风电场对电网继电保护的影响

梁 栋，姜嘉强，姚 航

国网吉林省电力有限公司吉林供电公司，吉林 吉林 132000

0 引言

风电场具有资源丰富、分布均匀、建设施工周期短、运行简单等优点，通过引入和应用风电场，为开发和利用风能清洁能源打下坚实的基础。电网作为一种常用的供电网络，通常呈现出单电源辐射式状态，当电网电压达到110 V时，整体负荷较轻，供电半径较大，一旦接入风电场，会导致电网结构发生极大的变化，从而增加了对电网继电保护的影响程度。因此，分析风电场对电网继电保护的影响具有重要意义。

1 风电场对电网继电保护的影响

风电场对110 kV固吉线保护、西吉变110 kV母线及备自投保护均会产生直接影响，因此技术人员需严格按照电网继电保护影响分类（见图1）开展相关工作[1]。

1.1 故障发生在电源线路时对线路两侧保护的影响

110 kV固吉线路一旦出现故障问题，会出现相应的保护性瞬时动作，导致所有的隔离系统出现严重的短路问题，使系统电源与整个线路出现解列现象。风电机内部容量相对较小，一旦系统电源运行异常，会降低风电机组的稳定性，使其出现解列现象[2]。此外，当110 kV线路在实际运行中出现线路差动保护功能配置不合理问题，导致西吉变侧出现线路保护失灵，此时，需要加强对整个电网通道线路配置保护，以实现对配光差的有效调整和控制，这样一来，即使出现变负荷现象[3]，整个电网通道也不会出现携带故障运行现象，从而起到保护设备的作用。

1.2 故障发生在电源线路时对线路重合闸的影响

当风电场成功接入电网后，一旦电源线路出现故障问题，会导致跳闸现象频繁发生，那么风电的功率和电压将难以保持稳定的状态，此时，风电场会面临以下两种安全威胁：

（1）非同期合闸或重合失败。一旦失去电网电源的支持，电力孤岛无法与电网运行状态相协调和同步，一旦电源线路出现重合闸动作时，将增加两者之间的相角差，使得相角差范围在0～180 ℃。此外，当整个电网在不同的时期出现重合现象时[4]，由于受到电流冲击影响，导致线路保护出现一系列的误动作，使整个重合闸丧失自动恢复故障的功能。

（2）故障点电弧重燃。当电网失去系统电源的支持后，故障点会凭借风电的支持而自动消除。当电网出现重合闸现象时，电网电源的应用和支持下，很容易导致故障电流出现明显跃变现象，造成所有故障点出现重燃现象[5]，增加了绝缘击穿风险，严重危及人们的人身安全和财产安全。

为了解决以上问题，技术人员需不断延长固吉线重合闸所对应的时间，确保其重合时间与风电机组的运行时间保持一致；需将风电场线内部电压设置为36 kV，确保风电机组与电网系统之间始终处于相互隔离的状态，从而避免对线路重合闸动作产生不利影响。

1.3 故障发生在电源线路时对西吉变备用电源自投保护的影响

一旦110 kV固吉线出现故障问题，那么固吉线会自动执行相关保护动作，确保与系统短路电流相互隔离，此时，系统电源运行时间与固吉线整个解列时间保持同步。但是，当整个充电环节结束后，断路器会自动进入跳开状态，此时，母线无压设备出现运行异常问题，导致备自投设备无法正常运行。为了确保系统能够稳定、可靠、安全供电，技术人员可以从以下几个方面入手：

（1）不断提高备自投设备所对应的无压启动定值，同时，尽可能缩短固吉线降低到所设定的启动定值的时间，当固吉线出现线路短路等故障问题时，备自投设备会执行延时动作。

（2）将风电联络线路与风电场之间建立起有效的连接，然后，将汇集线路的电压设置为35 kV，确保风电机组与系统之间始终保持相互隔离状态，从而避免对备自投设备保护动作的执行产生不良的影响。

1.4 故障发生在电源线路时对联络变10 kV电容器的影响

西吉变110 kV所对应的电容器在对低压保护装置进行配置期间，一旦将相关保护电压设置为50 V，将导致低电压保护功能出现严重延迟问题，对联络变10 kV电容器运行性能产生不良的影响。为了解决这一问题，将电容器烧毁风险降到最低，技术人员需不断修正、优化和完善电容器低电压保护功能，使得风电场对电网继电保护的影响降至最低，同时需科学设置供电线路断路器的安装位置，确保电网继电保护效果得以有效提升。

2 风电场保护电网继电的具体措施

2.1 110 kV西吉变侧固吉线保护联跳措施

对于110 kV固吉线而言，在正式投入测光保护环节前，线路故障会彻底切除该线路的保护动作，导致固吉线无法执行相关保护动作。为此，技术人员需对110 kV固吉线的内部保护功能不断地修正、优化和完善，同时从敷设电缆设计、敷设电缆施工、接线参数设置等环节出发，将电网系统运行维护工作落实到位，从根本上避免为后期维修工作的开展埋下安全隐患。

2.2 西吉变备自投联跳措施

将变备自投设备引入相应的频率后，110 kV固吉线一旦出现故障问题，会导致频率出现明显变动现象，为了从根本上解决以上问题，技术人员需根据实际频率变化规律，对风电机组的容量进行科学调节和控制，在此基础上，还需根据西吉变当前的负荷水平变化情况，尽可能保持风电机组输出功率的稳定性，确保整个设备能够稳定、可靠、安全运行，从而降低频率波动风险。在确保频率精确控制的基础上，构建相应的模型，以实现对现场试验过程的有效模拟，当风电场出力大小与西吉变负荷值完全一致时，频率波动幅度将会降到最低。

2.3 安稳装置联跳措施

待风电场正式投入使用后，需要借助110 kV西吉变装置，对固吉线电气量进行科学调节和控制，同时需确保风电场所对应的出力值始终保持稳定的情况下，将固吉线内部电流进行置零处理，以确保安稳装置能够正常执行相关保护动作。此外，需将西吉变与风电场之间的连线切除，并将安稳装置固定于西吉变附近，以保证两者之间通信的稳定性、可靠性和安全性。为了最大限度地提高电网继电保护效果，需要安稳装置分别接入和应用于固吉线电线附件。

3 结论

文章通过分析风电场对电网继电保护的影响，得出如下结论：

（1）风电场的使用直接影响联络变备自投保护性能，一旦电源线路出现故障问题，设备无法在第一时间内快速进入逻辑判断阶段，此时，需要对联跳风电场进行调节和控制，确保整个主网能够安全、可靠供电。

（2）风电场的使用直接影响通道整个线路重合闸性能，导致线路在非特殊时期，出现明显的重合现象，此时，需要对重合闸所对应的重合方式进行调整和改进，尽可能降低对主网设备产生不良的影响，确保供电功能在最短时间内快速恢复。

（3）风电场的使用直接影响联络变母线性能，一旦母线出现故障，将会导致整个母线出现严重的短路现象，从而降低主网设备的运行性能。为此，可以采用配置母差保护的方式，实现对相关配置的科学设置，从而快速解决母线故障问题。