基于大规模风电接入的继电保护问题分析

发表时间:2021/3/25   来源:《中国电业》2021年第1期   作者:顾晟 邱世琦
[导读] 文章立足于实际对大规模风电接入的继电保护问题进行研究。首先对当前大规模风电接入继电保护的重要性内容进行阐述
        顾晟  邱世琦
        三峡新能源海上风电运维江苏有限公司  江苏省盐城市  224000
        摘要:文章立足于实际对大规模风电接入的继电保护问题进行研究。首先对当前大规模风电接入继电保护的重要性内容进行阐述,然后在总结分析大规模风电接入电网,主要问题基础上,对提升大规模风电接入机电保护措施进行研究,希望通过相关方案的论述之后,可以给该领域的工作人员提供借鉴,从而不断推进风电事业的发展。
        关键词:大规模;风电接入;继电保护;问题;分析  
        0 前言
        风力领域在现代社会发展非常快,也是科学技术之下所形成的,机组技术可以有效的提高。在现代社会发展之下,兆瓦级的机组已经成为主流发展的趋势,受到人们的喜爱。目前应用的风机接入与电网接入两种方法和电网连接,主要是分散接入、集中接入的方式。多年的发展和进步,风电接入电网技术产生了很大的变化,并且从分散接入逐步的转化成为大规模接入、集中接入等方式。虽然我国这一方面技术发展速度很快,取得了很大的成就,但是大规模的风电接入电网依然有些问题无法从根本上解决。
        1  重要性分析
         继电保护是当前的电力系统运行的重要性安全措施,可以更好的实现电网的识别、故障切除等处理,把故障与电网运行切割掉,确保电网运行更加的安全与可靠。风力发电是电力领域发展的趋势,改变当前人们的能源利用方式,而大规模风电领域的发展,已经逐步的转变传统的电力运行方式,但是依然有继电保护问题无法从根本上解决。因此,结合当前的实际情况分析,应该加强分析大规模风力发电接入继电保护方面的问题,可以提升风力发电接入的安全性。在电力系统的正常运行中,保证各个环节都能够有效的连接,提高系统运行的效果。基于此,需要组建高水平的工作团队,落实各个安全管控的措施,制定出切实可行的实施方案,保证继电保护系统的应用性合格,避免在出现风力系统故障之后可以进行故障排除,提高系统运行的效率和质量,推动社会的稳固发展与进步。
        2现状问题分析
        2.1 不接地系统
        目前的风力节点系统中主要应用的是不接地系统,该系统单项接地可以正常工作1-2h,应用到架空电流中效果非常好,但是架空电流与电缆混合系统之下应用效果较差。电流选线发生错误问题比较常见,如果工作人员不能准确的掌握和了解安全隐患,且没有采取必要处理措施,就会导致故障问题更加的严重,进而引发严重的安全事故问题。小电流选线装置不合理、动力不足等比较常见,且故障发生之后以微小电流的形式存在,工作人员无法及时的排障和处理。
         2.2 主网继电保护装置故障
        该装置的性能比较完善,发生故障的概率是很低的。如果在运行中发生了故障的问题,应该及时采取必要的解决和应对措施。主要可以通过下述步骤来进行:先分析故障发生的位置,然后确定故障距离与故障性质,并且通过分析结果快速的实现故障排除出去。如果故障持续时间超过0.1s,那么容易给系统运行产生二次伤害。这就需要注意,前后两次电流故障并不相同,风机组的故障产生的短路问题与风机出力大小有着直接的关系。
        2.3 常规保护工作需改进
        从常规保护系统分析中发现,纵差性能是重点考虑的因素。风电并入到电网之后,会导致电网波动性较大;很多元件的应用极易造成运行状态产生变化,这样就会使得该系统运行的灵敏性下降严重。为了能够避免因为灵敏度不足而产生的电网运行质量不足,工作人员需要研究新的保护方式,可以通过降低其与运行关联性的方面出发进行。风电并网存在弱馈的特性,原有分析方式并不能达到准确分析的要求,所以故障元件与故障距离的判定也不能达到准确性的要求。因此,积极开展常规保护的研究尤为重要。


        2.4 两侧保护方面
         风电接入继电保护装置之后,可以充分的保证两侧系统有充分的保护和控制,如果不能达到要求,就会导致隔离系统存在短路问题。风电机组如果稳定性较差,极易出现解列的问题,时间长短与负荷大小都有非常明显的影响。风电产输入电流的过程中,断路器发生短路之后会产生关闭的问题,需要立即切断电源,以免影响电路运行。
        3 风电接入系统包含方式
         
        3.1 并网电路重合闸进行深入研究
        电源特点与输电保护系统进行安全性分析,并网电路内的开关闸对于风电机组有着重要影响,所以应该做好这一方面研究和分析。风电场专用220kv 或是 110kv中线路如果产生了接地的问题,就要考虑到实际情况做好必要的处理。比如,出现了单项瞬时接地的缺陷,网点电压在正常运行电压的20%以内,这样就发现继电保护系统发挥出应有的 作用,防止出现了跳闸的危险,提高系统的运行效果,达到拖网处理效果,网点中电压超过20%的情况下,机组会保持稳定运行的条件,恢复后,风电也会保证并网可以正常的运行。这种情况之下,会产生单项永久性接地故障问题,以多种形式表现出来,处理过程中如果发现存在重力闸无法完成动作,就要结合具体情况做出分析。经过上述分析,风电机组的故障问题无法准确的判定,会出现并网电压故障数据不一致的情况,电压不能超出额定电压的万分之一,此时风电机组即使有低压穿越功能,也无法防止全部跳闸问题的。因此,在进行大规模风电接入时,通常根据要求做好故障穿越管理,零电压穿越且应用两次时间控制在100ms以内,此时的处理就能够让风机考验比20%的额定电压的时间相对短。
        3.2 风电场保护装置分析
        该装置进行分析的过程中,其中35kv 极点中性点的接地位置上会直接导致风电场的运行稳定性无法保证,这时的风电的运行功能密度也会下降,一般会处于额定功率的15%-45%之间,要远小于正常运行的电压,此时的风电中客户与风电影响力度是很小的。配电系统中的用户与供电系统有着直接的关系,配电系统只要产生故障问题,会导致用户的电力使用无法正常进行,线路也会断电。此时根据需要选择合适的处理方式,避免故障范围的扩大,可以参照以往的问题情况选择合适的处理方式,比如设置新的集电系统与继电保护系统,对于风电场来说,可以选择使用电阻接地的方式,然后安装就地保护装置达到系统保护的效果。
        3.3 做好两侧保护措施
        电网投入运行之后,与达到安全性标准前,需要在两侧光差中安装保护装置,比如设置保护的联跳措施可以确保电流接入到继电保护系统的中点,联跳设置会做出反应,会直接组织电流,防止短流给机电系统产生不利的影响。
        3.4 积极开展风电并网运维管控
        风电与并网系统的运行维护、事故数据收集与分析工作可以有效的促进电网运行效率的提升。风电场控制室安装了性能水平较高的监控系统,其可以准确的记录系统运行的电气故障信息,比如电气量数据、开关动作信息等,保证各项运行的指标和参数都能够有效的记录,然后是进行事故数据的积累、分析与挖掘,应用到后续的系统改进与提升方面,保证系统运行的效果,促进整体的继电保护效果的提升,满足当前的系统运行标准和要求。
        4 结语
        科学技术的发展和进步,资源消耗量增加,风电事业给我国提供充足的电力能源,缓解电能短缺的形势,而风电接入电网的过程中有着很多问题无法从根本上解决,需要结合实际情况选择合适的处理方式,保证风电并网的运行效率,为我国风电事业的发展进一步提供动力。
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