新能源接入时的进线备自投及同期合闸问题的解决对策

中卫供电局保护自动化所 张 伟 马守林

1.引言

随着国家大力发展新能源（如风能、光伏电站）政策的实施，不可避免的存在着新接入的电源点影响备自投功能实现及同期合闸的问题，许多新上新能源进线中没有涉及备自投方面的回路，且面临非同期合闸的危险。

2.新能源接入时进线备自投逻辑实现

2.1 一次运行方式：

某110kV变电站为采用双母接线的终端变电站，整体为线变组的运行方式，一次主接线图如图1所示。

图1 某110kV变电站一次接线

2.2 110kV进线备自投问题的完善

线路111运行、线路125热备、母联100运行，新上新能源间隔112接在主供线路111所在的母线上，（111、125保护装置为CSL164B，风电厂间隔保护装置为PSL621U）新能源厂侧装设A相进线PT（变电站新能源厂线间隔无进线PT），当主供线路发生故障时跳开111开关，因为新能源厂此时仍给变电站供电，将造成110kV I母不失压，此时进线备自投不满足动作条件，此时新能源间隔将带全所负荷运行，新能源的不稳定供电有可能造成全所失压。分析清楚111进线在短路故障的系统过程是解决问题的关键，111进线在瞬时性故障时： 首先终端变电站变为新能源小电源孤网运行，变电站负荷将拖垮新能源厂需及时解列；，然后110kV进线电源侧重合闸动作，此时需防止与新能源厂非同期合闸，极端情况时系统侧与并网机组功角差可达180，这样会造成小容量新能源发电机组定、转子绕组过热、汽轮机叶片断裂、大轴弯曲或变形，威胁风电小容量发电机组的安全；ƒ、若为永久性故障，进线电源侧跳闸后，为保证终端变进线备自投动作，此时应满足母线无压条件，故也应及时解列新能源厂小电源，为此需设计完善相关保护，以满足进线备自投正确动作，新能源厂小电源及时解列，确保了变电站供电可靠性。针对上述问题需完善备自投回路，使得线路111（125）开关跳开的同时切除112间隔以满足进线备自投动作条件，且备自投动作时间应大于对端开关的重合闸时间。为实现备自投功能需将线路111、125备用跳闸出口接点接入新能源112间隔的永跳位置以使线路111、125动作的同时切除新能源112间隔，同时对新能源112间隔重合闸放电。如图2、3所示。

图2 111保护装置动作切除新能源厂间隔回路

图3 125保护装置动作切除新能源厂间隔回路

上图中TJ2取自进线111、125保护装置的跳闸备用接点，+KM、R33取自新能源厂线保护装置正电和永跳回路。

同时利用进线备投逻辑判进线无流时解列新能源厂小电源并网线路，无流定值需躲过线路永久故障时并网小电源形成的故障电流，时间0.2S。此种保护能够可靠切除并网新能源厂线路，保证主网电源侧重合闸成功，保证备自投判母线无压条件。现在111、125保护装置均为常规保护，后期综自改造建议全更换为光纤差动保护装置，以利用光纤保护的联切功能切除新能源厂间隔。

3.111进线和新能源厂线同期合闸的问题

在双侧电源线路三相跳闸后，重合闸时必须考虑双侧系统是否同期的问题。非同期合闸会产生很大的冲击电流，甚至引起系统振荡。对于两侧系统是否同期的认定，目前应用最多的是检查线路无压和检同期重合闸。但应注意，一侧投入无压检定和同期检定继电器时，另一侧则只能投入同期检定继电器，否则，两侧同时实现无电压检定重合闸，将导致出现非同期合闸。为此，可在线路的一侧采用检查线路无电压而在另一侧采用检查同期的重合闸。检查线路无压侧总是先重合闸的。因此该侧有可能重合在永久性故障线路上再次跳闸。所以该侧断路器有可能在短时间内需切除两次短路电流，工作条件相对恶劣。检查同期侧是在线路有压且满足同期条件才重合的，所以肯定重合在完好的线路上，断路器的工作条件相对好一些。但对于发电厂的送出线路，发电厂侧通常定为检同期或停用重合闸。这是为了发电机免受再次冲击。发电厂出口线路需要使用重合闸时，使用于发电厂出口线路的重合闸装置，应有措施防止重合于永久性故障，以防止对发电机造成冲击的可能性。为此发电厂出线中，设有单重检线路三相有压方式，这种方式不检同期也不检无压。考虑到如果电厂侧重合到永久性故障上对机组的冲击是很大的，为了使电厂少遭受故障的冲击，通常优先合发电厂对侧的断路器，发电厂侧要求检查线路三相有压后，再检新能源厂侧A相进线电压与A相母线电压满足频率、电压相位、电压幅值同期条件再重合，说明发电厂对侧的重合成功，线路为瞬时性故障，这时电厂侧再重合闸，就可以避免重合到永久性故障上，造成机组的再一次冲击。

4.结论

针对于新能源厂接入终端变电站影响进线备自投功能实现，以及面临同期合闸问题。通过在进线线路保护中的一个跳闸备有接点接入风电厂间隔，既可以实现进线动作的同时切除风电厂间隔。从而实现了进线备投功能。通过变电站侧检无压，新能源厂侧检线路三相有压后再检同期，从而实现了同期合闸功能。为110kV电网的正常运行提供了安全保证。

[1]电力系统继电保护实用技术问答(第二版)[M].中国电力出版社.

[2]电力系统继电保护原理与实用技术[M].中国电力出版社.

[3]PSL621U系列线路保护装置说明书[S].国电南京自动化股份有限公司.

[4]CSL160B数字式线路保护装置技术说明书[S].四方立德公司.