风力发电场保护配置及原理

风电场电气设计方案

1.1 接入电力系统设计

1.1.1 设计原则

1 接入电力系统方案设计应从全网出发，合理布局，消除薄弱环节，加强受端主干网络，增强抗事故干扰能力，简化网络结构，降低损耗；

2 网络结构应满足风力发电规划容量送出的要求，同时兼顾地区电力负荷发展的需要，遵循就近、稳定的原则；

3 电能质量应能满足风力发电场运行的基本标准；

4 应节省投资和年运行费用，使年计算费用最小，并考虑分期建设和过渡的方便；

5 选择电压等级应符合国家电压标准，电压损失符合规程要求；

6 对于个别地区电网要求送出线路由项目公司自筹资金建设时应根据当地电网造价概算单列；

7风电场接入系统设计，应执行国家电网主管部门关于风电场接入系统设计的有关要求，并复核其时效性。 1.1.2 一次接入系统条件

1 根据风电场装机容量和地区电网的电力装机、电力输送、网架结构情况，确定风电场参与电网电力电量平衡的区域范围；风电场的发电量优先考虑在风电场所在地区的电网消纳，以减少输配电成本；

2 收集当地电网规划和当地电网对可再生能源或分布式能源接入系统的规定，了解电网对风电场穿透极限功率的具体规定，电网可接纳的风电容量，以确定风电场可装机的最大容量；

3 风电场接网线路回路数不考虑“N-1”原则。风电场宜以一级电压辐射式接入电网，风电场主变高压侧配电装置不宜有电网穿越功率通过；

4 接入系统应考虑“就近、稳定”的原则，一般100MW以下风电场接入110kV及以下电网，100MW-150MW风电场既可接入110kV电网，也可接入220kV电网，150MW-300MW风电场接入220kV或330kV电网；成片规划的更大规模的风电场可接入500kV电网，但应根据风电场布置以及电网情况做升压变电站配置和/或中心汇流站设置规划。具体可根据当地电网要求做调整；

5 一般集中装机容量在300MW以下配套建设一座升压变电站；集中装机容量在300MW以上根据风电场总体布置考虑配套建设2座或2座以上升压变电站；

大型风力发电机组控制系统的安全保护功能

1 制动功能

制动系统是风力发电机组安全保障的重要环节，在硬件上主要由叶尖气动刹车和盘式高速刹车构成，由液压系统来支持工作。制动功能的设计一般按照失效保护的原则进行，即失电时处于制动保护状态。在风力发电机组发生故障或由于其他原因需要停机时，控制器根据机组发生的故障种类判断，分别发出控制指令进行正常停机、安全停机以及紧急停机等处理，叶尖气动刹车和盘式高速刹车先后投入使用，达到保护机组安全运行的目的。

2 独立安全链

系统的安全链是独立于计算机系统的硬件保护措施，即使控制系统发生异常，也不会影响安全链的正常动作。安全链采用反逻辑设计，将可能对风力发电机造成致命伤害的超常故障串联成一个回路，当安全链动作后，将引起紧急停机，执行机构失电，机组瞬间脱网，从而最大限度地保证机组的安全。发生下列故障时将触发安全链：叶轮过速、看门狗、扭缆、24V电源失电、振动和紧急停机按钮动作。

3 防雷保护

多数风机都安装在山谷的风口处或海岛的山顶上，易受雷击，安装在多雷雨区的风力发电机组受雷击的可能性更大，其控制系统最容易因雷电感应造成过电压损害，因此在600kW风力发电机组控制系统的设计中专门做了防雷处理。使用避雷器吸收雷电波时，各相避雷器的吸收差异容易被忽视，雷电的侵入波一般是同时加在各相上的，如果各相的吸收特性差异较大，在相间形成的突波会经过电源变压器对控制系统产生危害。因此，为了保障各相间平衡，我们在一级防雷的设计中使用了3个吸收容量相同的避雷器，二、三级防雷的处理方法与此类同。控制系统的主要防雷击保护：①主电路三相690V输入端（即供给偏航电机、液压泵等执行机构的前段）做了一级防雷保护；②对控制系统中用到的两相220V电压输出端（电磁阀、断路器、接触器和UPS电源等电子电路的输入端）采取二级防雷措施；③在电量采集通信线路上安装了通信避雷器加以保护；④在中心控制器的电源端口增加了三级防雷保护。

＿里兰三堡量皇垫　Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ　ｙｕ　ｚｉｄｏｎｇｈｕａ　

浅析１　１　０　ｋＶ线路保护的配置及原理　

张辉’钱怡　

（１．河南省电力公司技术技能培训中心，河南南阳４７３００９；２．河南南阳供电公司，河南南阳４７３０００）　

摘要：结合工作实际，详细分析了目前１１０ｋＶ线路保护的配置情况以及保护的工作原理。　关键词：ｌ１０　ｋＶ线路保护；光纤纵联；距离保护；零序保护　

０　引言　

随着计算机技术及光纤通信技术的发展，县级供电企业　

１　１０　ｋＶ线路保护的配置也发生了变化，由原来的距离保护和零　序保护的配置逐渐过渡到以光纤纵联保护为主保护的发展阶　段。本文就１　１０　ｋＶ线路保护配置情况和保护原理做一些分析。　

１　１　１０　ｋＶ线路保护的配置　

ｌ１０ｋＶ线路保护的配置目前有２种：（１）三段式距离保护和　

四段式零序保护相互配合作为线路的保护，这２种保护本身具有　主保护和后备保护的功能，存在的问题是它们瞬时动作的一段不　

能保护线路全长；（２）以光纤纵联差动保护作为主保护，能够瞬时　动作于全线范围内的故障，以三段式距离保护和四段式零序保护　

作为后备保护，保证了全线范围内的快速性和可靠性。　

２三段式距离保护　

２．１　距离保护的基本概念　根据系统短路时电压下降、电流增大的特性，可以设想，如　

果能使保护装置反映电压和电流的比值（　而工作，则它势　必比单一的电流或电压保护有更高的灵敏度，　，是一个阻抗，　

系统正常工作时，保护装设处的电压为系统的额定电压　，输　电线路的电流为负荷电流，，比值　基本上反映了负荷阻抗　

（输电线路的阻抗所占比重很小）。发生短路故障时，保护装设　处母线的电压为残余电压　，输电线路中流过短路电流为　，　

这时的　显然反映了保护装设处到短路点的线路阻抗。短路　

点离得愈近，此阻抗愈小；离得愈远，则阻抗愈大。可见故障时　实质上反映了短路点到保护装设处之间的距离。　

用于测量故障点至保护装设点之间阻抗（或距离）的继电　器，称为阻抗继电器。系统正常工作时，阻抗继电器所测为负荷　阻抗，不应动作，只有在发生短路而且短路点离保护装设处又　比较近（即在其保护区内）时，阻抗继电器才动作。因此，它是一　

风电场继电保护配置及安全自动装置设计

摘要：根据工程实例阐述了风电场继电保护配置及安全自动装置配置，列举了部分继电保护配置整定计算，灵敏度计算，确保风电场短路故障时继电保护装置可靠动作。

关键词：风电场，继电保护，重合闸，故障录波，灵敏度

1、引言

继电保护是保证电力系统安全稳定运行的重要组成部分，随着我国的建设风电场项目规模越来越大，风电场对系统稳定的影响越明显，故风电场风电机组的保护及升压站继电保护配置整定尤为重要，应该考虑风电短路电流的影响。下面通过工程实例说明风电场升压站内主要继电保护配置及整定、安全自动装置的配置方式。

工程实例：此风电场为新建工程，建设规模先建设一台50MVA，容量：50/50/15MVA，终期两台主变。风电场110kV接线均为单母线接线，本期风电场主变变低35kV为单母线接线，本站主变压器110kV中性点采用隔离开关直接接地方式。变压器中性点接地方式可以选择不接地或直接接地，以满足系统不同的运行方式。35kV系统采用经小电阻接地方式。380/220V站用电系统采用中性点直接接地方式。

2、风电场继电保护配置

继电保护配置图如下：

（1）母线差动保护配置：高压侧母线差动保护、低压侧母线差动保护

母线故障时电气设备最严重的故障之一，他将使连接在故障母线上的所有元件停电。根据系统稳定的要求及反措的要求，快速切除母线上故障。本设计110kV,35kV母线各配置一套采用了比率制动母线差动保护装置。工作原理([1])为：利用母线内外故障时各回路电流与差电流之间明显的变化规律、用各回路电流绝对值中最大值减去与差电流的绝对值成比例的量作为制动量，以与差电流绝对值成比例的量作为动作量。在内部故障时，差电流的绝对值将大于各回路电流绝对值中的最大值，故制动量为0，具有很高的动作灵敏度，而在外部故障时，差电流绝对值远小于各回路电流绝对值中最大值，故有很大的制动量。

（2）110KV线路保护配置：