張　娜（榆林供電公司，陜西 榆林　719000）

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風電場Z形接地變保護整定問題探討

張娜
（榆林供電公司，陜西 榆林719000）

摘要隨著風電場大量接入系統(tǒng)，風電場的穩(wěn)定運行已經(jīng)密切影響系統(tǒng)網(wǎng)絡運行的安全性。以某風電場系統(tǒng)為例，分析了接地故障發(fā)生后相關設備的零序網(wǎng)絡，針對接地變速斷值的選取、過流保護與零序過流保護間可能失配引起的保護誤動，提出了優(yōu)化方案，風電場的安全穩(wěn)定運行表明該方案的可靠性。

關鍵詞：電容電流；接地變；整定計算

Disscussion on Protection Setting Problems of Z Grounding Transformer in Wind Power

Zhang Na
（Yulin Power Supply Company， Yulin， Shaanxi719000）

Abstract Along with the increasing proportion of wind power capacity in the grid， the grid power security is closely related to the stable operation of wind power. Based on a case of wind power system，this paper analyzes the zero sequence network when a single-phase grounding fault occurs to the power. The optimizing scheme is suggested to the two questions: one problem is how to configure the quick-breaking value， and another one is that mismatching of the over current protection an the zero sequence current leads to the malfunction. The safe and stable operation of the wind power system suggests that the scheme is feasible.

Keywords：capacitance current; grounding transformer; setting calculation

由于風電場集電線路長、分支多且大量使用電纜，系統(tǒng)對地電容電流越來越大，接地故障產(chǎn)生的弧光過電壓等一系列問題，嚴重影響電網(wǎng)安全。為此，風電場35kV或10kV側大部分采用小電阻接地方式。但接地變速斷過流保護按規(guī)程要求可能躲不過區(qū)外單相接地時流過接地變的最大故障相電流，易引起保護誤動，速斷、過流保護動作邏輯根據(jù)規(guī)程要求不利判別故障所在設備，過流保護與零序過流保護間可能失配引起保護誤動，增大風電場安全運行壓力。本文以某風電場接地變保護誤動事件為例，分析動作原因，提出相應預防措施，防止類似問題的發(fā)生。

1　風電場現(xiàn)狀

1.1風電場一次主接線

如圖1所示，風電場裝機容量49.5MW，有33 臺TW1500/87型號風機，分3組（1組10臺、2組 12臺、3組11臺）通過集電1線、集電2線、集電3線匯集至35kV母線，再由110kV升壓變并入系統(tǒng)。

圖1　某風電廠電氣主接線圖

1.2Z形接地變

接地變壓器電源側裝設三相式的電流速斷、過電流保護，作為接地變壓器內(nèi)部相間故障的主保護和后備保護；接地變中性點上裝設零序電流Ⅰ段、零序電流Ⅱ段保護，作為接地變壓器單相接地故障的主保護和系統(tǒng)各元件的總后備保護。

目前，我國的接地變有三種構成方式：一是增設YNyn0的普通配電變壓器；二是增設Ynd普通配電變壓器；三是用ZN式聯(lián)結的接地變壓器。分析三種構成方式接地變的特點，Z形接法變壓器因其零序磁通產(chǎn)生的附加損耗小、零序阻抗較小、容量可以100%被利用，更適合用作接地變[4]。

2　接地故障分析

系統(tǒng)接線如圖1，當集電1線末端f1點發(fā)生單相（A相）金屬性接地故障時：

根據(jù)對稱分量法，系統(tǒng)各序網(wǎng)絡如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)序網(wǎng)圖

EA為f1點正常時相電壓，即開路電壓，Z1為正序阻抗，Z2為負序阻抗，C0為網(wǎng)絡對地電容，R為中性點接地電阻。由于Z1、Z2相對于零序阻抗小得多，可忽略不計，故中性點的零序電流：

流過接地變的相電流

3　接地變保護整定問題分析

容量/kVA電壓/kV接線方式短路阻抗Uk（%）零序阻抗/（Ω/相）接地電阻/Ω 0.5　35　Zn　8.24　183.5　80

1）問題1：速斷過流躲不過區(qū)外單相接地故障流過接地變的最大故障相電流，按規(guī)程要求保護可能誤動

整定計算：

電流速斷

（1）保證接地變電源側引線故障有足夠靈敏度（Klm＞2）

（2）躲勵磁涌流，一般大于7～10倍接地變壓器額定電流

Isd＞8Ie＝66A

根據(jù)規(guī)程要求可取Isd＝70A。

但區(qū)外單相接地時，流過接地變最大故障相電流

考慮可靠性K＝1.3，Isd＞KIdmax＝87A。故電流速斷保護整定除規(guī)程要求原則外，還應躲區(qū)外單相接地時流過接地變最大故障相電流；Isd＞KIdmax＝87A。取Isd＝90A，動作后聯(lián)跳主變同側斷路器。

2）問題2：過流保護的時間按規(guī)程要求，與主變跳同側開關時間相同，不利判別故障所在設備

若接地變發(fā)生相間故障，按規(guī)程要求主變高后備、接地變過流保護同時跳開升壓變低壓側開關，難以區(qū)分母線、接地變故障，不利于網(wǎng)絡安全可靠運行。故過流時間還應與與上一級過流保護時間反配合。

3）問題3：過流保護在不能兼顧接地變低壓側故障有靈敏度和躲區(qū)外接地故障流過接地變的最大故障相電流時，其整定值如何選取更合理？

過流保護：

1）躲接地變額定電流

2）保接地變低壓側故障有靈敏度

躲區(qū)外單相接地故障流過接地變的最大故障相電流Isd＞KIdmax＝87A按照保護要求，保證靈敏度的前提下盡量保證選擇性，故Idz＝50A，動作時間與零序過流Ⅱ段配合，過流保護與零序電流保護不完全配合，依靠零序電流保護的可靠動作保證選擇性。動作后跳本側開關并聯(lián)跳主變同側斷路器。

4　結論

結合風電場實例，對接地變速斷、過流保護按保護規(guī)程相關原則整定可能引起保護誤動的問題進行了深入分析，提出了有效的改進方案，優(yōu)化了接地變保護整定方法，風電場的安全穩(wěn)定運行證明該方案的可行性。

參考文獻

[1]DL/T 584—2007. 3kV～110kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程[S].

[2]張志剛， 李明杰， 陳國平， 等. 國家電網(wǎng)公司繼電保護培訓教材（上冊）[M]. 北京: 中國電力出版社，2000.

[3]曹小玲， 蔣多暉. 中性點經(jīng)小電阻接地方式在電力系統(tǒng)中的應用[J]. 華東電力， 2013， 41（11）: 2305-2307.

[4]許凱. 接地變的參數(shù)確定和保護計算[J]. 機電工程技術， 2011， 40（7）: 153-155.

[5]李光琦. 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析[M]. 北京: 水利電力出版社， 1985.

張娜（1984-），女，陜西榆林人，碩士，工程師，主要從事繼電保護及自動裝置的定值整定工作。

作者簡介