新能源场站汇集系统保护回路改造方案分析.pdf

工程应用新能源场站汇集系统保护回路改造方案分析郭鹏，赵利权，孙忠宇（梅河口市阜康热电有限责任公司，吉林通化 ；国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，长春 ）摘要：针对接地变压器及相关设备的继电保护回路改造问题，阐述了新能源场站汇集系统接地变压器综合保护测控装置出口跳闸回路不能满足相关标准的要求，提出了两个保护回路改造方案，同时进行了两个改造方案的比较。结果表明，方案在提高继电保护装置性能、改造资金、工作量方面优于方案。关键词：新能源场站；汇集系统；保护回路；改造方案中图分类号：文献标志码：文章编号：（），（，；，）：，：；收稿日期：作者简介：郭鹏（），男，助理工程师，从事发电厂电气二次系统运行维护工作。引言目前大多数新能源场站的汇集系统采用接地变压器高压侧的中性点经低电阻接地方式。汇集系统的一次接线一般为单母线或者单母线分段接线方式。根据 并网风电场继电保护配置及整定技术规范 和 光伏发电站继电保护技术规范 的要求，每段母线只能有台接地变压器运行，即只能有个低电阻接地点运行。接地变压器配置的继电保护装置设计依据 风电场工程电气设计规范 要求，接地变压器保护动作后断开接地变压器断路器及主变压器低压侧断路器。和 中提出了接地变压器电流速断保护、过电流保护及零序电流保护动作，跳开所接母线的所有断路器。而原设计的接地变压器继电保护装置动作后不能跳开所接母线的其他断路器，不满足 和 的技术要求，因此，针对接地变压器及其相关设备的继电保护回路必须进行改造，以满足接地变压器保护动作后跳开所接母线所有断路器的要求。接地变压器问题分析近几年，吉林省新能源场站汇集系统出现过多次异常，由于各种设备的继电保护装置、回路、定值、运行和设计等方面存在各类缺陷，故障类型由故障初期的单一性故障发展成复杂性故障，故障时间延长，故障设备烧损，停电范围扩大，严重影响了新能源场站汇集系统的安全、稳定运行。本文以某风电场电气一次接线为例（见图）进行分析。年月，风电场由于号主变压器（以下简称主变）低压侧 开关柜内相过电压保护器走线不合理，距离相引线板较近，开关柜上方未第 卷第期（总第 期）吉林电力 年月图某风电场电气一次接线封堵，导致杨树絮及灰尘堆积，设备长期运行后，、相之间绝缘距离不够，发生相间弧光短路，逐渐发展成为相、相对地弧光接地，号主变双套差动速断保护动作，其高压侧 开关、低压侧 开关跳闸。年月，风电场由于号静止无功发生器（，）本体箱内相电缆接地故障，保护零序电流回路设计、接线错误，保护拒动；由 后备保护接地变压器的零序电流保护动作，接地变压器零序电流保护灵敏度不够，保护拒动，接地变压器过流保护动作跳闸。接地变压器开关跳闸后，应联跳 母线保护，但是由于失灵保护未投入，母线保护拒动。最后由运行人员手动跳开其他运行间隔设备。年月，风电场由于发电线 箱变压器中相电缆发生单相接地故障，发电线瞬时速断保护动作，开关跳闸；号主变低压侧母线室进线柜上侧接线排处的绝缘护套、绝缘挡板受潮绝缘下降，引发、相接线排处沿面放电，最终导致、两相短路接地故障，号主变差动保护动作，跳开主变高、低压侧开关。年 月，风电场由于 集电线电缆金属屏蔽接地线与环形零序电流互感器处于同一水平位置，当 集电线发生单相接地故障时，集电线环形零序电流互感器检测到的零序电流远小于 号接地变所检测到的零序电流，导致 集电线零序保护拒动，号接地变零序保护越级动作。年月，变电站由于号接地变压器继电保护装置与继电保护定值单完全不对应，在 段母线所接 新业线发生单相接地故障时，号接地变压器低压侧零序电流、段保护越级动作，号接地变压器低压侧零序电流段闭锁分段 备自投，号接地变压器低压侧零序电流段跳号主变低压侧 开关，同时 开关跳闸也联跳号接地变 开关，造成 段母线失压。保护回路改造方案保护回路改造必须满足汇集系统一次接线、运行方式和低电阻接地方式的需要。汇集系统母线配有母线继电保护装置，接地变压器配有变压器综合保护测控装置（以下简称综保装置）。方案仅对接地变压器综保装置回路进行改造。）汇集系统单母线接线（段母线，台接地变压器）。将接地变压器综保装置的保护出口继电器的对常开接点（母线上除接地变压器以外接有个断路器间隔）分别经过个保护出口压板后接入个断路器间隔的断路器跳闸回路。）汇集系统单母线分段接线（段母线，台接地变压器，台分段断路器）。分段断路器分位时：、号接地变压器综保装置回路改造方案与单母线接线相同。分段断路器合位时（、号接地变压器只能有台接地变压器运行）：将、号接地变压器郭鹏，等：新能源场站汇集系统保护回路改造方案分析综保装置的保护出口继电器的对常开接点（、段母线上除、号接地变压器以外接有个断路器间隔）分别经过个保护出口压板后接入个断路器间隔的断路器跳闸回路。方案接地变压器综保装置和母线继电保护装置回路都进行改造。）汇集系统单母线接线（段母线，台接地变压器）。将接地变压器综保装置的保护出口继电器的对常开接点（其中第对接点用于接地变压器保护动作信号，第对接点用于接地变压器保护动作启动母线继电保护装置）分别经过个保护开入压板后接入母线继电保护装置，借用母线继电保护装置的出口跳闸回路，跳开母线上接有的所有断路器间隔，还须与母线继电保护装置厂家配合对母线继电保护装置的程序进行升级。）汇集系统单母线分段接线（段母线，台接地变压器，台分段断路器）。分段断路器分位时：、号接地变压器综保装置和、段母线继电保护装置回路改造方案与单母线接线相同。分段断路器合位时（、号接地变压器只能有台接地变压器运行）：将号接地变压器综保装置的保护出口继电器的对常开接点（其中第对接点用于号接地变压器保护动作信号，第对接点用于号接地变压器保护动作启动母线继电保护装置，第对接点用于号接地变压器保护动作信号，第对接点用于号接地变压器保护动作启动母线继电保护装置）分别经过个保护开入压板后，第、对接点接入段母线继电保护装置，第、对接点接入段母线继电保护装置，借用、段母线继电保护装置的出口跳闸回路，跳开、段母线上接有的所有断路器间隔，还须与母线继电保护装置厂家配合对母线继电保护装置的程序进行升级。号接地变压器综保装置和、段母线继电保护装置回路改造方案与号接地变压器相同。种改造方案比较 方案的优点及缺点方案的优点：仅进行接地变压器综保装置的回路改造；接地变压器综保装置与其他断路器间隔采用一一对应的直接跳闸的方式。该方案的缺点：接地变压器综保装置能够提供的保护出口继电器常开接点的数量有限，很难满足回路改造的需要；接地变压器综保装置是安装在断路器柜面板上，保护出口跳每个间隔的出口压板也应安装在面板上，但是，面板上的空间有限，不能满足改造需要；接地变压器间隔与其他断路器间隔之间需要放置和接线的电缆较多，施工的工作量较大，保护回路改造工期较长。方案的优点及缺点方案的优点：接地变压器综保装置能够提供的保护出口继电器常开接点的数量较少（单母线运行方式，只需要对常开接点；单母线分段运行方式，需要对常开接点），综保装置很容易满足回路改造的需要；母线继电保护装置是单独组屏，接地变压器综保装置开入母线继电保护装置的开关量压板可以安装在母线继电保护屏上，安装非常方便。接地变压器综保装置启动母线继电保护装置，借用母线继电保护装置的出口回路，跳开其他断路器间隔的断路器。接地变压器综保与母线继电保护装置之间需要放置和接线的电缆较少，施工的工作量较小，保护回路改造工期较短。该方案的缺点：须要与母线继电保护装置厂家工作人员配合，将母线继电保护装置程序升级。升级后母线继电保护装置程序的开入量报文中可以报出“接地变压器保护动作”和“接地变压器保护动作启动母线继电保护装置”的开入量信号，并且将“接地变压器保护动作”和“接地变压器保护动作启动母线继电保护装置”的开入量加入母线继电保护装置的动作逻辑。结束语通过方案和方案的比较，可以看出方案在继电保护装置性能的提高、改造资金投入、施工工作量和改造工期等方面都明显优于方案。方案满足了 和 的要求，可以作为今后新建或扩建新能源场站汇集系统保护回路的改造方案。参考文献：张庆波，王 宇，腾依海，等 集电线路单相接地故障扩大至接地变压器保护越级动作的事件分析太阳能，（）：林辉新一起接地变压器保护误动原因分析及防范措施工业技术，（）：第 卷第期（总第 期）吉林电力 年月