黃振偉

（國網福州供電公司，福建 福州 350000）

福州地區(qū)風電場繼電保護異常動作實例分析及防范措施

黃振偉

（國網福州供電公司，福建 福州 350000）

2016—2017年，福州地區(qū)風電場接連發(fā)生了幾次繼電保護異常動作事件。結合風電場運行外部環(huán)境、繼電保護配置、風電場運維管理水平等因素，深入調查繼電保護異常動作的原因，并在此基礎上進一步分析風電場在設備運維、繼電保護管理方面存在的問題，提出電網調度機構對風電場設備故障的管理要求，規(guī)范風電場二次管理工作，防范因風電場繼電保護異常動作導致故障越級對電網造成的風險。

風電場；繼電保護；異常動作調；防范措施

1 綜述

風能是一種清潔而穩(wěn)定的新能源，在環(huán)境污染和溫室氣體排放日益嚴重的今天，風力發(fā)電作為全球公認可以有效減緩氣候變化，提高能源安全、促進低碳經濟增長的方案，得到各國政府、機構和企業(yè)的高度關注。目前，我國已經成為全球風力發(fā)電規(guī)模最大、增長最快的市場。隨著大規(guī)模風力發(fā)電模式的應用與推廣，風電的隨機性和波動性導致局部電網的電力系統運行特征發(fā)生改變，對繼電保護的適應性及配置配合關系提出新的要求。目前，國內外學者就風電接入的繼電保護問題主要在風電機組及風電場的故障特征分析、風電場集電線路及網絡的繼電保護問題、大規(guī)模風電接入輸電網的繼電保護問題這3個方面開展研究[1]。

近年來，風電場在并網運行中逐漸暴露出運行管理缺乏經驗與規(guī)范、脫網事件頻發(fā)等問題，導致風電投資效益大打折扣，嚴重影響了風電健康、可持續(xù)發(fā)展，也危害了電網的安全、穩(wěn)定運行[2]。因此，在國內外專家理論研究的基礎上，針對風電場繼電保護異常動作事件進行深入分析，通過實例剖析風電場在繼電保護配置、整定、運維方面存在的問題，提升風電場繼電保護管理水平，對調度機構保障電網安全、穩(wěn)定有重要的意義。

2 風電場繼電保護異常動作實例分析

2.1 出口壓板設置不當，造成保護誤動作

2017年6月，青峰風電場#1主變非電量保護動作，主變兩側開關36A、16A開關跳閘，全場24臺風機停機，出力由1 MW降為0.經查，故障原因為青峰風電場地處海邊，空氣潮濕，#1主變壓力釋放閥閥蓋未按標準進行防水處理，長期運行后水汽滲透進入，遇熱凝露，造成行程開關積水，導致#1主變端子箱“壓力釋放閥1”的21/22端子對應的回路間接性導通，主變非電量保護動作。

分析保護裝置動作情況發(fā)現：主變保護裝置設計時，主變非電量保護本體重瓦斯、調壓重瓦斯、本體壓力釋放、溫度過高動作時，沒有獨立的硬壓板（無軟壓板），只經一個共用壓板（35CLP1）出口。因為重瓦斯保護投跳閘，所以將35CLP1投入。保護定值單中，雖然本體壓力釋放保護投信號，因出口共用壓板，所以本次壓力釋放動作后，導致主變兩側開關跳閘。綜上所述，本次繼電保護異常動作的原因是繼電保護二次回路壓板設計不當，造成保護誤動作。

2.2 CT變比配置不當，導致保護越級動作

2017-07-17T23：04，玉山風電場35 kV集電C組330開關和#1主變低壓側35A、35B開關發(fā)生跳閘，風電場35 kVⅠ、Ⅱ段母線及全部35 kV設備斷電，全場28臺風機停機，出力由5 MW降為0.經查，故障原因為玉山風電場地處海邊，鹽霧腐蝕嚴重，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相導線上，造成該線路單相接地。分析保護裝置動作情況發(fā)現以下情況。

35 kV集電C組330開關保護裝置顯示：23：04：05：505，零序方向動作，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）后動作，23：04：05：514開關分閘，可見330開關零序方向電流保護未正確動作，未及時動作切除故障。

#2接地變304開關保護裝置顯示：23：04：05：521零序過流動作，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，23：04：05：553零序過流保護跳主變低壓側開關，保護正確動作。

保護裝置廠家對35 kV集電C組330開關保護裝置進行試驗分析并確認，該保護裝置電流采樣板設計采樣電流為1 A，故障電流值在30～1 000 mA以內，才能確保保護裝置能夠及時正確動作；當故障電流值超過1A時，保護裝置無法對超范圍的電流進行取樣判別，保護出口動作存在隨機性。風電場調試人員用繼保測試儀模擬超范圍的故障電流4A對C組330開關保護裝置進行試驗，發(fā)現4次試驗中有2次保護不動作。綜上所述，本次繼電保護異常動作的原因是外加故障電流超出35 kV集電C組330開關保護裝置正確采樣范圍，導致保護裝置動作不正確，引起故障越級跳閘。

3 解決措施及建議

針對青峰風電場的保護裝置異常動作原因，#1主變非電量保護本體重瓦斯、調壓重瓦斯、本體壓力釋放、溫度高分別設置一個獨立壓板。主變運行時，主變本體非電量保護35CLP1投入，本體重瓦斯35K1LP1投入，調壓重瓦斯35K1LP2投入，本體壓力釋放35K1LP3投入退出，溫度高35K1LP4投入退出。

針對玉山風電場的保護裝置異常動作原因，應選用合適的并網線路保護電流互感器，以避免風電場提供的短路電流足夠大時引起差動保護誤動。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，并做開關傳動等相關保護試驗，將電流采樣試驗精度控制在0.05 In以內，電流零漂值在0.01 In以內，保證保護裝置在各種故障情況下能夠正確動作。

4 總結與展望

繼電保護是電網安全穩(wěn)定運行的第一道防線，能夠在故障發(fā)生時快速可靠地識別并有效地隔離故障，對遏制系統運行狀況的進一步惡化，保障電網安全穩(wěn)定運行具有重要的意義。因此，繼電保護動作的正確性是電網調度運行工作關注的重點。本文通過對2起典型的風電場繼電保護異常動作實例分析，指出風電場在繼電保護設計、整定、運維等方面的問題并提出解決方案。隨著風電的大規(guī)模接入電網，風電場運行的可靠性不僅關系到風電場的運營效益與可持續(xù)發(fā)展，更牽涉到電網的安全運行。福州地區(qū)電網調度對風電場實行故障穿透分析制度，對故障原因從設計、建設、運維、管理等方面進行深入分析，規(guī)范風電場的二次管理工作，促進風電的可持續(xù)健康發(fā)展。

［1］焦在強.大規(guī)模風電接入的繼電保護問題綜述［J］.電網技術，2012，36（7）：195-201.

［2］何世恩，姚旭，徐善飛.大規(guī)模風電接入對繼電保護的影響與對策［J］.電力系統保護與控制，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〕