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风电场35kV母线电弧光保护的选定及应用

完成单位:中广核(巴彦淖尔)风力发电有限公司

登记编号:ZSCX-D4-J-2-125      登记年份:2020      登记日期:2020-09-21

项目概况

一、背景情况

在风力发电场升压站中,35kV及以下电压等级的风电场集电母线由于延续国家电网以往的使用方法设计,不会装设专用保护。但由于风电场35kV母线的集电条线路较多,地面与三相导线间距离也较近,容易受鸽子、野猫、鸟类的危害,设备制造质量比高压设备质量较差,加上误操作现象时有发生,其运行环境比较恶劣,经常伴有风沙、雨雪等自然状况造成机械设备锈蚀绝缘老化等,使得风电场35kV集电母线的故障几率比一般的电网变电站故障要高

长期以来,对风电场低电压集电线路母线的专用保护不够重视,通常采用的方案基本都是主变压器的后备保护来切除低电压集电母线上故障,这样已不能适应风电场低电压集电母线的实际运行要求,也不适应风电场长期规划发展要求,如若不装设专用保护不仅会使故障扩大停电时间设备损坏人身伤亡事故,也会使风电场蒙受巨大的经济利益损失

二、内涵和主要做(方)

通过比较母线保护分析、母线保护配置原则,最终选定弧光保护作为风电场35kV母线保护

三、原理或机

弧光保护是一种新型的母线保护方案,系统设计用于切除所有低压或中压空气绝缘铠装开关柜中可能产生弧光短路的断路器的快速保护中。电弧光保护依据故障时产生的电弧光来判断故障并切除,是一种非电气量保护,当系统发生故障时会伴有弧光量的产生,依据电弧光来判断切除故障的保护就是电弧光保护。当发生弧光短路时,在弧光检测传感器覆盖的区域内弧光短路点可以被快速定位,这样的话弧光保护仅仅靠弧光源作为跳闸唯一判据很可能会受到一些外来因素光源使得弧光保护误动作,所以一般的弧光保护都会有两个判据,就是弧光和电流增量。只有同时检测到弧光信号和过流增量,弧光保护才会出口跳闸动作,下图是弧光保护基本原理图

四、创新亮

内蒙古西部电网高载能企业用户的接线方式一般是从变电站35kV出线直接接至企业用户,线路距离开关柜、电缆头单相接地故障和相间短路故障较频繁,这些故障发生的同时伴随着电气弧光的产生。在保护动作切除35kV母线之前,电气弧光产生的高温可将电气设备和机械设备熔化,使单相接地故障发展迅速。由于高载能用户负荷变化频繁,较易发生相间短路故障,而损坏相邻间隔的电气设备,导致35kV系统易发生近端短路故障,甚至将35kV母线故障范围扩大、故障时间延长等,这些都影响了风电场的安全稳定运行生产,因此我们公司决定选用宝日布风电场进行35kv母线保护加装改造,其中弧光保护是一种新型的保护方式,其施工量及工期较短,对运行的场站来说是首选

五、实施应用前后效果(益)情况对

参见应用单位证

六、可推广应用范

中广核新能源已投用的前期未装设35kV母线保护的场站,截至目前已推广于我公司其他两个风电场应用