福州地区风电场继电保护异常动作实例分析及防范措施

黄振伟

（国网福州供电公司，福建 福州 350000）

福州地区风电场继电保护异常动作实例分析及防范措施

黄振伟

（国网福州供电公司，福建 福州 350000）

2016—2017年，福州地区风电场接连发生了几次继电保护异常动作事件。结合风电场运行外部环境、继电保护配置、风电场运维管理水平等因素，深入调查继电保护异常动作的原因，并在此基础上进一步分析风电场在设备运维、继电保护管理方面存在的问题，提出电网调度机构对风电场设备故障的管理要求，规范风电场二次管理工作，防范因风电场继电保护异常动作导致故障越级对电网造成的风险。

风电场；继电保护；异常动作调；防范措施

1 综述

风能是一种清洁而稳定的新能源，在环境污染和温室气体排放日益严重的今天，风力发电作为全球公认可以有效减缓气候变化，提高能源安全、促进低碳经济增长的方案，得到各国政府、机构和企业的高度关注。目前，我国已经成为全球风力发电规模最大、增长最快的市场。随着大规模风力发电模式的应用与推广，风电的随机性和波动性导致局部电网的电力系统运行特征发生改变，对继电保护的适应性及配置配合关系提出新的要求。目前，国内外学者就风电接入的继电保护问题主要在风电机组及风电场的故障特征分析、风电场集电线路及网络的继电保护问题、大规模风电接入输电网的继电保护问题这3个方面开展研究[1]。

近年来，风电场在并网运行中逐渐暴露出运行管理缺乏经验与规范、脱网事件频发等问题，导致风电投资效益大打折扣，严重影响了风电健康、可持续发展，也危害了电网的安全、稳定运行[2]。因此，在国内外专家理论研究的基础上，针对风电场继电保护异常动作事件进行深入分析，通过实例剖析风电场在继电保护配置、整定、运维方面存在的问题，提升风电场继电保护管理水平，对调度机构保障电网安全、稳定有重要的意义。

2 风电场继电保护异常动作实例分析

2.1 出口压板设置不当，造成保护误动作

2017年6月，青峰风电场#1主变非电量保护动作，主变两侧开关36A、16A开关跳闸，全场24台风机停机，出力由1 MW降为0.经查，故障原因为青峰风电场地处海边，空气潮湿，#1主变压力释放阀阀盖未按标准进行防水处理，长期运行后水汽渗透进入，遇热凝露，造成行程开关积水，导致#1主变端子箱“压力释放阀1”的21/22端子对应的回路间接性导通，主变非电量保护动作。

分析保护装置动作情况发现：主变保护装置设计时，主变非电量保护本体重瓦斯、调压重瓦斯、本体压力释放、温度过高动作时，没有独立的硬压板（无软压板），只经一个共用压板（35CLP1）出口。因为重瓦斯保护投跳闸，所以将35CLP1投入。保护定值单中，虽然本体压力释放保护投信号，因出口共用压板，所以本次压力释放动作后，导致主变两侧开关跳闸。综上所述，本次继电保护异常动作的原因是继电保护二次回路压板设计不当，造成保护误动作。

2.2 CT变比配置不当，导致保护越级动作

2017-07-17T23：04，玉山风电场35 kV集电C组330开关和#1主变低压侧35A、35B开关发生跳闸，风电场35 kVⅠ、Ⅱ段母线及全部35 kV设备断电，全场28台风机停机，出力由5 MW降为0.经查，故障原因为玉山风电场地处海边，盐雾腐蚀严重，35 kV集电C组330线路避雷线因腐蚀发生断线，避雷线掉落在该组线路A相导线上，造成该线路单相接地。分析保护装置动作情况发现以下情况。

35 kV集电C组330开关保护装置显示：23：04：05：505，零序方向动作，零序故障电流3.6 A（整定值0.5 A，零序CT变比50/1），持续0.9 s（整定值0.6 s）后动作，23：04：05：514开关分闸，可见330开关零序方向电流保护未正确动作，未及时动作切除故障。

#2接地变304开关保护装置显示：23：04：05：521零序过流动作，零序故障电流1.92A（整定值0.9A，零序CT变比100/1），持续0.9 s（整定值0.9 s）后，23：04：05：553零序过流保护跳主变低压侧开关，保护正确动作。

保护装置厂家对35 kV集电C组330开关保护装置进行试验分析并确认，该保护装置电流采样板设计采样电流为1 A，故障电流值在30～1 000 mA以内，才能确保保护装置能够及时正确动作；当故障电流值超过1A时，保护装置无法对超范围的电流进行取样判别，保护出口动作存在随机性。风电场调试人员用继保测试仪模拟超范围的故障电流4A对C组330开关保护装置进行试验，发现4次试验中有2次保护不动作。综上所述，本次继电保护异常动作的原因是外加故障电流超出35 kV集电C组330开关保护装置正确采样范围，导致保护装置动作不正确，引起故障越级跳闸。

3 解决措施及建议

针对青峰风电场的保护装置异常动作原因，#1主变非电量保护本体重瓦斯、调压重瓦斯、本体压力释放、温度高分别设置一个独立压板。主变运行时，主变本体非电量保护35CLP1投入，本体重瓦斯35K1LP1投入，调压重瓦斯35K1LP2投入，本体压力释放35K1LP3投入退出，温度高35K1LP4投入退出。

针对玉山风电场的保护装置异常动作原因，应选用合适的并网线路保护电流互感器，以避免风电场提供的短路电流足够大时引起差动保护误动。比如将4组35 kV集电线路零序CT变比更换成250/1，确保二次故障电流控制在30～1 000 mA之内，并做开关传动等相关保护试验，将电流采样试验精度控制在0.05 In以内，电流零漂值在0.01 In以内，保证保护装置在各种故障情况下能够正确动作。

4 总结与展望

继电保护是电网安全稳定运行的第一道防线，能够在故障发生时快速可靠地识别并有效地隔离故障，对遏制系统运行状况的进一步恶化，保障电网安全稳定运行具有重要的意义。因此，继电保护动作的正确性是电网调度运行工作关注的重点。本文通过对2起典型的风电场继电保护异常动作实例分析，指出风电场在继电保护设计、整定、运维等方面的问题并提出解决方案。随着风电的大规模接入电网，风电场运行的可靠性不仅关系到风电场的运营效益与可持续发展，更牵涉到电网的安全运行。福州地区电网调度对风电场实行故障穿透分析制度，对故障原因从设计、建设、运维、管理等方面进行深入分析，规范风电场的二次管理工作，促进风电的可持续健康发展。

［1］焦在强.大规模风电接入的继电保护问题综述［J］.电网技术，2012，36（7）：195-201.

［2］何世恩，姚旭，徐善飞.大规模风电接入对继电保护的影响与对策［J］.电力系统保护与控制，2013，41（1）：21-27.

TM614；TM77

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.130

2095－6835（2017）21－0130－02

〔编辑：刘晓芳〕