斤L(fēng)電場(chǎng)地處海邊，鹽霧腐蝕嚴(yán)重，35 kV集電C組330線路避雷線因腐蝕發(fā)生斷線，避雷線掉落在該組線路A相導(dǎo)線上，造成該線路單相接地。分析保護(hù)裝置動(dòng)作情況發(fā)現(xiàn)以下情況。

35 kV集電C組330開關(guān)保護(hù)裝置顯示：23：04：05：505，零序方向動(dòng)作，零序故障電流3.6 A（整定值0.5 A，零序CT變比50/1），持續(xù)0.9 s（整定值0.6 s）后動(dòng)作，23：04：05：514開關(guān)分閘，可見330開關(guān)零序方向電流保護(hù)未正確動(dòng)作，未及時(shí)動(dòng)作切除故障。

#2接地變304開關(guān)保護(hù)裝置顯示：23：04：05：521零序過(guò)流動(dòng)作，零序故障電流1.92A（整定值0.9A，零序CT變比100/1），持續(xù)0.9 s（整定值0.9 s）后，23：04：05：553零序過(guò)流保護(hù)跳主變低壓側(cè)開關(guān)，保護(hù)正確動(dòng)作。

保護(hù)裝置廠家對(duì)35 kV集電C組330開關(guān)保護(hù)裝置進(jìn)行試驗(yàn)分析并確認(rèn)，該保護(hù)裝置電流采樣板設(shè)計(jì)采樣電流為1 A，故障電流值在30～1 000 mA以內(nèi)，才能確保保護(hù)裝置能夠及時(shí)正確動(dòng)作；當(dāng)故障電流值超過(guò)1A時(shí)，保護(hù)裝置無(wú)法對(duì)超范圍的電流進(jìn)行取樣判別，保護(hù)出口動(dòng)作存在隨機(jī)性。風(fēng)電場(chǎng)調(diào)試人員用繼保測(cè)試儀模擬超范圍的故障電流4A對(duì)C組330開關(guān)保護(hù)裝置進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)4次試驗(yàn)中有2次保護(hù)不動(dòng)作。綜上所述，本次繼電保護(hù)異常動(dòng)作的原因是外加故障電流超出35 kV集電C組330開關(guān)保護(hù)裝置正確采樣范圍，導(dǎo)致保護(hù)裝置動(dòng)作不正確，引起故障越級(jí)跳閘。

3 解決措施及建議

針對(duì)青峰風(fēng)電場(chǎng)的保護(hù)裝置異常動(dòng)作原因，#1主變非電量保護(hù)本體重瓦斯、調(diào)壓重瓦斯、本體壓力釋放、溫度高分別設(shè)置一個(gè)獨(dú)立壓板。主變運(yùn)行時(shí)，主變本體非電量保護(hù)35CLP1投入，本體重瓦斯35K1LP1投入，調(diào)壓重瓦斯35K1LP2投入，本體壓力釋放35K1LP3投入退出，溫度高35K1LP4投入退出。

針對(duì)玉山風(fēng)電場(chǎng)的保護(hù)裝置異常動(dòng)作原因，應(yīng)選用合適的并網(wǎng)線路保護(hù)電流互感器，以避免風(fēng)電場(chǎng)提供的短路電流足夠大時(shí)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。比如將4組35 kV集電線路零序CT變比更換成250/1，確保二次故障電流控制在30～1 000 mA之內(nèi)，并做開關(guān)傳動(dòng)等相關(guān)保護(hù)試驗(yàn)，將電流采樣試驗(yàn)精度控制在0.05 In以內(nèi)，電流零漂值在0.01 In以內(nèi)，保證保護(hù)裝置在各種故障情況下能夠正確動(dòng)作。

4 總結(jié)與展望

繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一道防線，能夠在故障發(fā)生時(shí)快速可靠地識(shí)別并有效地隔離故障，對(duì)遏制系統(tǒng)運(yùn)行狀況的進(jìn)一步惡化，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。因此，繼電保護(hù)動(dòng)作的正確性是電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作關(guān)注的重點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)2起典型的風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)異常動(dòng)作實(shí)例分析，指出風(fēng)電場(chǎng)在繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、整定、運(yùn)維等方面的問(wèn)題并提出解決方案。隨著風(fēng)電的大規(guī)模接入電網(wǎng)，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的可靠性不僅關(guān)系到風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)效益與可持續(xù)發(fā)展，更牽涉到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。福州地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度對(duì)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)行故障穿透分析制度，對(duì)故障原因從設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維、管理等方面進(jìn)行深入分析，規(guī)范風(fēng)電場(chǎng)的二次管理工作，促進(jìn)風(fēng)電的可持續(xù)健康發(fā)展。

［1］焦在強(qiáng).大規(guī)模風(fēng)電接入的繼電保護(hù)問(wèn)題綜述［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2012，36（7）：195-201.

［2］何世恩，姚旭，徐善飛.大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，41（1）：21-27.

TM614；TM77

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.130

2095－6835（2017）21－0130－02

〔編輯：劉曉芳〕