技术与应用 风电场Ｚ形接地变保护整定问题探讨 张 期 （榆林供电公司，陕西榆林７１９０００） 摘要 随着风电场大量接入系统，风电场的稳定运行已经密切影响系统网络运行的安全性。 以某风电场系统为例，分析了接地故障发生后相关设备的零序网络，针对接地变速断值的选取、 过流保护与零序过流保护间可能失配５』起的保护误动，提出了优化方案，风电场的安全稳定运行 表明该方案的可靠性。 关键词：电容电流；接地变；整定计算 Ｄｉｓｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｅｔｔｉｎｇ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ Ｚ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｉｎ Ｗｉｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｚｈａｎｇ Ｎａ （Ｙｕｌｉｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｙｕｌｉｎ，Ｓｈａａｎｘｉ ７ １ ９０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒｉｄ，ｔｈｅ ｇｒｉｄ ｐｏｗｅｒ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｓ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｃａｓｅ ｏｆ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｚｅｒｏ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｗｈｅｎ ａ ｓｉｎｇｌｅ—ｐｈａｓｅ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｏｃｃｕｒｓ ｔｏ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔｗｏ ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ：ｏｎｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ｈｏｗ ｔｏ ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ ｔｈｅ ｑｕｉｃｋ－ｂｒｅａｋｉｎｇ ｖａｌｕｅ，ａｎｄ ａｎｏｔｈｅｒ ｏｎｅ ｉｓ ｔｈａｔ ｍｉｓｍａｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｏｖｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎ ｔｈｅ ｚｅｒｏ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｔｈｅ ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓａｆｅ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｓｕｇｇｅｓｔｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｃｕｒｒｅｎｔ；ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｓｅｔｔｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ 由于风电场集电线路长、分支多且大量使用电 １２台、３组１１台）通过集电１线、集电２线、集电 缆，系统对地电容电流越来越大，接地故障产生的 弧光过电压等一系列问题，严重影响电网安全。为 此，风电场３５ｋＶ或１０ｋＶ侧大部分采用小电阻接地 方式。但接地变速断过流保护按规程要求可能躲不 过区外单相接地时流过接地变的最大故障相电流， 易引起保护误动，速断、过流保护动作逻辑根据规 程要求不利判别故障所在设备，过流保护与零序过 流保护间可能失配引起保护误动，增大风电场安全 运行压力。本文以某风电场接地变保护误动事件为 例，分析动作原因，提出相应预防措施，防止类似 问题的发生。 ３线汇集至３５ｋＶ母线，再由１１０ｋＶ升压变并入系统。 １风电场现状 １．１风电场一次主接线 ｌ２台风机 １Ｏ台风机 １２台风机 如图１所示，风电场装机容量４９．５ＭＷ，有３３ 台Ｔｗ１５００／８７型号风机，分３组（１组ｌ０台、２组 图１某风电厂电气主接线图 １０８ ｌ隰｜｜ｌ技水 ２０１６年第１期 １．２ Ｚ形接地变 因为系统主变为丫／△接线，所以３５ｋＶ系统为 不接地系统。接地交接入系统的作用是在中性点不 接地系统中人为引出一个接地点，为系统接地故障 提供零序通路。 接地变压器电源侧装设三相式的电流速断、过 电流保护，作为接地变压器内部相问故障的主保护 和后备保护；接地变中性点上装设零序电流Ｉ段、 零序电流ＩＩ段保护，作为接地变压器单相接地故障 的主保护和系统各元件的总后备保护。 目前，我国的接地变有三种构成方式：一是增 设ＹＮｙｎ０的普通配电变压器；二是增设Ｙｎｄ普通配 电变压器；三是用ＺＮ式联结的接地变压器。分析 三种构成方式接地变的特点，ｚ形接法变压器因其 零序磁通产生的附加损耗小、零序阻抗较小、容量 可以１００％被利用，更适合用作接地变［４１。 ２接地故障分析 系统接线如图１，当集电１线末端ｆ１点发生单 相（Ａ相）金属性接地故障时： ＝０ （１） ＝，ｆｃ＝０ （２） 根据对称分量法，系统各序网络如图２所示。 Ａ 图２系统Ｊ手网图 ＝ ㈦ ｚｏ＝３Ｒ —二＿＿ ４ Ｅ 为ｆｌ点正常时相电压，即开路电压，Ｚ１为正 序阻抗，Ｚ２为负序阻抗，Ｃ０为网络对地电容，Ｒ为 中性点接地电阻。由于Ｚ 、Ｚ２相对于零序阻抗小得 多，可忽略不计，故中性点的零序电流： ３ ￣一 ３Ｅ Ａ （５） 技术与应用 流过接地变的相电流 Ｉａ＝Ｉｂ＝Ｉｃ＝ｌｉｆｏ） （６） ３ 接地变保护整定问题分析 表１接地变参数 容量 电压 接线 短路阻抗 零序阻抗 接地电阻 ／ｋＶＡ ／ｋＶ 方式 Ｕｋ（％） ／（Ｑ／相） ／Ｑ ０．５ ３５ Ｚｎ ８．２４ ｌ８３．５ ８０ １）问题１：速断过流躲不过区外单相接地故障 流过接地变的最大故障相电流，按规程要求保护可 能误动 整定计算： Ｉｅ去一ｓ．２ 电流速断 （１）保证接地变电源侧引线故障有足够灵敏度 （Ｋｔ ＞２） ＜ ３ （２）躲励磁涌流，一般大于７～１０倍接地变压 器额定电流 ｄ＞８／￣＝６６Ａ 根据规程要求可取 ＝７０Ａ。 但区外单相接地时，流过接地变最大故障相电 流 Ｉａｍ￣ｘ＝＝—３５ｘ１０。／３Ｒ— ＋ｊ （３Ｘ８０＋ｊ１８３．４５ ５） ＝６６．９１Ａ 考虑可靠性Ｋ＝Ｉ．３， ＞ ｄ ＝８７Ａ。故电流速 断保护整定除规程要求原则外，还应躲区外单相接 地时流过接地变最大故障相电流；Ｉｓｄ＞Ｋ／ｄ ＝８７Ａ。 取 ＝９０Ａ，动作后联跳主变同侧断路器。 ２）问题２：过流保护的时间按规程要求，与主 变跳同侧开关时间相同，不利判别故障所在设备 若接地变发生相问故障，按规程要求主变高后 备、接地变过流保护同时跳开升压变低压侧开关， 难以区分母线、接地变故障，不利于网络安全可靠 运行。故过流时问还应与与上一级过流保护时间反 配合。 （下转第１２３页） ２０１６．￣１期嘲 获求Ｉ １０９ 技术与应用 分析，实现继电保护设备各类跳闸动作、异常、告 参考文献 ［１］ 韩平，赵勇，李晓朋，等．继电保护状态检修的实用 警信息的分类和关联性分析及其预警。 ３）继电保护设备状态检修。最终，在实现了对 继电保护设备健康状态的监视和分析之后，根据其 健康状态及运行特征，合理的安排继电保护设备状 态检修。 化尝试【Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１９）： ９２—９５．１１７． ［２］ 刘娟，鞠登峰，王勇，等．变电站设备智能状态监测 系统的设计及应用【Ｊ］．电力建设，２０１２，３３（６）：６－１０． Ｓ］．２００９． 【３］ 智能变电站技术导则【【４］ 叶远波，孙月琴，黄太贵．继电保护状态检修在现 ５ 结论 １）采用基于网络报文分析装置来实现对继电保 护状态监测在技术上具有可行性。 ２）目前网络报文记录分析装置已经能够实现对 代电网中的应用研究 ．华东电力，２０ｌ１，３９（８）： １２７５．１２７８． ［５】 张晓华，刘跃新，刘永欣，等．智能变电站二次设备 全站继电保护通信状态、采样值状态、开关量状态、 光口强度及光纤衰耗、同步对时精度及对时状态等 的监测，这些已经监测到的数据将进一步服务继电 保护状态监测 预警分析。 的状态监测技术研究【Ｊ］．电工文摘，２０１ １（４）：６８—７２． ［６］ 刘海涛，黄鸣宇，赵旭阳．智能变电站合并单元时 间性能测试问题的研究『ｌ１］．华东电力，２０１３，４１（１）： 】】９．１２１． ３）未来，随着继电保护等设备的自检信息进一 步规范和玎放，将更进一步推动继电保护设备状态 监测技术的发展，基于网络报文记录分析装置的状 态监测将具有更加广阔的应用空间。 （上援第１０９贞） 作者简介 刘海涛（１９８７．），男，火学，助理＿［程师，研究方向为智能变电站 关键技术的研究。 行了深入分析，提出了有效的改进方案，优化了接 地变保护整定方法，风电场的安全稳定运行证明该 方案的可行性。 ３）问题３：过流保护在不能兼顾接地变低压侧 故障有灵敏度和躲区外接地故障流过接地变的最大 故障相电流时，其整定值如何选取更合理？ 过流保护： 参考文献 【１］ＤＬ／Ｔ ５８４～２ｏ０７．３ｋｖ～１１０ｋＶ电网继电保护装置运 行整定规程【Ｓ］． ［２］ 张志刚，李明杰，陈国平，等．国家电网公司继电保 １）躲接地变额定电流 ＞ ，。＝１０．７２Ａ ２）保接地变低压侧故障有灵敏度 ，ｄ ＜，ｍｉ ／ｋｌ ＝５０Ａ （ ＞１．５） 护培训教材（上册）［Ｍ］．北京：中国电力出版社， ２０００． 躲 外单相接地故障流过接地变的最大故障相 电流１８ｄ＞ＫＩｄ ＝８７Ａ按照保护要求，保证灵敏度的 前提下尽晕保证选择性，故 ＝５０Ａ，动作时间与零 ［３】曹小玲，蒋多晖．中性点经小电阻接地方式在电力 系统中的应用［Ｊ］．华东电力，２０１３，４１（１１）：２３０５— ２３０７． ［４］许凯．接地变的参数确定和保护计算『Ｊ］．机电工程 技术，２０１１，４０（７）：１５３．１５５． 序过流ＩＩ段配合，过流保护与零序电流保护不完全 配合，依靠零序电流保护的可靠动作保证选择性。 动作后跳本侧开关并联跳主变同侧断路器。 ［５】 李光琦．电力系统暂态分析［Ｍ］．北京：水利电力出 版社 １９８５． ４ 结论 结合风电场实例，对接地变速断、过流保护按 保护规程村｛ 原则整定可能引起保护误动的问题进 作者简介 张娜（１９８４．），女，陕两榆林人，硕十，＿ｒ 程师，主要从事继电 保护及自动装置的定值整定工作。 ２０１６￣１期电鼍技７ｆｔ Ｉ １２３
