浅述风电场集电系统接地改造后零序保护定值计算.pdf
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1、24技术交流 Technical Exchanges单相接地占配网故障的 80%,而中性点接地方式决定了单相接地故障的处理流程,对供电可靠性有决定性影响。风电场实际发生的单相接地故障大多数为永久性接地,对人身、环境、设备安全影响较大。经电阻接地方式天然具有选择性、快速切除接地故障的能力,也是目前风电场集电系统、电网配电系统接地方式改造的方向。舟山岑港风电场于 2019 年 2 月完成集电系统接地方式改造,设备改造后需要修改的保护定值有集电线路母线上各支路的零序段、零序段保护,接地变的过流段及过流段保护等保护,本文以岑港风电场集电系统改造为例,介绍改造后集电线路及接地变的零序电流保护定值的整定计
2、算。1中性点接地设备(接地变、接地电阻)的选择应遵循原则提供足够的零序电流,保证继电保护的选择性。当线路发生单相接地时,故障线路上的零序电流为系统电容电流 与中性点设备电流之和,非故障线路零序电流仅为本线路电容电流。保证故障线路的零序电流显著大于非故障线路,继电保护才能有选择性地切除故障线路,因此中性点设备应能提供足够零序电流。提供一定的阻性电流,抑制弧光接地过电压。在中性点接入接地电阻,在单相接地故障时,中性点电阻将向故障点输出一定阻性电流,抑制电弧的间歇性燃熄,防止在零序保护动作之前,出现弧光接地过电压。在满足以上两条件的前提下,应选择尽量大的中性点接地电阻,使故障电流尽可能地小,减小对故
3、障电流对设备产生的损坏,减小中性点接地变容量。2选择单相接地故障电流为满足继电保护选择性,单相故障电流应浅述风电场集电系统接地改造后零序保护定值计算王超(浙江龙源新能源发展有限公司,舟山310000)摘要:单相接地占配网故障的 80%,而中性点接地方式决定了单相接地故障的处理流程,对供电可靠性有决定性影响。本文以舟山岑港风电场为例介绍集电系统由经消弧线圈接地改为经电阻接地方式后保护定值的整定计算。关键词:单相接地;短路电流;零序保护;过流保护正文.indd 242023-5-13 16:26:4525满足:KreIcmax式中,Icmax为各电容电流最大线路的电容电流值;为单相接地故障电流;K
4、rel为可靠系数,取值为 4(单相接地故障电流应为零序段的 2 倍,保证零序过流段对单相接地故障有较高灵敏度;零序段定值应大于线路电容电流的 2 倍,保证零序段可靠躲过线路电容电流,因此 Krel取为 4)。为抑制弧光接地过电压,单相故障电流至少为1.5 倍系统总电容电流,即 1.5IcIc为系统总电容电流。单相接地故障电流应选为以上两式的最大值,即以下确定接地电阻阻值。首先根据前节选择的单相故障电流确定通过中性点电流 Ir。单相故障电流由系统总电容电流 Ic与中性点电流 Ir两部分组成。如图 1 所示,Ir为纯阻性电流,Ic为纯容性电流,两者相位差90,Ir值可用下式计算得到IDIcIr(1
5、)图 1单相故障电流的组成根据Ir值确定中性点电阻值R。当单相故障时,中性点电压升至相电压,中性点电流 Ir为相电压与中性点电阻 R 的比值,因此 R 值为相电压与 Ir之比,即根据中性点电阻值R 确定接地变容量。在电网正常运行时,接地变相当于空载;当电网发生单相故障时,接地变在短时间内通过故障电流,接地变在故障线路零序保护动作前起作用,因此接地变的运行特点是长时空载,短时过载。为将短时故障电流及其容量换算成持续的额定电流及容量,IEEE-C62.92.3-1993(R2005)标准作出过载系数的规定,来换算变压器的短时容量为持续容量,干式变压器与油浸式变压器的过载能力如表 1 和表 2 所示
6、。表 1干式变压器允许过负荷能力允许过负荷系数 kj1.61.51.41.31.2过负荷持续时间(min)518324560表 2油浸式变压器允许过负荷能力允许过负荷系数 kj10.54.72.61.91.4过负荷持续时间(s)106060018007200零序保护的动作时间不超过 10s,因此按照工作 10s 过负荷时间计算接地变容量 SN,即接地变压的零序阻抗 XT0 原则上不应大于中性点电阻 R即是要求中性点零序感抗小于零序电阻的 1/3,接地变产生的感性电流小到可以忽略,中性点电流可视为纯阻性,此为(ii)中计算公式的基础。如接地变零序阻抗过大,则其产生的感性电流会补偿电容电流,出现单
7、相故障电流低于(i)中选择的,零序保护无法正确动作。如无法满足 XT0 R 这一条件,则应按照附录 2 中方法重新核算单相故障电流的值,如值低于(i)的选择值,则应进一步降低中性点电阻 R 或采用具有平衡绕组的接地变压器,直至达到(i)的选择值。3线路及接地变零序保护的整定线路及接地变零序保护的整定基本原则如下:保护整定与运行要兼顾灵敏性、速动性和选择性,低电阻接地系统的设备发生单相接地故障,本正文.indd 252023-5-13 16:26:4526技术交流 Technical Exchanges设备的保护应当可靠切除故障,允许短延时动作,但保护动作必须满足有关设备热稳定要求。零序保护应对
8、线路末端经高阻接地故障具有一定灵敏度,线路零序保护最末一段定值不宜过大。低电阻接地系统必须且只能有一个中性点接地运行,当接地变压器或中性点电阻失去时,供电变压器的同级断路器必须同时打开,不允许系统长期不接地运行。接地变压器中性点上装设零序电流段、零序电流段保护,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。接地变压器零序电流保护整定跳闸方式:零序电流段保护跳母联开关(本段母线停电),零序电流段保护跳供电变压器的同侧开关(主变低压侧)。4单相接地故障零序电流计算风电场35kV集电系统任一点单相接地故障时,单相接地故障电流均流过接地变、中性点接地电阻,故而接地变零序保护作为集电系统单
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