风电场老旧接地变保护跳闸回路改造

刘帅

摘要：随着国内继电保护技术的快速发展并趋于国网“九统一”标准化设计原则，电力企业对供电安全及质量要求也越来越高，而许多成立时间较早的风电场老旧保护装置功能缺失容易造成保护误动、拒动，越来越不适应安全生产要求，改造必须快速、高效且经济的进行。本文根据某风电场多年来的接地变保护运行情况分析，提出了旧保护配置存在的问题，并针对问题和设备实际情况进行了相应改造。

关键词：供电安全;九统一;保护装置;功能缺失;保护误动拒动;改造

一、引言

某风电场接地变开关柜保护已经经过将近10年的使用，在初期设计时未周全考虑接地变保护动作联跳本母线段所有开关及主变高低压各侧开关间配合，存在安全隐患，已不能满足风电场继电保护要求，本文根据风电场多年来的接地变保护运行情况进行分析，提出了接地变保护配置存在的问题，并针对问题和设备实际情况采取了相应改造。

二、设备概况

某风电场于2010年进行筹建，2012年建设完成，总装机容量为99MW，站内1条110kV送出线路将汇集电能送出，110kV侧采用单母线接线方式，由联络开关将110kV I、II母联络，安装2台容量为50MVA的油浸式有载调压变压器，接线组别：Yn，dll，110kV中性点经隔离开关接地，配置并联的中性点避雷器及放电间隙，2台主变分别接于110kV I、II母。

三、问题的提出

风电场接地变系统采用环氧树脂浇筑型三相干式接地变压器，曲折ZN型联结，主要用于35kV △系统引出中性点经接地电阻接地，加速泄放回路中的残余电荷，在限制过压的同时通过零序电流保护，实现有选择的跳闸并隔离故障，所以接地变过流、零序电流保护显得尤为重要，在发生接地故障时必须分段迅速切断母线段开关及主变高低压侧开关，以保障风电场电气系统安全稳定运行。

国内风电行业在近20年中才不断成长完善，早期风电场建设由于缺乏经验，设计选型欠缺考虑，加上相关标准规范未完善，保护设施设备配套功能也较为简单，导致早期风电场接地变保护未配置跳本母线段所有断路器及主变高压侧断路器回路。

四、问题的分析解决

上述接地变保护装置经过近10年的使用，已经快到了淘汰报废的时期，现有设备显然与企业将来的技术进步发展不相适应，存在严重的安全隐患。但整体进行换型改造，又存在生产采购招标周期过长，换型改造工程量大、时间长，设计变更过多，又违背了保障企业正常生产的制约，经济性及可行性均不高。

按照改造必须快速、高效、经济的原则，将现有接地变开关柜及保护回路進行完善，既能实现所需保护功能，又保障改造时效性及经济性：

4.1 增加联跳主变高压侧回路

（1）在接地变开关柜至主变保护屏间敷设一根45米4*2.5mm²控制电缆并预留10%裕度。

（2）将接地变开关柜所敷设电缆选黑蓝线芯接“跳闸出口备用3”X5：9 、X5：10回路端子将接地变保护跳闸输出回路接点接通，将主变保护屏所敷设电缆选黑蓝线芯接主变保护高压侧跳闸回路2-4QD：4、2-4QD：9端子将主变高压侧跳闸输入回路接点接通。

（3）修改接地变保护装置跳闸矩阵定值，将“高、低侧零流Ⅰ段动作”设定为跳主变低压侧开关，将“高、低侧零流Ⅱ段动作”设定为跳主变高、低压侧开关，将“跳闸出口备用3”更换名称为“跳主变高压侧断路器”。

至此，在只增加1根控制电缆，便将接地变跳闸输出至主变跳闸输入回路连通，修改跳闸矩阵即可实现接地变分段联跳主变高低压侧功能。

4.2 增加联跳本母线段所有开关回路

保障改造时效性及经济性，保留原装置，在开关柜上钻孔加装压板，扩展跳闸出口，增加跳闸出口直接接于本母线段各开关柜跳闸输入回路：

（1）在接地变开关柜至3条集电线路开关柜、备用集电线路开关柜、SVG进线开关柜、电容器组开关柜、场用变开关柜间分别敷设一根ZRB-KVVP22-450/750V 4x2.5mm²控制电缆并预留10%裕度。

（2）在接地变开关柜分别钻孔，扩展安装红色保护跳闸出口压板。

（3）传动验证接地变开关柜内X5端子排处5组备用保护跳闸出口，分别解开X5：13、X5：15、X5：17、X5：19、X5：21端子内部线，分别接至已安装压板上侧，压板下侧重新配线至X5：13、X5：15、X5：17、X5：19、X5：21端子内部。

（4）传动验证接地变保护装置PST-645U装置本体插件2组备用跳闸出口1n：X5：1-2、1n：X5：3-4，重新配线1n：X5：1、1n：X5：3分别接已安装压板上侧，压板下侧重新配线至备用端子排，1n：X5：2、1n：X5：4分别接至备用端子排。

（5）按照以上接点将接地变开关柜内7组跳闸出口分别接于本母线段7组开关柜内跳闸输入回路。

（6）修改接地变保护装置跳闸矩阵定值，将“速断”“过流I段t1”“过流I段t2”“零序电流I段t1”“零序电流II段t1”“中性点零序电流I段t1”“中性点零序电流II段t1”均设定为跳本母线段所有开关柜。

五、结束语

综上所述，保持原有接地变开关柜保护不变，用控制电缆连接接地变保护跳闸出口与本母线段各开关柜及主变高压侧跳闸输入接点可完美达成继电保护优化升级版设计要求，实现老旧设备向新型技术的跨越，解决耗费巨资进行设备整体换型带来的经济损失与时间损失。

参考文献

[1] GB/ T 14285-2006，继电保护和安全自动装置技术规程[S].北京：中华人民共和国国家标准化委员会，2006

[2] DL / T 587-2007，微机继电保护装置运行管理规程[S].北京：中华人民共和国国家发展和改革委员会，2007

[3] 王梅义等.电网继电保护应用[M].北京：中国电力出版社，1990

[4] 何永华.发电厂及变电站的二次回路[M].北京：中国电力出版社，2007