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风电场110kV母线保护改造

文档作者：何兰媚左江林谢锡峰黄丽娟文档来源： 1．大唐丘北风电有限责任公司 2．广西水利电力职业技术学院		点击数：	更新时间： 2021年12月12日
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新能源
风电场1 1 0kV母线保护改造
何兰媚 ，左江林 ，谢锡峰 ，黄丽娟
(1．大唐丘北风电有限责任公司，云南文山663000；2．广西水利电力职业技术学院，南宁530023)
[摘要] 介绍某风电场11OkV母线保护的改造方案。运行实践表明，改造后系统运行稳定性明显提高，效果良好。
关键词风电场母线差动保护
中图分类号TM773
0引言
国内早期风电场母线有的未设置保护装置，在运行过
程中存在着安全隐患。降低风电场故障对系统的影响，对
保障电网设备和人身安全都有非常重要的’意义。某风电场
根据电网反措要求对110kV母线保护进行了改造，本文主
要对该母线原保护存在的问题及影响进行了分析。
1风电场主接线方式
某风电场有66台1．5MW双馈型风电机组并网发电，
总装机容量达99MW。发电机出口电压为690V，每台机
组配置1台容量为1 600kVA的箱式变压器，将电压升至
35kV后经架空线路送到风电场升压站。其中33台风机经
35kV I、II、III回集电线路接到35kV I母线，另外33台
风机接到35kV II段母线， 发出的电能送至升压站经
110kV #1主变、#2主变升压后通过1lOkV架空线——
羊腻线的181开关向电网送电。该风电场主接线如图1所
示。
，
1 l O
—
k
—
V
．： —． ： ，
2 110kV母线保护存在问题及分析
风电场110kV母线采用GIS全封闭式单母线运行方
式，未设专门的保护装置，主要依靠线路和主变高压侧后
备保护来切除故障。根据保护配置及整定值设计，若出现
110kV母线故障，由羊腻线的后备保护零序保护IV段跳
收稿日期：2016—03—17
作者简介：何兰媚(1991一)，从事风力发电运行与维护。
181开关，断开与电网的连接，动作时间为3．6s； 由#1
主变、#2主变高压后备保护零序过流IlI段切除与母线
的连接，动作时间为100s。
这种方式存在保护动作电流值判据的取值问题。风电
场负荷是变化无常的，如果在系统低负荷运行情况下，母
线发生单相接地故障后，故障电流较小，保护电流达不到
保护动作整定值，电流值判据不成立而导致保护拒动，那
么系统未接地相电压上升为线电压，严重影响系统绝缘，
长时间故障未及时切除时可能引起电缆头过热爆炸，造成
恶性事故。如果在系统高负荷运行情况下，母线区外发生
接地故障，产生的电流增大而引起保护误动，那么会直接
造成母线被切除、事故范围扩大化及风机脱网事故发生。
由此可见，若母线出现单相接地故障时仅依靠线路和
主变高压侧后备保护来消除故障，则会因两者的动作时间
长，达不到快速性而影响风电场及电网安全运行，甚至导
致故障范围扩大损坏设备，给系统的安全稳定运行带来极
大的威胁。为此，南方电网公司在反事故措施中明确要求
母线必须配置母线专项保护，确保母线无论发生高负荷运
行接地故障还是低负荷运行接地故障时，都能及时准确切
除故障源。
3 1 10kV母线增设差动保护
根据风电场运行情况及风电保护配置要求和电网反措
要求，在110kV母线增设母线差动保护。选用南瑞继保
PCS-915母线保护装置，从GIS汇控柜获取l1OkV母线差
动保护所需电流量，从故障录波柜获取模拟量的采样；同
时通过电缆将跳闸节点从保护屏柜分别送至l1OkV线路测
控柜、#1主变测控柜、#2主变测控柜，实现保护跳
闸；通过电缆与公用测控装置相连，完成母差保护装置告
警信号的上传及复归信号的下发；通过通信线与后台监控
系统连接，实现保护装置遥测、遥信点的上送，并根据调
度需求，将相关遥测、遥信点送调度；通过电缆将保护动
作信号送至故障录波装置，实现录波启动。
风电系统运行较特殊，为防止母线发生接地故障时保
(下转第115页)
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新能源
好，符合国家标准。从用户使用情况来看，该系统满足了
用户需求。在天气晴好时，该太阳热水系统基本不需启动
辅助热源，达到了节能目的。
2．2经济性分析
表1为不同热水系统经济性对比情况。与其它热水系
统比较，该太阳热水系统每年运行费用是电加热的1／2，
不到燃油锅炉的1／3，节能效果显著。
表1不同热水系统经济性对比
表2为单片机控制与PLC控制的太阳热水系统的比较
情况。与单片机控制的太阳热水系统相比，PLC控制的太
阳热水系统更稳定，且对于热水系统，一般选用低端PLC
产品即可， 从而减少系统硬件成本和PLC系统设计成
本。单片机控制太阳热水系统相对经济，但是对于单个不
成批量的复杂系统，单片机系统的硬件成本低，但设计费
用却较高。从系统稳定性角度考虑，PLC控制的太阳热水
系统可实现3～5万小时无故障，即使出现故障，维修后
还可保持长时间的稳定运行，不用专人维护；而单片机控
制的太阳热水系统一般运行几年后便容易出现故障，需要
专人维护。另外，经PLC优化设计的太阳热水系统，可
从多方面实现节能降耗。综上所述，从长远来看，PLC控
制的太阳热水系统经济性好。
表2 单片机控制与PI．C控制太阳热水系统的比较
3结束语
用PLC控制的太阳热水系统是目前最稳定的对温度
及液位等物理量精确控制和实时控制能力最强的较易实现
复杂系统控制的太阳热水系统。用PLC控制的太阳热水
系统的唯一缺点是PLC设备的价格相对偏高，但是对于
复杂系统和多用户系统，系统的稳定性直接决定了系统的
经济性，从长远考虑，用PLC控制的太阳热水系统更经
济。随着人们生活水平的提高，简单的热水系统不能满足
需要时，必然使用PLC来改造旧系统以及使用PLC设计
新系统以获得更加稳定的热水供应。
参考文献
[1]陈海霞，柴瑞娟，等．西门子s7—300／400PLC编程技术及工程
应用[M]．北京：机械工业出版社，2013
E2]冯学香．提高PLC控制系统稳定性的探究l-J]．硅谷，2012
(2)：8O
[3]张还，李胜多。可编程控制器原理及过程控制[M]．北京：中
国电力出版社，2008
(编辑丘石)
(上接第113页)
护误动或拒动，在增设母差保护时要考虑系统的运行方式
及电流值判据的范围，从而消除影响系统安全运行的事故
隐患。
4母线增加差动保护运行效果
增设母线差动保护后，母线有了自己的独立保护，从
而在故障时能从系统中快速切除。在运行过程中可通过监
控系统随时观察母线的运行参数和运行情况，提高系统运
行的稳定性。同时，以母线差动保护动作电流判据设专项
电流值，还提高了保护的可靠性。实践证明， 自技改完成
以来，该风电场各项运行参数均达到南方电网运行要求。
5结束语
某风电场按照电网公司反措要求，增设了llOkV母线
差动保护，以专项电流值作为母线保护的判据，从而提高
了母线保护动作的可靠性，降低了110kV母线故障对系统
的影响，确保系统安全稳定运行，获得了良好的经济效
益。
参考文献
[1]Q／GDW 392-2009风电场接入电网技术规定[S]
[2]李福寿．中性点非有效接地电网的运行[M]．北京：水利电力
出版社，1992
2016l 9(A)期I 115

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