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1、 关于风、光、储联合电站继电保护配置的思考 摘要：本文是对风电、光伏、储能联合电站内主变压器、汇集系统母线、汇集线路、无功补偿设备、站用变、接地变等电气元件继电保护配置的初步思考，可供设计参考。关键词：风/光/储联合电站；电气元件；继电保护配置0引言风（电）、光（电）、储（能）联合电站包括3种可能的组合：风、光、储联合电站，风、储联合电站及光、储联合电站。这里所说的联合电站继电保护仅指电气元件保护，未包括与接入系统有关的线路和母线保护，也未包括联合电站内电力电子装置（如逆变器、SVG）的保护（均由厂家成套）。尽管联合电站的组合方式不同，但其包含的电气元件基本相同，主要有主升压变压器（简称主变）
2、、汇集系统母线、汇集线路、无功补偿设备、站用变压器、接地变压器等。总的来说，联合电站电气元件保护的配置应符合现行国家标准继电保护和安全自动装置技术规程GB/T14285、电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB/T50062及其他相关规范的有关规定。电气量保护选用微机型综合保护装置。本文仅是对联合电站电气元件继电保护配置的初浅思考，可供设计参考。1主升压变压器1.1保护装置的设置1.1.1220kV及以上电压等级主变压器按双重化原则配置主、后备一体的电气量保护，同时配置一套非电量保护。1.1.2110kV电压等级主变压器配置主、后备一体的双套电气量保护，或一套主、后备相互独立的电气量保护，同时
3、配置一套非电量保护。1.1.366kV电压等级主变压器配置一套主、后备相互独立的电气量保护，同时配置一套非电量保护。1.2主变压器对下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：1绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地或经小电阻接地侧的单相接地短路。2绕组的匝间短路。3外部相间短路引起的过电流。4中性点直接接地或经小电阻接地的电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压。5过负荷。6油面降低。7变压器油温过高、绕组温度过高、油箱压力过高、产生瓦斯或冷却系统故障。1.2.1主保护的配置1.2.1.1电气量主保护的配置应符合下列要求：1配置纵差保护；2纵差保护应能躲过励磁涌流和外部短路产生的
4、不平衡电流；3纵差保护应具有电流回路断线的判别功能，并应能选择报警或允许差动保护动作跳闸；4纵差保护应采用同类型电流互感器。1.2.1.2非电量主保护瓦斯保护是作为保护变压器的非电量主保护设备。当变压器壳内故障产生轻微瓦斯（即轻瓦斯）或油面下降时，应瞬时动作于信号；当壳内产生大量瓦斯（即重瓦斯）时，应动作于断开变压器各侧断路器。瓦斯保护应采取防止因震动、瓦斯继电器的引线故障等引起瓦斯保护误动作的措施。顺便指出，当变压器安装处电源侧无断路器或短路开关时，保护动作后应作用于信号并发出远跳命令，同时应断开线路对侧断路器。1.2.2后备保护的配置主变压器后备保护既作为其主保护的后备，又可按需要作为外部
5、故障的后备。其后备保护的配置比较复杂，涉及到许多因素：变压器是双绕组或三绕组；单侧或多侧电源；全绝缘或分级绝缘；中性点的接地方式及运行方式等。GB/T14285和GB/T50062均对此有比较详细的规定，具体工程设计时应“对号入座”，不能搞错。1.2.2.1相间短路故障后备保护的配置1由外部相间短路故障引起的主变压器过电流，应根据保护灵敏度选择相应的后备保护：（方向）过电流保护，低电压启动的过电流保护，复合电压启动的过电流保护。当这些保护不满足要求时，可选用带偏移特性的阻抗保护，阻抗保护应具有振荡闭锁和PT回路断线闭锁功能。通常，相间短路故障后备保护设3个时限：第1时限跳母联（分段）断路器，第
6、2时限跳本侧断路器，第3时限跳各侧断路器。2主变压器低压侧应装设二段式过电流保护。过电流段跳本侧断路器，过电流段跳各侧断路器。如有必要，主变压器低压侧还可配置一段复合电压启动的过电流保护，保护动作延时跳各侧断路器。需要说明的是，对于按双重化原则配置保护的主变压器，其相间短路故障后备保护可以适当简化，不必要的增加后备会使接线复杂化，这样反而会降低保护的可靠性。1.2.2.2接地故障后备保护的配置接地故障后备保护的配置与主变压器中性点绝缘结构（全绝缘、分级绝缘）、中性点接地及运行方式有关。1220kV及以上电压等级中性点直接接地的主变压器高压侧，配置二段式零序（方向）电流保护。其第一段设二个时限：
7、第1时限跳高压侧母联（分段）断路器，第2时限跳本侧断路器；第二段不带方向，延时跳各侧断路器。带方向段取自本侧自产零序电压和自产零序电流，不带方向段取自中性点零序电流。2110kV中性点直接接地的主变压器高压侧配置二段式零序（方向）电流保护。其第一段设二个时限：第1时限跳高压侧母联（分段）断路器，第2时限跳本侧断路器；第二段不带方向，延时跳各侧断路器。3国内，通常110kV及以上的变压器为分级绝缘变压器。需要中性点直接接地（即接地刀闸合上）或不接地（即接地刀闸打开）运行的分级绝缘变压器应在变压器中性点装设放电间隙。应配置用于中性点直接接地和经放电间隙接地的两套零序过电流保护，并应增设零序过电压保
8、护。用于经间隙接地的变压器，应装设反应间隙放电的零序电流保护和零序电压保护。当变压器接的电力网失去接地中性点，且发生单相接地故障时，此零序电流电压保护应经0.30.5s时限动作于断开变压器各侧断路器。4当主变压器低压侧中性点或低压侧母线系统中性点经低电阻接地时，应在变压器低压侧装设零序过电流保护。保护设置两个时限：第1时限跳本侧断路器，第2时限跳各侧断路器。5当变压器中性点经消弧线圈接地时，应在中性点设置零序过电流或过电压保护，并应动作于信号。1.2.3主变压器的异常运行保护1330kV及以上电压等级变压器高压侧配置过励磁保护，保护由两段组成：低定值段动作于信号，高定值段动作于跳闸。2过负荷保
9、护，延时动作于信号。1.2.4主变压器的非电量保护1绕组温度过高保护，动作于信号。2油温过高保护，动作于信号。3油位保护，动作于信号。4冷却系统故障保护，动作于跳闸或信号，由变压器厂家确定。5油气套管压力保护，瞬时动作于跳闸。6变压器压力释放保护，动作于跳闸。7变压器通风保护，动作于启动风扇。1.3主变压器断路器失灵保护在220kV及以上的电力网中，以及110kV电力网的个别重要部分，应按GB/T14285规定的原则装设断路器失灵保护。2汇集系统母线2.1风力发电站汇集系统中的母线应配置母线保护。光伏发电站35kV汇集系统中的母线可配置母线保护。2.2母线保护应符合下列要求：1母线保护应具有差
10、动保护、分段充电过流保护、分段死区保护、CT断线判别、抗CT饱和等功能。2母线保护应具有复合电压闭锁功能。3母线保护应允许使用不同变比的CT，通过软件自动校正，并适应于各支路CT变比差不大于10倍的情况。4母线保护应具有CT断线报警功能，除母联（分段）CT断线不闭锁差动保护外，其余支路CT断线后均闭锁差动保护。5母线保护应能自动识别分段的充电状态，合闸于死区故障时，应瞬时跳分段断路器，不应误切除运行母线。3汇集线路光伏场与风电场的汇集线路非常相似，两者的区别是光伏汇集线路一般为电力电缆，风电汇集线路通常为架空线路。具体工程中汇集母线的电压等级应通过技术经济比较确定，大型风电场和光伏场采用35k
11、V电压等级。汇集线路保护配置应符合下列要求：1每回汇集线路应在系统侧配置一套线路保护，在就地升压装置端不配置线路保护。2中性点不接地或经消弧线圈接地的汇集线路，宜装设两段式电流保护，同时配置小电流接地选线装置，可选择跳闸。汇集线路应配置专用的零序CT，供小电流接地选线装置使用。3中性点经低电阻接地的汇集线路，宜装设两段三相式电流保护及一段或两段零序电流保护。通常，过流段按本线路末端相间故障应具有足够灵敏度整定，动作时间可取0s；过流段按躲过本线路最大负荷电流整定，动作时间比过流段多一个级差。零序电流段对本线路末端单相接地故障应具有足够灵敏度，动作时间可取为0s；零序电流段按可靠躲过线路电容电流
12、整定，时间可比零序电流段多一个级差。4无功补偿设备随着电力电子技术和设备制造技术的突飞猛进，风力发电系统、光伏发电系统和储能系统中的无功补偿设备，通常选用高压动态无功补偿与滤波装置（SVG），从而取代了高压并联无功补偿电容器组。因此，无功补偿装置回路的保护配置与汇集线路保护配置相同。当回路有变压器元件时，还应配置变压器相应保护，通常变压器保护装置可由SVG设备厂家成套供应，但必须关注变压器保护与上游电源馈线保护之间的协调和选择性配合。5站用变压器站用变压器的保护配置应符合下列要求：1容量在2MVA及以上的变压器配置电流差动保护作为主保护。2容量在2MVA以下的变压器配置电流速断保护作为主保护。
13、3过电流保护作为后备保护。4非电量保护（干式变、油浸变）。5对于低电阻接地系统，站用变高压侧还应配置两段式零序电流保护，作为接地故障主保护和后备保护。6站用变低压侧母线为380V/220V中性点直接接地（TN-C-S）系统，装设中性点零序电流保护（包含在高压侧的微机综保内），其电流取自站用变低压侧中性点回路中的零序电流互感器。6接地变压器接地变压器的保护配置应符合下列要求：1接地变压器电源侧配置电流速断保护、过电流保护作为内部相间故障的主保护和后备保护。2配置二段式零序电流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单相接地故障的总后备保护。3在汇集母线分段断路器断开情况下，接地变压器电
14、流速断保护、过电流保护及零序电流保护动作跳所接母线的所有断路器。4在汇集母线分段断路器并列情况下，接地变压器电流速断保护、过电流保护保护及零序电流保护除跳所接母线的所有断路器外，还应跳另一母线的所有断路器。5零序电流保护采用接地变压器中性点回路中的零序电流互感器。7风电机组变电单元变压器风电机组变电单元变压器保护配置应符合风力发电场设计规范GB51069-2015的有关规定。同时，应与汇集线路保护满足选择性配合要求。8光伏场就地升压变压器光伏场就地升压变高压侧采用交流负荷开关熔断器组合电器作为操作和保护电器，其低压侧采用低压框架断路器。就地升压变、交流负荷开关熔断器组合电器、低压框架断路器三者
15、之间保护特性的配合应符合高压交流负荷开关熔断器组合电器GB16926-2009的有关规定。同时，还应与汇集线路保护满足选择性配合要求。9结束语风光储联合电站属新事物，目前尚缺少工程实践经验。本文可作为一份素材，对联合电站主要电气元件继电保护配置提出一些想法，且局限于对现行规程、规范的理解，有待于今后工程不断实践、总结和提高。可供设计时参考。参考文献：1GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程S2GB/T50062-2008电力装置的继电保护和自动装置设计规范S3GB51096-2015风力发电场设计规范S4GB50797-2012光伏发电站设计规范S5GB51048-2014电化学储能电站设计规范S6并网风电场继电保护配置及整定计算技术规范R（征求意见稿）DL/TXXX-2013 -全文完-
