风电场变电站继电保护装置配置方案

2024-05-18谢江媛

新疆有色金属 2024年1期

谢江媛

（国华（江苏）风电有限公司，江苏盐城 224200）

0 引言

我国在可再生能源方面进行了大量的研究与建设，以保障我国目前的可持续发展。风电场是我国可持续发展的一个重要行业，随着我国能源消耗量的不断增长，风电场的数量也在逐年增长。随着风力发电所占的比重越来越大，其短路电流也越来越多，对保护工作产生了不利的影响。本文就风电升压站的继电保护工作进行了详细的论述，并就实际施工中遇到的问题进行了阐述，并给出了相应的保护布置。

1 风电场升压站概述

风电机组的关键设备是升压站，它的主要作用是对风电的分配、转换、输送、保护等，从而使风电机组的安全运行得到很大的提高。升压站的主要设备有：高压断路器、隔离开关、避雷器、电压变压器等。由于目前我国越来越注重可持续发展的能源，风力发电站的建设也在不断增多。随着风力发电能力的提高，对升压站的正常工作带来了很大的压力，从而使其发生故障的可能性越来越高。为使升压站的运行达到最佳状态，风电场技术人员必须对其进行优化，以减少故障发生的概率，提高风电场的质量。

2 升压站继电保护系统运行中的故障分析

风电机组发电能力的提高，对升压站的工作造成了很大的压力，而短路电流的存在，使其在日常使用中发生故障的概率越来越高。今后，为了提高升压站的运行稳定性，必须对继电保护的设计和配置进行优化。

升压站继电保护装置的运行中，主要有开路、矩阵错误、设备定制、线路连接错误等。在此基础上，由于电流互感器的断路故障会造成回路的电流突然增加，使回路产生大量的热量，从而使线圈发生短路，从而影响到整个系统的正常工作。同时，变压器绕组的断路使感应电压持续升高，不但会对线路的工作品质产生一定的影响，而且对技术人员的工作安全也有很大的危害。另外，由于其它原因，使得系统的保护功能很难发挥，在发生故障时，无法切断与设备的连接，从而使电网发生突发故障，影响范围扩大，从而对风电机组的长期、稳定运行产生不利影响。

3 继电保护系统的优化对策

为加快风力发电建设，适应风力发电的需求，对电力系统的运行和保护系统提出了新的需求，技术人员应从建设规划、系统设计、保护系统建设、运行维护等方面进行优化设计。在风电机组的生产中，继电保护是保证电网正常工作状态的重要保证，因此，在风电机组的建设中，必须予以高度重视。

3.1 结合升压站电源特点来进行优化设计

在电力系统的优化设计中，技术人员要根据风电机组的输电方式、配置原则以及电网的操作规程，对其进行优化。目前风电场升压站的运行中，断网的重合闸严重影响到风力发电系统的正常运行，也会影响到电网的传输稳定性。在设计中，技术人员要考虑到不同条件下的重合闸对风力发电的影响，并将故障的种类、故障的持续时间等因素考虑在内。目前，风电并网的输电线路通常为330 KV，其故障部位、电阻等因素均会对其造成影响，从而影响到机组的运行安全。

3.2 结合风电场的故障特点来优化设计

在电力系统的设计中，风电场的电气设备与电气设备之间的联接关系将直接影响到整个系统的工作性能和安全性能。风力发电系统的功率密度低，对电力系统的运行和用户的日常用电有很大的影响。传统的电力分配系统线路的失效将直接影响到电力系统的传输质量，从而对电力用户的日常用电产生很大的影响。在现代风力发电厂的建设过程中，电力系统的优化设计可以通过电气等多种方法实现对电网的故障防护进行优化。在工程实践中，应采用不接地或绕组接地的方法来减少故障对线路的影响。同时，在设备选型中，技术人员还可以利用具有跳闸功能的选线装置，在线路出现故障后，能够及时地进行线路的转换，从而减少因线路故障而造成的电网运行的不利影响，提高维修工作的进行效率。该装置能够在线路发生故障后，将故障线路切断，并将故障线路与电力网分离，从而提高继电器对整个网络的保护功能。

3.3 提升风电场和升压站运行维护工作的质量

除了对继电保护系统进行优化设计外，为了提高风电机组的安全运行，技术人员要根据现场实际情况进行改进，并利用现场采集的资料进行故障分析，制定出一套合理的解决方案，以减少因故障而造成的线路损失。在目前的风电场升压站中，通常都有一个故障记录仪和一个电能质量检测器，可以通过它来了解故障发生时的电力和线路的变化，从而达到最佳的控制效果，确保风力发电和升压站的稳定运行。通过对故障数据的分析，对继电保护的设计功能进行优化，是提高目前继电保护的工作稳定性和优化现有继电保护系统的一种有效方法，对于完善继电保护的故障处理机制具有十分重要的意义。

4 变电站继电保护装置科学应用的措施

4.1 做好变电站继电保护的验收工作

变电站继电保护验收工作的好坏，将直接影响到今后电网的正常使用。在完成继电保护装置的调试后，应进行专业的检查，并提交验收报告，由工厂组织生产、运行、检修等部门对保护装置进行保护和开关合的测试，检查合格后，检查是否有接线、元件、压板和标志，并在现场清理干净后，才能在检验报告上签名。

4.2 做好继电保护装置及其二次回路的巡检工作

对继电器的二次回路进行仔细的巡视，能够及时地发现存在的安全隐患，所以要认真贯彻落实。操作人员巡视继电器和二次电路时，应注意：开关、压力盘的定位是否正确；防护压力板及自动设备是否按计划进行输入；保险丝的接触面是否完好；所有线路连接良好，有无发热、松脱、焦味；继电器接触良好，带电接触有没有破损，线圈及附加电阻有没有过热；显示和操作监控灯是否工作正常；CT、PT电路有没有断路、短路的情况；光字牌、警铃和意外声响均可正常工作；仪表参数是否满足需求。

4.3 完善继电保护系统的技术改造工作

随着科学技术的飞速发展，通信、计算机、数字处理、电子学等技术在继电保护中得到了广泛的应用，并使其自动化程度得到了进一步的提升。为了进一步创新和发展继电保护技术，必须在原有的保护技术的基础上，加强和完善继电保护技术的创新。目前，微处理技术在电力系统中得到了广泛的应用，例如基于微处理器的数字保护装置、计量测试表、监控设备、发电机励磁控制器等。

4.4 推行变电站继电保护的网络化管理

目前，变电所的继电保护技术已相当成熟，但是它所涉及的领域很广，所需的人力、物力都很大，因而必须对其进行网络管理。由于光纤的引入，保护装置的可靠性也得到了很大的改善，但是，在这一领域中，继电保护的远程管理还不够成熟，如果能够对保护的参数进行调整、检查、保护的运行状态监测、信号的执行，就可以大大减少发生意外的几率，同时也可以大大减轻维护人员的劳动强度。