集中式新能源电站联络线零序阻性电流差动继电保护方法.pdf
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1、:/集中式新能源电站联络线零序阻性电流差动继电保护方法李毅 靳江江 张鹏 李春丽(西安益通热工技术服务有限责任公司 陕西 西安.华能新能源股份有限公司陕西分公司 陕西 西安.西安热工研究院有限公司 陕西 西安)摘 要:基于一起集中式新能源电站联络线单相接地典型故障 分析故障零序电流特性 提出小电阻接地电站联络线零序阻性电流差动继电保护方法 联络线两侧电站均为小电阻接地的方式 联络线单相接地时零序差动阻性电流分量是一个恒定量 与联络线及两侧电站对地电容量无关 该方法提升了对电站联络线单相接地故障判别的准确性、灵敏性关键词:站间联络线 零序阻性电流差动 小电阻接地 新能源电站中图分类号:文献标志码
2、:文章编号:()收稿日期:(.):.:引言随着国家对新能源发电产业支持力度的不断加大 大型集中式新能源电站逐渐成为新能源发电产业的中坚力量 大型集中式新能源电站并网技术可行性已成为当下的研究重点集中式电站多以大、中型电站为主 中型新能源电站的接线方式一般是通过集电线路直接将逆变器和升压站的母线连接起来 并入电网 集中式新能源电站的接线方式多是建设多个开关站 经联络第 卷第 期 湖 南 电 力 年 月线汇集升压站并入电网 集中式新能源电站联络线单相接地保护是本文探讨的内容中性点经低电阻接地的系统发生单相接地故障 可以减缓故障相电压的恢复速度 有利于接地电弧的熄灭和降低接地电弧的过电压水平 因此新
3、能源电站目前大多采用中性点经低电阻接地的方式 单相接地保护采用接地零序电流过流保护 集中式新能源电站由于电气一次系统复杂 存在电流级数多、动作时间长的缺点针对集中式新能源电站联络线单相接地典型故障的电流分析 本文参考了文献 的计算方法 文献 为风电、光伏设计规范 对风电、光伏电站的电气设计、过电压、接地方式、保护要求做了明确的规定 文献 介绍了低电阻接地系统的接地零序电流保护和线路差动保护但联络线的差动保护不包含单相接地故障 文献 分析了风电场电缆损坏的原因 快速有效切除故障 可以提高电缆运行的可靠性 文献 讲述了小电阻接地系统的电阻选择方法以及中性点接地方式对配电网可靠性的影响 文献 介绍波
4、形识别的零序电流差动启动方法 文献 进行了电站电流特性与故障分析 提出了单相接地的单相接地故障辅助研判方法 集中式新能源电站联络线单相接地故障 本文所述的集中式新能源电站是一个风电、光伏组成的大型电站 风电场风机通过 汇集线接入 母线 升压变压器升压至 并入 电网 光伏电站通过 汇集线接入 母线 经联络线接入风电 母线 联络线使用 架空线路 两侧是电缆入站 光伏、风电 母线配置接地变压器 接地变变压器零序电抗 接地变压器中性点接地电阻 系统简图如图 所示 风电场和光伏电站均是 段 母线 无母联开关 图 只显示其中一段 图 中对电流互感器()按安装位置进行了编号电站运行过程中 风场和光伏联络线发
5、生了单相接地故障 故障位置为风场出线的第一级杆塔利用故障录波器数据 统计故障期间各支路零序电流(以 角度为基准)见表 因接地故障时站用变压器、没有零序电流 在表 中不显示站用变压器和 支路图 新能源电站系统简图表 单相接地故障期间各支路电流安装位置及 编号零序电流/容性电流/阻性电流/风场侧联络线 光伏侧联络线 风场接地变压器引线 风场接地变压器中性点 风场集电 线 风场集电 线 风场集电 线 风场集电 线 光伏接地变压器引线 光伏接地变压器中性点 光伏集电 线 光伏集电 线 联络线区内单相接地时零序电流分布 在联络线单相接地时 零序容性电流如图 所示、零序阻性如图 所示 图 中将集电、线合并
6、成 条支路 其容性电流用圈加箭头表示 集电、线合并成 条支路 容性电流用方框加箭头表示 联络线容性电流 用三角加箭头表示 图 中 表示风电场阻性电流 表示光伏电站阻性电流第 卷第 期 李毅等:集中式新能源电站联络线零序阻性电流差动继电保护方法 年 月图 联络线单相接地零序容性电流示意图图 联络线单相接地零序阻性电流示意图图 中联络线电流互感器 处零序容性电流 为:()()计算值与 测量处 电容电流接近图 中 联络线电流互感器 处零序容性电流 为:()()计算值与 测量处 电容电流接近由式()、式()可知 联络线单相故障时 联络线 处容性电流等于风场的容性电流 处容性电流等于光伏电站的容性电流图
7、 中 联络线电流互感器 处零序阻性电流 为:()联络线 处测量的电流值 与风场接地变零序阻性电流 几乎相等图 中 联络线电流互感器 处零序阻性电流 为:()联络线 处测量的电流 与风场接地变零序阻性电流 几乎相等由式()、式()可知 联络线单相故障时 联络线 处零序阻性电流等于风场的接地变压器零序阻性电流 处零序阻性电流等于光伏电站的接地变压器零序阻性电流 联络线区外单相接地时零序电流分布 在联络线区外风电场单相接地时 零序容性电流如图 所示 零序阻性电流如图 所示图 联络线区外风电场单相接地零序容性 电流示意图图 联络线区外风电场单相接地零序阻性 电流示意图图 中 在风电场发生单相接地时 联
8、络线 容性电流等于下游(远离系统侧)容性电流 即 容性电流等于联络线电容电流与光伏电站电容电流的和 处容性电流等于光伏电站的容性电流同理 当 下游光伏电站发生单相接地时联络线 容性电流等于上游(靠近系统侧)容性电流 等于风电场电容电流 联络线 上游靠近容性电流 容性电流等于联络线电容电流与第 卷第 期 湖 南 电 力 年 月风电场电容电流的和图 中 在风电场发生单相接地时 联络线、处阻性电流均等于下游阻性电流 等于光伏电站接地变阻性电流 同理 在风电场发生单相接地时 联络线、处阻性电流等于下游阻性电流 等于风电场接地变阻性电流 联络线区内、区外单相接地零序差流分析 单相接地故障时联络线 与 零
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