浅谈风力发电机组箱式变压器低压侧万能式断路器整定案例（精编版）

1、电力科技 2017 年 11 期319浅谈风力发电机组箱式变压器低压侧万能式断路器整定案例 吴英豪 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081 摘要： 风力发电每台风机一般配备一台箱式变压器，变压器低压侧配有低压开关断路器，用于保护设备免受过载、短路、单相接地等故障危害。本文将根据继电保护整定基本原则，有针对性的提出适用于风电机组箱变低压侧万能式断路器的整定配置方案。 关键词： 风电机组箱式变压器；低压侧万能式断路器；继电保护；整定计算 中图分类号：tm315 文献标识码：b 文章编号：1006-8465（2017 ）11-0319-02 风力发电机组一般通过箱式变压器将

2、风机出口电压升高后送出，箱变通常由高压开关设备、电力变压器、低压开关设备等设备组成，在其低压侧设有智能型万能式断路器。近年来国内曾出现过对箱变参数设置不当等问题导致的箱变误动、拒动，严重的甚至导致机组烧毁。本文将探讨针对风机配套箱变万能式断路器的整定方案。 1 万能式断路器基本特性与保护功能 国内此类型断路器一般配有过载长延时保护、短路瞬时保护、短路短延时保护、接地保护等保护功能，所有保护由智能控制器通过单片机采样比较控制实现功能，均可通过控制面板显示、整定。 2 万能式断路器保护整定配置方案 风力发电机组有别于水火电，其运行机组台数、有功出力等受风速与风机本身控制策略直接影响，导致其运行方式

3、、阻抗特性、短路特性等难以确定，目前行业内未建立一个成熟的模型确定风力发电机组所提供的短路电流，故现有风电场在进行短路电流计算时多将风电机组视为负荷端。根据文献1 所述，通过在一个49.5mw装机，单机容量 1.5mw的风电场110kv 出线设置故障点，当全场出力为47.8mw时，模拟短路电流仅为0.6ka。故在考虑低压侧万能式断路器提供的短路电流时可近似为系统所提供，将风机所供忽略不计。 目前，国内尚无针对风机箱变低压侧断路器的整定标准或规范指导，已投运风电场对该设备是否需要整定也存在争议。部分风电场根据继电保护整定基本原则，结合运行经验、断路器厂家说明书、风机厂家建议进行整定。现以装机60

4、mw ，单台风机2mw 的某风电场风机箱变低压侧断路器整定为例： 每台风机配有一台容量为2200kva ，35/0.69kv的箱式升压站；变压器低压侧额定电流ie=1840.8a ；低压侧万能式断路器型号为kfw2-3200 unit3 ，额定电流in=2500a。根据系统阻抗计算得集电线末端低压侧母线三相短路时所提供的短路电流约为20000a 。 以下将按上述参数为例对其保护进行整定方案配置。 2.1 过载长延时保护 此保护为当发生设备过载时启动，装置整定要求ir=in （0.41.0）+0ff,ir 100，整定如下： （1）过载长延时定值ir ： 1）应考虑躲过设备正常运行，躲过负荷电流

5、，防止装置误动，即 ir ie； 2）应满足装置设定要求，即 ir为（0.41.0）in，则 1000 ir 2500； 3）应满足整定值具有灵敏度（至少大于1.5），则 20000=133331.5ria4）根据运行经验，整定原则可按额定工作电流的n 倍整定， 由于需满足上述要求，故12500n1.351840.8，则： 11n(1n1.35)reii根据经验，1n可取 1.2 或 1.3 。 （2）时间tr ： 时间通常无需延时处理，为保证故障时箱变设备安全，时间宜设置为 15s。 2.2 短路短延时保护 此保护与过载长延时保护进行配合，保证保护的选择性，装置整定要求isd=ir （0.4

6、15）+0ff ，整定如下： （1）过载短延时定值isd 1）应考虑与过载长延时进行配合，定值较过载长延时大； 2）应满足装置设定要求，即isd 为（0.415）ir ； 3 ） 应 满 足 整 定 值 具 有 灵 敏 度 （ 至 少 大 于1.5 ） ， 则sd20000=133331.5ia由于根据运行经验，整定原则可按n 倍额定工作电流整定即： 2nsdeii根 据 上 述 要 求2 ） 可 得1(0.4 15)sdeini， 则21n(0.4 15)n。 又因 3）要求sd20000=133331.5ia，则213333n7.2ie。 根据经验，2n需满足与过载长延时及瞬时之间的配合，

7、一般取2 至 3。 （2）时间tsd 设定： 为保证发生故障时设备在短时间内切除，且能躲过雷击影响防止设备误动，通常设定为0.2s 。 2.3 瞬时保护 此保护为当设备出现瞬时故障并产生大电流时迅速切断，其整定要求 ii=in (1.0) 50ka(4002000a)/75ka(20003200a)/100ka (40006300a)+off ，整定如下： （1）瞬时保护整定定值ii设定： 1）应考虑与过载长短延时进行配合，定值较过载短延时大； 2）应满足装置设定要求， ii=in (1.0)50ka(4002000a)/75ka(20003200a)/100ka (40006300a)； 3

8、）应满足整定值具有灵敏度（至少大于1.5），则 i20000=133331.5ia由于根据运行经验，整定原则可按n 倍负荷电流整定，即： 3nieii根据现场经验，ii需大于过载长延时定值，故一般3n取 3 至 4，防止因瞬时电流过大造成的误动作。 （2）时间ti设定： 检测到瞬时大电流故障时能够迅速断开开关，ti为 0s。 2.4 接地保护 当设备发生接地故障时保护启动，整定要求ig=in （0.21.0）+off ，整定如下： （1）变压器在正常运行时通常会产生约额定电流0.10.2倍的不平衡电流，所以接地保护整定需考虑正常不平衡电流的影响； 1）应满足整定值具有灵敏度（至少大于1.5），

9、则 power technology 3202017 年 11 期g20000=133331.5ia； 2）应满足装置设定要求，即ig 为（0.21.0）in。 由于根据运行经验，整定原则可按变压器额定电流ie 的 n 倍整定，即： 4engii根 据 要 求3 ） 可 得 ，4(0.2,)ininnieie， 带 入 可 得40.271.35n，又根据要求1）所述，整定值应躲过变压器所产生不平衡电流，根据经验， 4n一般取 0.5 。 （2）时间tg 设定： 考虑到应躲过雷击产生的瞬时电流，时间值不宜取过小，防止装置发生误动， tg通常取0.30.4s 。若整定地区雷击频率低可将时间值依据运

10、行经验缩短为0.10.2s 。 3 结语 上述整定方案以继电保护整定计算基本要求为基础，根据现场运维经验，结合风电场现场环境及断路器特性进行方案配置。方案中瞬时过流、过载短延时、过载长延时、接地保护在任意运行条件下可满足灵敏度系数大于1.5 的要求。过载长、短延时之间按照反时限原则进行配合。瞬时保护满足继电保护整定计算速动性整定要求。总体来说，以上整定方案满足继电保护整定计算基本要求，既保障设备安全又符合风电场运行维护特点，较适合于雷击多发地区风电场箱变整定。 由于国内尚无针对风力发电机组及箱式变压器统一整定导则，且存在风机设备自身保护差异较大，风电场运行方式各异，机组类型对短路特性的影响不同

11、等问题，在整定配合中仍有较大改进空间，在今后的风电场设计及保护整定中可针对上述因素进一步研究，探索更加合理的保护配置方案及整定原则。 参考文献： 1 苏常胜 , 李凤婷 , 武宇平 . 双馈风电机组短路特性及对保护整定的影响j.电力系统自动化,2011,35(6)：86-91. 2 战谊 , 薛安农 . 风电场一起箱变低压侧断路器异常跳闸原因分析和处理 j,2012(5):41-43. 3 中国南方电网有限责任公司. 南方电网 10kv 110kv系统继电保护整定计算规程 m. 北京 : 中国电力出版社,2012. （上接第 291 页） 约束工作人员的行为，为电力配网能够正常运作打下良好的基

12、础；最后，相关部门需加强工作人员的专业化管理，把任务明确到每个岗位，分清职责界限，必要时可以开展有规律、有计划的培训，来提高工作人员的个人能力和综合素养。 4 结束语 综上所述，电力配网自动化的现行状态，也就是其发展方向，相关部门必须按照电力配网所运用的自动化技术，采取相应的管理措施，完善其运行的环境，对配网自动化技术的运行过程进行规范化操作，积极地进行各项管理工作，满足电力配网的基本需求，推进电力配网系统地发展。 参考文献： 1 郑斌 . 试论电力配网管理技术的运行和维护j.电子制作，2014(19) ：212. 2 郭莉 . 对电力配网管理技术的探讨j.城市建设理论研究 （电子版） ，20

13、15(22) ：7718. 3 刘国益 . 试论电力配网运行和维护管理技术j.低碳世界 ,2015(10)：38-39. （上接第 296 页） 造出良好环境，按照有关技术的标准去管理电力工程的相关技术，而那些工作的人员，一定要树立起正确的意识，同时还要把他们管理的综合能力给提高。 3 结束语 总的来说，由于电力工程的技术在不断更新和进步，所以电力工程在发展的过程里面，其技术管理方面就得到政府国家和社会上越来越多的关注，这算我国管理水平不断提高的一种表现。我们都知道，在电力工程里面，电力工程的技术管理是非常重要的一项内容，要是它产生了问题那么就会威胁到电力的安全和保障，因此，电力工作的相关人员

14、必须要把电力安全的问题放在最前面，如果出现了问题，就一定要第一时间去解决，选择最科学最合理的方式，最大程度上降低经济的损失。想要成为合格电力工程的技术人员，就一定要很好掌握专业性的知识。我们都知道，我国民生经济与生产中，电力工程还是占领着很大的地位的，也能够直接说电力工程核心就是电力工程的技术，但是电力工程的系统里面依旧有着不少问题。进行实际操作的时候，我们一定要秉持科学发展这一理念不能动摇，在发展缺点的过程中一直去完善相关的问题，对电网的结构进行合理配置，为电网的事业贡献出自己的一份力量。在我国维护电网的过程当中，不仅要使电力工程的技术有和稳定的发展，另外还要对因为污染而导致的漏洞进行及时处

15、理，如此一来，能够保障我国的电力项目得到更好发展。 参考文献： 1 王会军 . 对电力工程技术管理难点和对策的解析j.科技与企业, 2013,(22):62. 2 郭昊 , 张凌宇 . 电力工程建设质量和安全分析体系探讨j.中国电力教育 ,2013,(29):197-198+200. 3 刘进强 . 探析电力工程施工安全管理及质量控制管理j/ol.科技与企业 ,2013,(18):74. 4 毕 春 辉.分 析 电 力 工 程 技 术 管 理 的 难 点 和 对 策 j/ol. 电 子 制作,2013,(21):265. 作者简介： 税兵（ 1972 年 6 月- ），男，工程师，大学本科，从事电网建设管理工作。 （上接第 297 页） 训，加强技术标准的执行。组织施工人员学习施工流程标准、观看标准示范，使施工人员可以熟悉现场施工的规范流程和安全标准。 进行现场工艺培训。运用在施工场地摆放规范的工艺图板、技术骨干现场指导等方法，对施工工艺进行培训，提高施工人员的技术水平。进行岗位技能竞赛。进行供电所现场作业人员岗位技能竞赛，依据实效的原则，把农网建设中所涉及的各个工作纳入竞赛范围，使施工人员强化对标准工艺的学习，练就良好的技术，熟悉操作，促进施工人员的技术水平的提高。 5 结语 按照低压用户的具体需求制定台区专业管理的目标。研究目标实现应该做的工作，在这个基础上搭建台区专