风电场主变跳闸继电保护动作分析

2019-07-22谢丽娜

商品与质量 2019年50期

关键词：电缆头过流线电压

谢丽娜

山西龙源风力发电有限公司山西太原 030006

1 故障时运行工况

系统故障前运行方式如下图所示：

220kV1线、220kV2线运行；220kVA母及其附属设备运行，1#主变及35kVⅠ段母线运行，#1站用变311开关、集电I线312开关、集电II线313开关、集电III线314开关运行；1#无功补偿装置315开关运行[1]。

故障前全场平均风速2.5m/s，全场风机待机，没有出力，主变功率接近为0。

2 故障简述

2019年06月07日14时08分27秒872毫秒，集电I线312开关跳闸，过流I段保护动作，动作电流20.517A；

现场雷雨天气，全场平均风速2.5m/s。

3 保护动作情况

000ms，集电I、II、III线保护启动、主变保护高后备、低后备过流元件启动。

295ms，集电I线过流I段保护动作，动作电流二次值为20.517A，一次值为8200A。

360ms，集电I线312开关跳闸。

500ms，主变高压侧复压过流I段过流保护动作，动作电流二次值为1.168A，一次值为934A。

500ms，主变低压侧复压过流I段保护动作，动作电流二次值为2.913A，一次值为5826A。

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560ms，#1主变低压侧301开关跳闸。

保护定值：

集电I、II、III线过流I段：2.5A（一次1000A），0.3s，带方向闭锁。

主变高压侧后备过流保护：0.6A（一次480A），0.5s，带高低压复压闭锁。

主变低压侧后备过流保护：1.2A（一次2400A），0.5s，带高低压复压闭锁。

4 保护动作后的检查

18时15分，巡视发现集电I线#10风机箱变高压室电缆头B、C相击穿。

5 故障及原因分析

000ms：

风电场集电线路进站终端塔处遭受雷击，主控室可以看到较亮的闪电，且雷击声音较大。初步判定为球状闪电。

在雷电过电压作用下，集电I线10号箱变B相电缆头绝缘击穿，直接接地。

集电线路II、集电线路III为同塔双回，在雷击的作用下，集电线路II的A相、集电线路III的A、C相同时发生闪络[2]。

240ms：

集电I线10号箱变C相电缆头绝缘击穿，BC相间短路接地故障。

集电线路II的A相、集电线路III的A、C相继续发生闪络未熄弧。

360ms：

集电I线跳闸。

集电线路II的A相、集电线路III的A、C相继续发生闪络未熄弧。

580ms：

主变高后备、低后备保护动作，主变低压侧301开关跳开。

6 保护动作情况

000ms，集电I、II、III线保护启动、主变保护高后备、低后备过流元件启动。

295ms，集电I线过流I段保护动作，动作电流二次值为20.517A，一次值为8200A。

360ms，集电I线312开关跳闸。集电II、III线未跳闸，故障持续存在。

500ms，主变高压侧复压过流I段过流保护动作，动作电流二次值为1.168A，一次值为934A。

500ms，主变低压侧复压过流I段保护动作，动作电流二次值为2.913A，一次值为5826A。

560ms，#1主变低压侧301开关跳闸。

7 集电II、III线保护未动作原因

000ms，集电I、II、III线同时遭受雷击时，集电II线A相过流I段启动、A相方向元件启动。

240ms，集电I线B相单相接地发展为BC相相间短路接地，BC相母线电压大幅下降。由于母线BC相电压过低，导致集电II线线路方向元件无法判断方向，方向判据返回。

360ms，集电I线跳闸将集电I线故障点切除后，母线电压升高，集电II线A相方向元件重新动作。

560ms，主变后备保护动作，切除故障。此时未达到集电II线过流I段保护动作时限0.3s，集电I线13开关动作。

通过集电III线保护装置导出的录波图分析

000ms，在集电I、II、III线同时遭受雷击时，集电III线A、C相过流I段保护同时启动。

240ms，集电I线B相单相接地发展为BC相相间短路接地，母线电压大幅下降。由于母线电压过低，导致集电III线线路方向元件无法判断方向，方向信号返回；

360ms，集电I线跳闸将集电I线故障点切除后，母线电压升高，集电III线方向元件重新动作

560ms，主变后备保护动作，切除故障。未达到集电III线过流I段保护动作时限0.3s，集电III线314开关未动作。

8 结语

06月07日14时左右，风电场所在区域遭受极端强雷暴天气，导致风电场3条集电线架空线路全部遭受雷击，箱变高压侧电缆头在制作工艺和质量上存在不足，造成电缆头绝缘薄弱地方被击穿，形成相间短路，导致集电I线跳闸；同时集电II、III线出现雷电拉弧短路接地故障，由于集电I线故障导致35kV母线电压大幅下降接近于零，使集电II、III线过流I段方向判定元件失效，方向信号发生中断。在切除集电I线后母线电压升高，集电II、III线方向元件重新动作，在达到动作时限0.3s前，主变高压后备过流I段1时限与主变低压后备过流I段1时限保护同时动作，导致#1主变低压侧301开关跳闸[3]。