淺談風力發(fā)電機組箱式變壓器低壓側萬能式斷路器整定案例（精編版）

1、電力科技 2017 年 11 期319淺談風力發(fā)電機組箱式變壓器低壓側萬能式斷路器整定案例 吳英豪 中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081 摘要： 風力發(fā)電每臺風機一般配備一臺箱式變壓器，變壓器低壓側配有低壓開關斷路器，用于保護設備免受過載、短路、單相接地等故障危害。本文將根據(jù)繼電保護整定基本原則，有針對性的提出適用于風電機組箱變低壓側萬能式斷路器的整定配置方案。 關鍵詞： 風電機組箱式變壓器；低壓側萬能式斷路器；繼電保護；整定計算 中圖分類號：tm315 文獻標識碼：b 文章編號：1006-8465（2017 ）11-0319-02 風力發(fā)電機組一般通過箱式變壓器將

2、風機出口電壓升高后送出，箱變通常由高壓開關設備、電力變壓器、低壓開關設備等設備組成，在其低壓側設有智能型萬能式斷路器。近年來國內曾出現(xiàn)過對箱變參數(shù)設置不當?shù)葐栴}導致的箱變誤動、拒動，嚴重的甚至導致機組燒毀。本文將探討針對風機配套箱變萬能式斷路器的整定方案。 1 萬能式斷路器基本特性與保護功能 國內此類型斷路器一般配有過載長延時保護、短路瞬時保護、短路短延時保護、接地保護等保護功能，所有保護由智能控制器通過單片機采樣比較控制實現(xiàn)功能，均可通過控制面板顯示、整定。 2 萬能式斷路器保護整定配置方案 風力發(fā)電機組有別于水火電，其運行機組臺數(shù)、有功出力等受風速與風機本身控制策略直接影響，導致其運行方式

3、、阻抗特性、短路特性等難以確定，目前行業(yè)內未建立一個成熟的模型確定風力發(fā)電機組所提供的短路電流，故現(xiàn)有風電場在進行短路電流計算時多將風電機組視為負荷端。根據(jù)文獻1 所述，通過在一個49.5mw裝機，單機容量 1.5mw的風電場110kv 出線設置故障點，當全場出力為47.8mw時，模擬短路電流僅為0.6ka。故在考慮低壓側萬能式斷路器提供的短路電流時可近似為系統(tǒng)所提供，將風機所供忽略不計。 目前，國內尚無針對風機箱變低壓側斷路器的整定標準或規(guī)范指導，已投運風電場對該設備是否需要整定也存在爭議。部分風電場根據(jù)繼電保護整定基本原則，結合運行經驗、斷路器廠家說明書、風機廠家建議進行整定。現(xiàn)以裝機60

4、mw ，單臺風機2mw 的某風電場風機箱變低壓側斷路器整定為例： 每臺風機配有一臺容量為2200kva ，35/0.69kv的箱式升壓站；變壓器低壓側額定電流ie=1840.8a ；低壓側萬能式斷路器型號為kfw2-3200 unit3 ，額定電流in=2500a。根據(jù)系統(tǒng)阻抗計算得集電線末端低壓側母線三相短路時所提供的短路電流約為20000a 。 以下將按上述參數(shù)為例對其保護進行整定方案配置。 2.1 過載長延時保護 此保護為當發(fā)生設備過載時啟動，裝置整定要求ir=in （0.41.0）+0ff,ir 100，整定如下： （1）過載長延時定值ir ： 1）應考慮躲過設備正常運行，躲過負荷電流

5、，防止裝置誤動，即 ir ie； 2）應滿足裝置設定要求，即 ir為（0.41.0）in，則 1000 ir 2500； 3）應滿足整定值具有靈敏度（至少大于1.5），則 20000=133331.5ria4）根據(jù)運行經驗，整定原則可按額定工作電流的n 倍整定， 由于需滿足上述要求，故12500n1.351840.8，則： 11n(1n1.35)reii根據(jù)經驗，1n可取 1.2 或 1.3 。 （2）時間tr ： 時間通常無需延時處理，為保證故障時箱變設備安全，時間宜設置為 15s。 2.2 短路短延時保護 此保護與過載長延時保護進行配合，保證保護的選擇性，裝置整定要求isd=ir （0.4

6、15）+0ff ，整定如下： （1）過載短延時定值isd 1）應考慮與過載長延時進行配合，定值較過載長延時大； 2）應滿足裝置設定要求，即isd 為（0.415）ir ； 3 ） 應 滿 足 整 定 值 具 有 靈 敏 度 （ 至 少 大 于1.5 ） ， 則sd20000=133331.5ia由于根據(jù)運行經驗，整定原則可按n 倍額定工作電流整定即： 2nsdeii根 據(jù) 上 述 要 求2 ） 可 得1(0.4 15)sdeini， 則21n(0.4 15)n。 又因 3）要求sd20000=133331.5ia，則213333n7.2ie。 根據(jù)經驗，2n需滿足與過載長延時及瞬時之間的配合，

7、一般取2 至 3。 （2）時間tsd 設定： 為保證發(fā)生故障時設備在短時間內切除，且能躲過雷擊影響防止設備誤動，通常設定為0.2s 。 2.3 瞬時保護 此保護為當設備出現(xiàn)瞬時故障并產生大電流時迅速切斷，其整定要求 ii=in (1.0) 50ka(4002000a)/75ka(20003200a)/100ka (40006300a)+off ，整定如下： （1）瞬時保護整定定值ii設定： 1）應考慮與過載長短延時進行配合，定值較過載短延時大； 2）應滿足裝置設定要求， ii=in (1.0)50ka(4002000a)/75ka(20003200a)/100ka (40006300a)； 3

8、）應滿足整定值具有靈敏度（至少大于1.5），則 i20000=133331.5ia由于根據(jù)運行經驗，整定原則可按n 倍負荷電流整定，即： 3nieii根據(jù)現(xiàn)場經驗，ii需大于過載長延時定值，故一般3n取 3 至 4，防止因瞬時電流過大造成的誤動作。 （2）時間ti設定： 檢測到瞬時大電流故障時能夠迅速斷開開關，ti為 0s。 2.4 接地保護 當設備發(fā)生接地故障時保護啟動，整定要求ig=in （0.21.0）+off ，整定如下： （1）變壓器在正常運行時通常會產生約額定電流0.10.2倍的不平衡電流，所以接地保護整定需考慮正常不平衡電流的影響； 1）應滿足整定值具有靈敏度（至少大于1.5），

9、則 power technology 3202017 年 11 期g20000=133331.5ia； 2）應滿足裝置設定要求，即ig 為（0.21.0）in。 由于根據(jù)運行經驗，整定原則可按變壓器額定電流ie 的 n 倍整定，即： 4engii根 據(jù) 要 求3 ） 可 得 ，4(0.2,)ininnieie， 帶 入 可 得40.271.35n，又根據(jù)要求1）所述，整定值應躲過變壓器所產生不平衡電流，根據(jù)經驗， 4n一般取 0.5 。 （2）時間tg 設定： 考慮到應躲過雷擊產生的瞬時電流，時間值不宜取過小，防止裝置發(fā)生誤動， tg通常取0.30.4s 。若整定地區(qū)雷擊頻率低可將時間值依據(jù)運

10、行經驗縮短為0.10.2s 。 3 結語 上述整定方案以繼電保護整定計算基本要求為基礎，根據(jù)現(xiàn)場運維經驗，結合風電場現(xiàn)場環(huán)境及斷路器特性進行方案配置。方案中瞬時過流、過載短延時、過載長延時、接地保護在任意運行條件下可滿足靈敏度系數(shù)大于1.5 的要求。過載長、短延時之間按照反時限原則進行配合。瞬時保護滿足繼電保護整定計算速動性整定要求。總體來說，以上整定方案滿足繼電保護整定計算基本要求，既保障設備安全又符合風電場運行維護特點，較適合于雷擊多發(fā)地區(qū)風電場箱變整定。 由于國內尚無針對風力發(fā)電機組及箱式變壓器統(tǒng)一整定導則，且存在風機設備自身保護差異較大，風電場運行方式各異，機組類型對短路特性的影響不同

11、等問題，在整定配合中仍有較大改進空間，在今后的風電場設計及保護整定中可針對上述因素進一步研究，探索更加合理的保護配置方案及整定原則。 參考文獻： 1 蘇常勝 , 李鳳婷 , 武宇平 . 雙饋風電機組短路特性及對保護整定的影響j.電力系統(tǒng)自動化,2011,35(6)：86-91. 2 戰(zhàn)誼 , 薛安農 . 風電場一起箱變低壓側斷路器異常跳閘原因分析和處理 j,2012(5):41-43. 3 中國南方電網(wǎng)有限責任公司. 南方電網(wǎng) 10kv 110kv系統(tǒng)繼電保護整定計算規(guī)程 m. 北京 : 中國電力出版社,2012. （上接第 291 頁） 約束工作人員的行為，為電力配網(wǎng)能夠正常運作打下良好的基

12、礎；最后，相關部門需加強工作人員的專業(yè)化管理，把任務明確到每個崗位，分清職責界限，必要時可以開展有規(guī)律、有計劃的培訓，來提高工作人員的個人能力和綜合素養(yǎng)。 4 結束語 綜上所述，電力配網(wǎng)自動化的現(xiàn)行狀態(tài)，也就是其發(fā)展方向，相關部門必須按照電力配網(wǎng)所運用的自動化技術，采取相應的管理措施，完善其運行的環(huán)境，對配網(wǎng)自動化技術的運行過程進行規(guī)范化操作，積極地進行各項管理工作，滿足電力配網(wǎng)的基本需求，推進電力配網(wǎng)系統(tǒng)地發(fā)展。 參考文獻： 1 鄭斌 . 試論電力配網(wǎng)管理技術的運行和維護j.電子制作，2014(19) ：212. 2 郭莉 . 對電力配網(wǎng)管理技術的探討j.城市建設理論研究 （電子版） ，20

13、15(22) ：7718. 3 劉國益 . 試論電力配網(wǎng)運行和維護管理技術j.低碳世界 ,2015(10)：38-39. （上接第 296 頁） 造出良好環(huán)境，按照有關技術的標準去管理電力工程的相關技術，而那些工作的人員，一定要樹立起正確的意識，同時還要把他們管理的綜合能力給提高。 3 結束語 總的來說，由于電力工程的技術在不斷更新和進步，所以電力工程在發(fā)展的過程里面，其技術管理方面就得到政府國家和社會上越來越多的關注，這算我國管理水平不斷提高的一種表現(xiàn)。我們都知道，在電力工程里面，電力工程的技術管理是非常重要的一項內容，要是它產生了問題那么就會威脅到電力的安全和保障，因此，電力工作的相關人員

14、必須要把電力安全的問題放在最前面，如果出現(xiàn)了問題，就一定要第一時間去解決，選擇最科學最合理的方式，最大程度上降低經濟的損失。想要成為合格電力工程的技術人員，就一定要很好掌握專業(yè)性的知識。我們都知道，我國民生經濟與生產中，電力工程還是占領著很大的地位的，也能夠直接說電力工程核心就是電力工程的技術，但是電力工程的系統(tǒng)里面依舊有著不少問題。進行實際操作的時候，我們一定要秉持科學發(fā)展這一理念不能動搖，在發(fā)展缺點的過程中一直去完善相關的問題，對電網(wǎng)的結構進行合理配置，為電網(wǎng)的事業(yè)貢獻出自己的一份力量。在我國維護電網(wǎng)的過程當中，不僅要使電力工程的技術有和穩(wěn)定的發(fā)展，另外還要對因為污染而導致的漏洞進行及時處

15、理，如此一來，能夠保障我國的電力項目得到更好發(fā)展。 參考文獻： 1 王會軍 . 對電力工程技術管理難點和對策的解析j.科技與企業(yè), 2013,(22):62. 2 郭昊 , 張凌宇 . 電力工程建設質量和安全分析體系探討j.中國電力教育 ,2013,(29):197-198+200. 3 劉進強 . 探析電力工程施工安全管理及質量控制管理j/ol.科技與企業(yè) ,2013,(18):74. 4 畢 春 輝.分 析 電 力 工 程 技 術 管 理 的 難 點 和 對 策 j/ol. 電 子 制作,2013,(21):265. 作者簡介： 稅兵（ 1972 年 6 月- ），男，工程師，大學本科，從事電網(wǎng)建設管理工作。 （上接第 297 頁） 訓，加強技術標準的執(zhí)行。組織施工人員學習施工流程標準、觀看標準示范，使施工人員可以熟悉現(xiàn)場施工的規(guī)范流程和安全標準。 進行現(xiàn)場工藝培訓。運用在施工場地擺放規(guī)范的工藝圖板、技術骨干現(xiàn)場指導等方法，對施工工藝進行培訓，提高施工人員的技術水平。進行崗位技能競賽。進行供電所現(xiàn)場作業(yè)人員崗位技能競賽，依據(jù)實效的原則，把農網(wǎng)建設中所涉及的各個工作納入競賽范圍，使施工人員強化對標準工藝的學習，練就良好的技術，熟悉操作，促進施工人員的技術水平的提高。 5 結語 按照低壓用戶的具體需求制定臺區(qū)專業(yè)管理的目標。研究目標實現(xiàn)應該做的工作，在這個基礎上搭建臺區(qū)專