风电机组并网110 kV系统后的定值配合方法

2012-10-19马玉玲刘宝柱廖洪涛

综合智慧能源 2012年4期

马玉玲，刘宝柱，廖洪涛

(1.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206;2.宁东供电局，宁夏银川 750411)

0 引言

风力发电作为清洁能源发电方式在我国得到了广泛的发展，目前，宁东电网风力发电机组装机容量已达到300 MW。随着风电机组装机容量的不断增大，风力发电的不稳定性对系统的影响也日渐明显，为此，风力发电应具有低压穿越能力，当电网发生短路故障引起风电并网点电压跌落时，要求风电机组在电压不低于20%额定电压时不脱网连续运行。在此情况下，风力发电机将向短路点提供一定的短路电流，因此，整定计算时不应该仅将风电考虑成负荷，而忽略风电系统提供的短路电流。

1 110 kV系统风电接入及保护配置情况

某110 kV风电场总装机容量为99 MW，每条35 kV馈线分别接有11台风机，单台风机容量为1.5 MW，图1为系统接线图。110 kV联络线配置光纤差动保护，实现全线速动功能，110kV升压变压器及35 kV馈线均配置了常规的保护功能。

图1 系统接线图

2 保护定值整定时应考虑的因素

具有低电压穿越能力的风机接入系统后，当系统某点发生故障导致风电机组所接母线电压发生波动时，只要电压符合图2中风机不脱网连续运行的要求，就可以保证无故障风机不被脱网，保证电网安全、稳定运行。

(1)风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时，保证不脱网连续运行625 ms的能力。

(2)风电场并网点电压在发生跌落后2 s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。

图2 对风电低电压穿越的技术要求

针对以上低电压穿越的描述，提出几点整定时应考虑的因素:

(1)目前，风电的暂态等值模型尚无准确的建立方法，为充分考虑风电机组在故障状态下的影响，风电场升压变压器后备保护以及35 kV馈线保护可投入方向元件，确保上、下级以及本级之间保护的配合。

(2)假设图1中35 kV馈线的线路发生相间短路故障，35 kV母线故障相电压发生跌落，此时311开关保护应在625 ms内切除故障，以保证同一母线的其他风电机组不脱网运行。考虑到保护接点动作时间以及断路器分闸时间等固定延时，311开关最末段保护的整定时间应小于0.5 s。

(3)对于110 kV单回联络线而言，联络线故障保护跳闸到重合闸时间间隔至少有1.0 s，大于625 ms的低压穿越时间，风电机组保护会动作切机，因此，可投入重合闸无检定方式。双回并列运行联络线应投入检同期重合闸，35 kV馈线的重合闸应退出运行。

从保证电网安全、稳定运行的目的出发，保护定值应侧重灵敏性要求，尤其是35 kV馈线保护，可适当延长各段的保护范围。

下面以图1所示变电站接线方式为例，介绍各保护的具体整定方法。

3 整定方法

3.1 35 kV 馈线保护

速断电流、限时速断电流投入方向元件，方向由母线指向线路，过电流可退出方向元件，作为本级线路的总后备。

(1)速断电流定值可按最远风机箱式变压器高压侧有一定灵敏度整定，同时躲过汇集线箱式变压器投运过程中可能出现的最大励磁涌流。

(2)限时电流速断保护按最远风机箱式变压器低压侧有灵敏度整定，延时取0.3 s。

(3)过电流保护定值按躲过最大负荷电流原则整定，延时取 0.5 s。

在实际整定过程中，由于箱式变压器短路阻抗参数较大，按照“保证箱式变压器低压侧有灵敏度”的整定原则，速断电流定值往往小于线路最大允许负荷电流，此时可适当牺牲灵敏度。箱式变压器低压侧存在故障时，由高压侧熔断器及低压侧小开关保护实现保护功能，限时电流速断保护及过电流保护电流定值按躲过最大负荷整定，取相同电流定值。限时电流速断动作时间为0.3 s，带方向;过电流动作时间为0.5 s，不带方向。