風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路單相接地聯(lián)跳主變低壓側(cè)原因分析及現(xiàn)場(chǎng)處理

吳益航

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)階段的能源使用我國(guó)越來(lái)越開(kāi)始推廣清潔能源，而風(fēng)能就是一種優(yōu)質(zhì)的清潔可再生能源，為此越來(lái)越受到重視，我國(guó)風(fēng)能儲(chǔ)備豐富，開(kāi)發(fā)利用潛力巨大。在“十一五”計(jì)劃期間，我國(guó)的風(fēng)電取得非常迅速的發(fā)展，自2005起，我國(guó)風(fēng)電機(jī)組總裝機(jī)連年翻番。但是在風(fēng)電生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程，也存在一些困擾。比如35kV集電線路單相接地故障頻發(fā)，甚至出現(xiàn)越級(jí)聯(lián)跳主變低壓側(cè)的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路；單相接地；聯(lián)跳主變低壓側(cè)

中圖分類號(hào)： TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）24-0026-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.24.013

【Abstract】With the continuous development of economy， Chinas energy use at the present stage is increasingly promoting clean energy， and wind energy is a kind of high-quality clean renewable energy. Therefore， more and more attention is paid to wind energy reserves in China， with huge potential for development and utilization. During the 11th five-year plan period， Chinas wind power achieved very rapid development. Since 2005， Chinas total installed wind power units have doubled year by year. However， there are some problems in the process of wind power production and operation. For example， the single-phase grounding fault of 35kV collector circuit is frequent， and even the problem of overstep main transformer low voltage side appears.

【Key words】Wind farm 35kV collector circuit； Single phase grounding； Double jump main transformer low pressure side

0 引言

隨著我國(guó)《可再生能源法》的正式頒布以及實(shí)施，為我國(guó)風(fēng)力發(fā)電企業(yè)投資提供了保障，更好的對(duì)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在電網(wǎng)中的接入、電量的收購(gòu)以及電價(jià)的分?jǐn)偤徒Y(jié)算等不同方面進(jìn)行分析，更好的幫助風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在我們國(guó)家的發(fā)展和使用，真正的做到可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)踐。在風(fēng)電行業(yè)如火如荼開(kāi)發(fā)、實(shí)踐、生產(chǎn)過(guò)程中，我們也遇到諸多問(wèn)題。本文對(duì)風(fēng)電場(chǎng)頻發(fā)的35kV集電線路發(fā)生單相接地聯(lián)跳主變低壓側(cè)問(wèn)題的主要原因進(jìn)行分析，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，提出故障防、治方案。

1 事故前風(fēng)電場(chǎng)保護(hù)投入情況

目前，在我國(guó)多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)35kV系統(tǒng)單相接地線路其所使用的保護(hù)測(cè)控裝置為國(guó)內(nèi)保護(hù)“四大家”，本文以許繼電氣WXH-822集電線路綜自和WCB-822接地變保護(hù)為例。在實(shí)際應(yīng)用中，WCB-822接地變保護(hù)適用于各種不同接地系統(tǒng)的所用變、接地變等不同的保護(hù)測(cè)控，并且自帶操作回路；保護(hù)配置方面，具有三段過(guò)流的保護(hù)、過(guò)負(fù)荷的保護(hù)、低電壓或者是過(guò)電壓的保護(hù)、4 路非電量的保護(hù)、控回?cái)嗑€告警、高壓側(cè)或者低壓側(cè)零序過(guò)流保護(hù)、母線 PT斷線告警等不同的功能。WXH-822集電線路綜自裝置適用于35～110kV的接地或者是不接地系統(tǒng)中、單端或者是雙端的電源線路，具備自帶操作回路功能，保護(hù)配置方面主要有：三段低壓閉鎖方向過(guò)流保護(hù)（其中包括了方向或是低壓的獨(dú)立整定）、后加速保護(hù)、重合閘保護(hù)、對(duì)于系統(tǒng)中不接地或者是直接接地系統(tǒng)零序方向過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、低壓減載、PT斷線告警、控回?cái)嗑€告警。

事故前WXH-822和WCB-822保護(hù)出口均投入電流I、II段、零序電流保護(hù)，同時(shí)WCB-822出口整定聯(lián)跳，即聯(lián)跳分段開(kāi)關(guān)和聯(lián)跳主變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)。

2 風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路單相接地聯(lián)跳主變低壓側(cè)原因分析

在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)35kV系統(tǒng)中出現(xiàn)越級(jí)聯(lián)跳主變低壓側(cè)的主要原因有：保護(hù)定值整定時(shí)未充分考慮實(shí)際運(yùn)行時(shí)電容電流和線路故障時(shí)零序電流，線路阻抗折算參數(shù)選擇過(guò)于保守，定值配合不合理，以及安裝工藝不良，調(diào)試工作不到位等，具體分析如下：

2.1 保護(hù)定值配合不合理

為保證集電線路單相接地能快速切除故障線路，在集電線路設(shè)置零序電流保護(hù)，該零序電流可由集電線路進(jìn)線開(kāi)關(guān)三相CT計(jì)算自產(chǎn)或在集電線路進(jìn)線開(kāi)關(guān)靠電源側(cè)裝設(shè)零序電流互感器，一般情況，風(fēng)電場(chǎng)集電線路進(jìn)線開(kāi)關(guān)采用直接裝設(shè)零序電流互感器較常見(jiàn)。而風(fēng)電場(chǎng)35kV系統(tǒng)通常為不接地系統(tǒng)，為保證35kV系統(tǒng)（如35kV母線）單相接地故障能反應(yīng)零序電流并快速切除故障點(diǎn)，風(fēng)電場(chǎng)35kV系統(tǒng)一般采用接地變中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，一旦35kV系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡（包括區(qū)內(nèi)外故障），即可在接地變中性點(diǎn)的零序CT上產(chǎn)生零序電流。由此可知，集電線路（包括箱變、風(fēng)電機(jī)組）單相接地時(shí)，產(chǎn)生的零序電流對(duì)于接地變來(lái)說(shuō)，應(yīng)算低一級(jí)故障，不能越級(jí)時(shí)接地變保護(hù)動(dòng)作。只有當(dāng)接地變臨近區(qū)內(nèi)設(shè)備（如35kV母線）發(fā)生單相接地時(shí)，這個(gè)故障量方可驅(qū)動(dòng)接地變保護(hù)動(dòng)作，甚至出口聯(lián)跳變壓器低壓側(cè)開(kāi)關(guān)和35kV分段開(kāi)關(guān)。

因此，在保護(hù)定值配合上，接地變零序電流應(yīng)大于集電線路進(jìn)線開(kāi)關(guān)，最好在零序時(shí)限上接地變也大集電線路進(jìn)線開(kāi)關(guān)一個(gè)級(jí)差。若整定計(jì)算時(shí)，未充分考慮集電線路電容電流和接地故障的各級(jí)零序電流，對(duì)集電線路自身阻抗折算參數(shù)選擇時(shí)，過(guò)于保守，均會(huì)導(dǎo)致核算出的零序電流定值不合理。一旦集電線路發(fā)生單相接地故障，該靈敏動(dòng)作的集電零序保護(hù)不動(dòng)作，而達(dá)到接地變零序定值，則不該動(dòng)作的接地變即出口聯(lián)跳主變低壓側(cè)。

2.3 安裝工藝不良，調(diào)試工作不到位

部分單位出于縮短工期、節(jié)省材料、控制成本等原因，分包、轉(zhuǎn)包工程項(xiàng)目，現(xiàn)場(chǎng)施工單位魚龍混雜，工藝、水平參差不齊?？梢哉f(shuō)，安裝、調(diào)試問(wèn)題可直接導(dǎo)致35kV系統(tǒng)單相接地故障時(shí)越級(jí)跳主變低壓側(cè)。

對(duì)架空型集電線路線夾、絕緣子等線路金具，在引線上若對(duì)金具壓接不牢、螺栓選用規(guī)格不符、接觸面處理不到位等均可造成后續(xù)運(yùn)行中，接頭發(fā)熱甚至斷落引起集電線路單相接地；對(duì)于直埋敷設(shè)的電纜型集電線路，電纜中間接頭的制作工藝尤為重要，須嚴(yán)格按照工藝流程書，嚴(yán)控現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的粉塵、溫濕度，關(guān)鍵環(huán)節(jié)（如防水包扎、半導(dǎo)電層倒角、冷縮套管）須嚴(yán)格把關(guān)。因?yàn)橹虚g接頭隱蔽的缺陷不全會(huì)被在電纜耐壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若這些隱蔽缺陷遺留到運(yùn)行中，則隨時(shí)可能引發(fā)電纜中間接頭擊穿，比如半導(dǎo)電層倒角不平整、出現(xiàn)毛刺等，則會(huì)因電位在電纜中間接頭表面分布不均長(zhǎng)期放電，進(jìn)而引發(fā)電纜擊穿。

二次系統(tǒng)的安裝需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙、廠家手冊(cè)施工，確保零序互感器磁路閉合良好，CT組別接線正確，電纜終端屏蔽接地線不得穿過(guò)零序互感器。調(diào)試參照交接試驗(yàn)規(guī)程，不得出現(xiàn)缺項(xiàng)漏項(xiàng)，不弄虛作假，真實(shí)反映二次系統(tǒng)所有問(wèn)題和缺陷，并確保所有影響設(shè)備安全運(yùn)行的缺陷全部整治到位后方可送電。

3 風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路單相接地聯(lián)跳主變低壓側(cè)的現(xiàn)場(chǎng)處理

3.1 針對(duì)一次系統(tǒng)設(shè)備的排查處理

當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路發(fā)生單相接地時(shí)越級(jí)跳閘主變低壓側(cè)時(shí)，對(duì)一次系統(tǒng)設(shè)備的排查處理建議如下：

（1）加強(qiáng)對(duì)一次設(shè)備的巡檢。故障發(fā)生后需盡快對(duì)故障范圍內(nèi)或與故障設(shè)備有電氣連接的巡視檢查。站內(nèi)設(shè)備重點(diǎn)檢查開(kāi)關(guān)、電纜終端、避雷器等。同時(shí)開(kāi)展故障線路全線巡線，重點(diǎn)排查金具，導(dǎo)線、引線及跳線外觀，對(duì)于直埋電纜線路，需沿電纜路徑檢查是否有外力施工，重點(diǎn)查看電纜中間接頭外觀有無(wú)擊穿、放電痕跡。有條件時(shí)，配合線路故障檢測(cè)手段排查。除事后巡查，風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)依據(jù)相關(guān)規(guī)程對(duì)一次設(shè)備開(kāi)展日常巡回檢查。

（2）定期停電的設(shè)備檢查、預(yù)試。結(jié)合定期停電，做好一次設(shè)備檢查、預(yù)試，對(duì)于容易被雨霧風(fēng)雪沙塵污染的線路瓷瓶、金具，需結(jié)合停電清掃并記錄，對(duì)電纜、引線、緊固螺栓、支撐絕緣子、避雷器等部件進(jìn)行力矩檢查。通過(guò)試驗(yàn)手段，檢查開(kāi)關(guān)動(dòng)作特性、設(shè)備絕緣、回路電阻等，發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)卡澀等可能影響開(kāi)關(guān)動(dòng)作的缺陷，須立即處理。

3.2 針對(duì)二次系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的排查處理

（1）排查定值配合，特別是集電線路、接地變零序定值配合；確認(rèn)集電線路零序電流整定是否合理，正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)能躲過(guò)該線路正常運(yùn)行時(shí)的電容電流，集電線路單相接地故障時(shí)能可靠靈敏動(dòng)作；接地變零序電流正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)能躲過(guò)35kV系統(tǒng)電容電流，集電線路發(fā)生單相接地故障時(shí)應(yīng)優(yōu)先保證該故障集電開(kāi)關(guān)能可靠動(dòng)作，只有當(dāng)該故障集電開(kāi)關(guān)拒動(dòng)或單相接地故障發(fā)生在接地變臨近區(qū)內(nèi)（如35kV母線單相接地故障）才能出口聯(lián)跳主變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)。

（2）排查集電線路綜自及其二次回路。檢查集電線路綜自裝置，確認(rèn)綜自工作穩(wěn)定，無(wú)卡鈍死機(jī)等現(xiàn)象，輸入的整定參數(shù)與定值通知單一致，跳閘矩陣整定正確，跳閘出口軟壓板或控制字整定正確，開(kāi)關(guān)柜面板上硬壓板正確投入；排查集電線路開(kāi)關(guān)二次回路（包括集電線路開(kāi)關(guān)本體各輔助觸點(diǎn)）各節(jié)點(diǎn)，接線無(wú)松動(dòng)脫落，各中間繼電器動(dòng)作靈活，測(cè)量分合閘線圈阻值正常。

以上二次系統(tǒng)的排查，若在保護(hù)配合、二次回路外觀檢查均未發(fā)現(xiàn)明顯異常時(shí)，則有必要進(jìn)行二次通流試驗(yàn)，模擬集電線路單相接地故障量，在保護(hù)CT二次側(cè)通入模擬的故障電流，確認(rèn)集電線路發(fā)生單相接地時(shí)能可靠切除故障線路。

4 結(jié)語(yǔ)

本文綜上所述，在現(xiàn)階段風(fēng)電技術(shù)發(fā)展應(yīng)用中，風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)從原理上深入理解風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)，“不能無(wú)書也不可盡信書”，需參閱技術(shù)規(guī)范并結(jié)合實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，合理整定和配合保護(hù)定值，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)安裝、調(diào)試的監(jiān)管和驗(yàn)收，從源頭上消除設(shè)備運(yùn)行隱患，避免風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路單相接地故障的頻繁發(fā)生，杜絕越級(jí)聯(lián)跳主變低壓側(cè)惡性問(wèn)題，保障風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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