风电场汇集线系统接地方式选择分析及继电保护配置研究

摘要：电力系统中继电保护装置是保证电网安全稳定运行的重要装置之一。继电保护装置定值的整定正确性又是防止保护误动和拒动的重要保证。风电场集电线路大多数布置在山区、高原地区，由于地理位置的原因，发生故障，特别是接地故障的机率较高。为了避免汇集线系统保护配置不当造成风机大面积脱网事故的发生，本文对风电机组箱变高压侧系统的接地方式及保护配置情况进行了分析，可供参考。

关键词：继电保护;风电场;集电线路;保护配置

1小电阻接地常用接线方式及接地电阻的选择

1.1经接地变及小电阻接地方式

风电场主变压器低压侧一般采用三角形接线，为了引接接地电阻，要采用Z形接线的接地变人为制造一个中性点，Z形接线的接地变有两种接线方式：一种是带有380V的二次绕组，可以兼作站用变;另一种是只有一次绕组，专作接地变用。

1.2主变低压侧采用星形接线

该种接线方式中主变高压侧和低压侧均采用星形接线，同时带平衡绕组，低压侧中性点引出小电组接地，如图1。

1.3接地电阻及TA的选择

当采用经电阻接地方式的时候，接地电阻的选取原则上可以按在汇集线路系统发生单相接地时，接地电阻电流为2～4倍的风电场汇集线系统电容电流选取，如果能安装专用零序TA，建议按汇集线系统单相接地零序电流不小于50A选取;如果不能安装专用零序TA，建議按汇集线系统单相接地零序电流不小于100A选取。采用经消弧线圈并电阻接地方式时，每段母线应配置一套具有单相接地选线跳闸功能的小电流接地选线装置，该装置应该具备汇集线系统单相接地可靠选线、快速跳闸功能。汇集线无功补偿装置零序电流回路应接入小电流接地选线装置，接地变压器零序电流回路不接入该装置，但是接地变压器应配置零序保护，在接地变压器及其支路发生单相接地故障时，经短延时切除。

2继电保护配置方案分析

2.1汇集线保护配置

（1）相间距离或过电流保护：包括电流瞬时速断、限时速断和定时限过电流保护，相电流超过定值且延时大于整定值，装置即出口跳闸。如过电流保护灵敏度不能满足要求时，应配置相间距离保护。

（2）零序过流保护：包括零序过流Ⅰ段和零序过流Ⅱ段，当接入装置的零序电流超过定值且延时大于整定值时，装置即出口跳闸。

（3）零序功率方向保护：零序电流大于较小的整定值，且零序功率方向元件动作，则经过一定的延时后保护跳闸。虽然零序功率方向保护灵敏度要比零序过流保护高，但必须保证接入保护的零序电压、电流极性的正确性。风电场设置零序过流保护能够满足单相接地快速切除故障要求，所以一般不采用零序功率方向保护。

2.2接地变保护配置

（1）过电流保护：接地变电源侧装设三相式电流速断保护、限时过电流保护，作为接地变内部相间故障的主保护和后备保护。

（2）零序过流保护：接地变中性点上装设零序过流Ⅰ段和零序过流Ⅱ段保护，作为接地变单相接地故障的主保护和系统各元件接地故障的后备保护。

2.3母线保护

风电场汇集线系统中的母线每段应配置一套母线保护，作为母线故障的主保护。SVC无功补偿装置应接电容器保护配置过电压、低电压保护。当采用经电阻接地方式时，还应配置一段带时延的零序电流保护，保护还应躲过装置最大不平衡补偿电流。SVG无功补偿装置应配置电流速断保护和过电流保护。

3保护整定原则分析

3.1汇集线保护

（1）相间短路保护。距离一段、电流速断保护按躲过箱变低压侧故障整定;电流速断保护还应躲过箱变励磁涌流，如躲不过励磁涌流，电流速断保护停用，投入限时速断保护，按躲过箱变低压侧故障整定，时间为0.2s。距离后备段和过电流保护按箱变低压侧故障有灵敏度整定，时间为0.5～1.0s。如电流速断和过电流保护无法躲过汇集线系统母线三相短路时汇集线提供的短路电流，则应经方向元件控制。

（2）单相接地保护。零序电流保护应躲过汇集线电容电流，且对汇集线系统单相接地有足够灵敏度整定，零序保护整定时间为0.5～1.0s。

3.2SVC无功补偿装置

（1）相间短路保护。限时电流速断保护：按电容器端部引线故障有足够灵敏系统整定，一般整定为3～5倍额定电流。整定时间为0.1～0.2s。过电流保护：按可靠躲过电容组额定电流整定，一般整定为1.2～2倍额定电流。整定时间为0.1～1s。过电压保护：按电容器不长时间超过1.1倍的额定电压来整定，整定时间小于60s。低电压保护：按电容器所有母线失压后可靠动作，而电压恢复时可靠返回整定，一般整定为0.2～0.5倍额定电压，动作时间与本侧出线后备保护时间配合。

（2）相接地保护。零序电流保护应躲过电容电流，且对汇集线系统单相接地有足够灵敏度整定。零序保护整定时间为0.5～1.0s。

3.3SVG无功补偿装置

（1）相间短路保护。电流速断保护按躲过SVG变压器低压侧故障整定，还应躲过该变压器励磁涌流。过电流保护按SVG变压器低压侧故障有灵敏度整定，时间不大于0.5～1.0s。

（2）单相接地保护。零序电流保护应躲过汇集线电容电流，且对汇集线系统单相接地有足够灵敏度整定。零序保护整定时间为0.5～1.0s。

3.4接地变压器

（1）相间短路保护。电流速断保护：按接地变压器额定电流7～10倍整定。过电流保护：如接地变无其它侧线圈，电流定值同接地变压器零序保护整定值;如有其它侧线圈，还应考虑接地变压器其它侧故障时有灵敏度，时间定值同接地变压器零序保护时间。

（2）单相接地保护。零序电流保护应躲过汇集线电容电流，且对汇集线系统单相接地有足够灵敏度整定，时间按1.5～2.0s整定。

4结语

风电场汇集线系统采用经小电阻接地后，在汇集线系统发生单相接地故障时，能快速切除，以防故障扩大，进而保障了风电场的安全稳定运行。

参考文献

[1]郭俊刚.风电场站内继电保护零序保护整定方案探讨[J].科学技术创新.2020.

[2]张继阳.风电场继电保护配置与整定研究[D].华北电力大学（北京），2017.

郝智华（1989.7.26—），性别：男;籍贯：山西省朔州市右玉县;民族：汉;学历：本科;职称：助理工程师;职务：值长;研究方向：继电保护;单位：晋能清洁能源风力发电有限责任公司;邮编030000.

晋能清洁能源风力发电有限责任公司，山西太原 030000