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风电场升压站内继电保护设备常见隐患及处理对策

发表时间：2020/1/8 来源：《科技新时代》2019年11期作者：陈胜波

[导读] 风电是一种可再生能源，随着风能的应用不断加大，风电给人们提供了电能越来越多，在带来人们生活便利的同时，也极大地促进了经济的发展。不过，其突显出来的问题也逐渐增多。

陈胜波
        中广核能源投资（深圳）有限公司广西壮族自治区南宁市530000

        摘要：风电是一种可再生能源，随着风能的应用不断加大，风电给人们提供了电能越来越多，在带来人们生活便利的同时，也极大地促进了经济的发展。不过，其突显出来的问题也逐渐增多。本文就风电场升压站内继电保护设备常见的隐患进行分析，并提出相应的处理对策，旨在为风电场的设备提供更加安全的运行环境。
        关键词：可持续发展、风电场升压站、继电保护、隐患、处理对策
        1引言
        随着人们对环境保护越来越重视，以往传统的发电方式已经不能满足社会的发展需要。为了促进人类的可持续发展，越来越多新的发电方式被人类发明并不断投入使用，风能就是其中的一种。由于风能是一种可再生资源，其分布广、储量多、没有污染等众多优点而被广泛用。通过风能发电，不仅能缓解当前我国用电紧张的局面，由于经济效益好，也促进了我国经济的不断持续发展。而随着风能发电站建设规模的不断扩大，其一系列的技术问题也逐渐显露出来。比如，继电器的保护故障问题。由于风电一般装机容量都比较小，且相对于火电站等，研究的起步时间晚，技术中仍有不成熟的地方，比如保护性由于受到风机向故障点提供短路电流波形和短暂谐波含量的影响，会造成保护装置误动作。结合风力发电站自身的运行特点，对站内继电保护装置进行研究，并分析继电保护设备常见的故障发生原因，以最大程度减少风电机组设备的运行故障，提高电网的安全运行。
        2风电场升压站内概述及现状
        风电场的升压站是整个风电场中的核心设备，就好比人的大脑，控制着全身的中躯神经，在升压站内各种电气设备和配电网均按照一定的连接方式组成了一个复杂而庞大的系统，从而起到电能分配、电力的变换、电力输送和电网保护的功能。升压站内主要有以下几项重要设备:
        ①高压断路器，它的作用主要有两点，第一是切断或者闭合高压电路中的空载电流和符合电流；第二是在系统发生故障的情况下，通过继电器保护装置来切断过负荷的电流和短路电流，以免影响系统内其他设备。
        ②隔离开关，它的作用是在维护和检修高压电器的设备时提供安全的电力环境。
        ③避雷器，当有雷击发生时，可以通过避雷针将雷击产生的电能引导到地下，可以有效避免雷击对风电场升压站产生危害。
        ④电压互感器，它的作用是为测量仪器和继电保护装置提供电力，以此对线路中的电压、电能和功率值进行测量，并且在电力系统发生故障时对线路中的设备进行保护。
        ⑤电流互感器，通变压器的工作原理一样，将电路中的电力信息传递给继电保护装置，并且与高压电进行隔离。
        ⑥SVG无功补偿装置，它与电抗器组成并联关系，在电网中起到无功功率的输出或者吸收，从而达到快速调节无功的目的。
        由于人们环境保护的意识越来越强，世界各国都不断加大对新能源的研究和投入。为了维护风电场的稳定运行，越来越多的风场升压站不断被投入使用。相对于风机机组的其他设备，升压站内故障发生率低，造成了人们对升压站内的设备安全运行重视程度较低，在日常的设备维护中往往不到位，维护人员的专业水平也不够高，这些因素积累在一起，使得当前风电场的升压站内电器设备运行长期处于不稳定状态，存在一定的安全隐患，在继电保护设备方面尤其突出。

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        3   风电场升压站内继电保护设备常见隐患分析
        以某风电场升压站为例来探讨站内继电器保护设备中常见的隐患，并对其进行分析和探究。在某风电场的升压站电气设备的电器维护中，年度完成了13个风电场升压站内所有电器设备的维护，其中，二次设备故障次数有25例，故障类型分别有①电流互感器二次端子开路，故障次数为5次，加上接线松动3例，总共为8次；②保护装置的出口矩阵出现错误6例；③软压板没有投2例，硬压板3例，总共5例；④定制整定出现错误4例；⑤二次回路接线出现错误2例。从这些故障类型来看，主要集中在电流互感器二次端子开路和保护装置的出口矩阵上。平均算起来基本每个风电场有两个常见故障，这也充分说了风电场站内继电器保护比较容易出现各种类型的故障，暴露了风电场的管理有所欠缺，日常维护存在不到位或者流于形式，电气技术人员的技术能力整体水平有代提高。
        在上述五种主要故障类型中，由于电流互感器出现故障次数最多，我们将对这个故障产生的原因进行分析和探讨。
        在电流互感器中，由于电流互感器的副线圈上的阻抗比较小，可以理解为工作状态时时副线圈一直处于短路，此时，副线圈上的电压也非常小，一般都在5V左右，因此，在铁芯中的磁通量也是一直非常小。在原线线圈中磁动势的一般都很大，但是由于副线圈处于短路状态，会形成去磁磁动势，将原线线圈中的磁动势抵消一大部分，这样只会剩下一小部分通过铁芯形成励磁磁动势。当副线圈出现线路断开，相对于在副线圈中电路不通，副边线路中的电流为零，此时不会产生磁动势，而在原边线路中磁动势仍将保持不变，由于原边的被测电流会转换成励磁电流，加剧铁芯中磁通量的上升，导致铁芯产生大量的热，当温度上升到一定程度时，会导致线圈的绝缘部分被烧毁，造成电路短路。并且，由于副线圈的开路中受到感应，电压值会上升，给电器和仪表的维护人员带来人生安全的威胁。由此可见，电流互感器一旦出现开路，将会带来非常严重的后果。电器维护人员在日常的维护工作中一定要严守规章制度，及时发现各种故障以及潜在的风险，为风电场的电气设备安全运行提供良好的运行环境。
        其他四种故障类型，其产生的危害可简略归纳为：压板没有投和矩阵出错，以及定制出现错误会造成继电器保护装置不能进行正确的保护动作。当出现故障时不能及时对故障设备的电源进行断开，从而引发故障进一步扩大化；二次回路一旦出现接线错误，会造成开关不能正常开关分合。
        4   风电场升压站内继电保护设备隐患的处理对策
        针对上述几种常见出现的故障，需要制定相应的措施，排除隐患，提高风电场的运行稳定性。
        4.1定期对风电场升压站内的保护装置电流进行确认和点检，检查其是否在规定值内，由于电流互感器二次端子开路出现故障会引起铁芯产生大量的热，导致线圈的温度上升，因此，还要定期对端子接线端和中间连接金属片的温度进行测量和记录，一旦超出了规格值，或者连续几次测量温度有不断上升的趋势，就要立即确认电流互感器的二次端子开路是否已经出现故障或者已经有安全隐患。当风电场进行停电检修，要按照顺序依次接线并确保接线牢固，避免松动引起断路。
        4.2在日常的巡检中，针对定制单和压板投退以及出口的矩阵图进行详细确认，是否有设定失误或者布线方面的问题，另外，风电场内的电器布置是否按照电器布置图准确无误地布置了，停电检修时，其装置出口是否无误。
        4.3接线错误会表现出开关分合不正常的现线，按照涉及图纸详细确认接线方面是否存在问题，值得注意的是，合分闸的回路接线，必须要进行停电操作，若不是合分闸回路，在电气设备运行时就可以进行对接线进行检查。
        5    结语
        风电场内出现故障的类型会随着设备的类型不同也会有所差异，总的来说，提高升压站内电气维护人员的专业技术水平，增强他们发现站内继电器出现隐患的能力，通过完善规章管理制度，增加日常巡检的内容合力度，杜绝维护工作流于形式，减少继电器的故障次数，才能为升压站提供良好的运行环境，促进我国风电场的建设进一步发展壮大。
        参考文献：
        【1】张艳丽白银风电场升压变电站保护整定分析
        【2】田立风电场升压站电气设备安装调试管理，电力电网；115
        【3】李员浅谈风电场升压站内继电保护设备常见隐患及处理方法；249-250