| 标题 | 大规模风电接入对继电保护的影响 |
| 范文 | 焦宗科 摘 要：电能是社会经济发展的重要能源形式，传统能源转化为电能给环境带来严重危害，发展清洁性能源成为当前的首要任务。风能发电已得到广泛关注，但风电接入对电网的安全运行会产生一定影响，需要采取积极的应对措施。本文将从继电保护角度出发，对风电接入带来的影响进行分析。 关键词：风电场；继电保护；单相接地；并网 现代工业飞速发展，给传统石化能源带来了沉重的压力，而传统能源的消耗还引发了环境问题，这就促使社会各界开始加大绿色能源的研发和应用力度。风电是一种可再生清洁能源，但风力发电具有间歇性、随机性和地域性，其不可控性较高，风电在电网中所占比例越大，对电网的影响就越明显，大规模风电接入对电网继电保护的影响由此得到了人们的广泛关注，这也是本文研究的主要内容。 1 风电接入对继电保护的影响 1.1 不接地系统 当前风电场多采用不接地系统，该系统能单项接地运行1-2h，比较适合应用于架空电流，但对于架空电流和电缆混合系统的适用性并不高。电流选线出现错误概率问题也是较为普遍的，若工作人员无法及时发现安全隐患，对其进行处理，就可能使故障进一步扩大，引发安全事故。小电流选线装置失误、装置动力率不足是较为常见的问题，且故障出现时仅表现微小电流，给工作人员的故障排查带来很大难度。 1.2 主网继电保护装置故障 主网继电保护装置较为完善，出现故障概率较小；若出现故障时，需要采取适时的解决对策。一般步骤如下：先对故障性质以及故障距离进行分析，然后借助分析结果尽快排除故障。若故障持续时间达到0.1s以上，就会对风电场带来二次损害。值得注意的是，前后两次的电流故障是不相同的，其中风电机组出现的短路特性与风机出力大小密切相关。 1.3 常规保护工作需改进 在常规保护工作中，纵差性能是需要注意的重要因素。风电并网后，增大了电网的波动性；多种电力元件的使用导致其运行方式也发生了一定改变，这就在很大程度上会降低原有的灵敏度。为预防灵敏度降低对电网的影响，相关人员开始研发新的保护原理，希望能降低与运行方式之间的关联度。风电并网具有弱馈特点，原有的分析方法无法对其进行准确分析，故障元件以及故障距离的判断也就失去了可靠性。加强常规保护工作方面的研究，十分迫切。 1.4 两侧保护方面 风电接入继电保护后，还会对两侧保护产生一定影响，使隔离系统出现侧短路限流。风电机组稳定性降低，会产生解列，解列时间受负荷大小等因素的影响。当风电场输入电流时，断路器会在短路电流的作用下出现关闭现象，这时应立即停止短路电流输送，否则会对设备造成严重影响。 2 风电接入后应采取的保护措施 为保障大规模风电接入后电网运行的安全性和稳定性，电力部门应从规划、设计、建设、运行和维护多个方面进行综合考虑，合理选择输电方式和保护配置，做好第一道防线，确保电网系统的安全运行。具体可采取的措施如下： 2.1 加大并网电路重合闸的研究力度 根据电源特点和输电网保护配置相关内容可知，并网线路的重合闸对风电机组具有重要影响，加强对此项工作的研究力度具有实际意义。风电场并网专用220kV或110kV线路若出现接地故障，就需要根据故障性质采取不同的措施。当出现单相瞬时接地故障时，若并网点电压低于20%，则继电保护装置能快速切除故障，机组全部跳闸，若恢复电网，风电就会全部脱网；若并网点电压高于20%，机组仍保持运行状态，电网恢复后，风电仍处于并网运行状态。单项永久性接地故障发生时，会出现多种情况，但所有情况重合闸均动作不成功，需要根据实际情况采取对应解决措施。由此可见，故障位置、故障电阻具有很强的不确定性，导致并网点的故障电压出现差异，电压小于20%的额定电压，则风电机组即使具有LVRT（低电压穿越）功能，也会全部跳闸。我国大规模风电接入超高压电网，可提出实用的故障穿越要求，使用两次以上的零电压穿越，持续时间控制在100ms以内；对风机的考验要求比20%的额定电压持续时间短（635s）。 2.2 风电场保护装置分析 风电场35kV极点系统中性点接地方式对风电场的安全运行影响较大。风电功率密度较低，风力发电功率较低，一般为额定功率的10%-40%左右，远小于正常使用电压，对用电客户、风场和电网的影响较小。配电系统与用户供电联系较为密切，一旦出现故障就会造成用户停电，需要对集电系统的故障进行快速处理，防止故障进一步扩大。处理方式为研究并选择新的集电系统接地方式和继电保护配置，风电场集电系统可采用电阻接地方式，配置单相接地故障保护装置；若风电场已经投入运行，可采用不接地或经消弧线圈接地方式的风电场集电系统，配置具有自动跳闸功能的小电流接地选线装置，一旦单项接地后，快速消除故障，若无法消除，则应跳开主变低压侧开关隔离故障。 2.3 做好两侧保护措施 在两侧光差保护投入运行之前，可在两侧设置保护联跳措施，当风电短路电流接入继电保护系统中时，联跳装置会采取保护措施，阻止电流进入，有效避免短路电流对继电保护的影响。 2.4 做好风电并网系统的运维管理 风电及其并网的运行维护、事故数据收集和分析工作对提升电网运行效率具有积极推动作用。风电场控制室配有完善的监控系统，配套的监测装置能够记录事故过程中的电气故障信息，如电气量数据、保护、开关等动作信息；升压站母线、出现电压、电流波形及数据、无功补偿装置的控制事件，自动调整功能投退记录等，这些事故数据的积累、分析和挖掘能对继电保护装置的设计和改进提供参考，提升风电接入系统后继电保护运行的可靠性。 3 结束语 近年来，我国加大了对风电能源的研发和应用力度，这对解决能源、环境、经济之间的矛盾具有积极意义。同时，我们也应该注意到，大规模的风电接入对电网运行的影响是巨大的，继电保护装置作为电网安全运行的有效保障，同样也会受到影响，这就需要风电单位积极采取保护措施，确保电网运行的安全性和可靠性，为实现我国低碳经济奠定良好基础。 参考文献： [1]徐覃萍.风电接入对配电网继电保护的影响及其保护配置研究[D].广西大学，2014. [2]徐凤玲.大规模风电接入对继电保护的影响与对策[J].信息技术与信息化，2015，11：70-72. [3]伍玮.风电并网对系统继电保护的影响研究[D].华南理工大学，2013. [4]贝英全.规模化风电接入对蒙西电网安全稳定运行的影响分析[D].华北电力大学（北京），2010. |
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