110 kV风电场电气一次系统及继电保护运维

110 kV风电场电气一次系统及继电保护运维
摘要：现阶段，为了满足不断发展的社会能源需求，同时减少可再生能源的损
耗和环境污染，新能源发电工程尤其是风电工程就很好地迎合了这样的发展理念。

所以，保证风电场的运行安全和稳定性非常重要。

它的稳定运行直接关系到整个
并网发电系统的运行可靠性。

为此，必须做好风电电气一次系统及继电保护工作。

基于此点，本文以云南省楚雄州禄丰县110 kV老青山风电场为例，论述其电气一
次系统及继电保护设计方面的配置。

关键词：风电场；一次系统；继电保护；
引言
110 kV老青山风电场网络规划和设计中，最核心的部分当属升压站主变压器。

变压器是风电场重要设备之一，其具有高效传输电能，合理规范电能的作用，可
以决定系统是否安全稳定运行,直接影响风电场的运行质量和效益。

一、110 kV老青山风电场电气一次系统相关内容
1.1系统的简介
110 kV老青山风电场拟安装 33 台单机容量1.5MW 的风力发电机组（装机容
量 49.5MW）。

设计年平均发电量10113.0万千瓦,设计年利用小时2043 小时。

电场负荷由35kV青龙Ⅰ、Ⅱ回线接入110kV老青山升压站，经110kV禄勤老线T
接至禄丰变—勤丰变110kV线路汇入云南电网。

如下图1
图1
老青山风电场建设时在风电场配套建设一座 110kV 升压站，安装一台
50MVA 主变。

110kV 升压站汇集所有风机电能后最终以1回 110kV 出线，T 接至
禄丰变～勤丰变 110kV 线路。

风机机组变压器采用箱式变压器，拟采用风机与箱
变组合的“一机一变”单元接线方式，风机通过 3 根并联的ZC-YJV-0.6/1kV-1×400
（每相）和 1 根 ZC-YJV- 0.6/1kV-1×400（中性线）电缆接至箱变，箱变布置在风力发电机的塔架基础附近。

箱变采用油浸式无励磁调压变压器，容量 1600kVA，箱
变0.69kV 侧按发～变组接线，采用电缆馈线；35kV 侧为变压器～线路组接线，
采用电缆馈线，电缆直接与集电线路相联。

共有 2 回 35kV 集电线路，架空接至
风电场 110kV 升压站。

1.2一次设计要点
1.2.1 110kV 升压站主变压器的选择：老青山风电场本期装机容量为 49.5MW，本
期在升压站新建1#主变压器拟选用SZ11- 50000/110GY 型双绕组有载调压变压器，额定容量 50000kVA，电压比 115±8×1.25%/35，接线组别 YN，d11。

由于风力发电机组自身不能调节出力，有可能在电网电压较高时满出力，在电网电压较低时接
近零出力，风电场高压母线的电压偏差幅度会比电网侧更大，若风电场自身无调
压手段，可能会使风电机组母线电压超过±10%范围而停机，或电压过高造成的变
压器过励磁，因此，老青山风电场 110kV 升压站本期新增的 1 台主变压器选用有
载调压变压器。

1.2.2 110kV 配电装置选择：考虑到 GIS 用地面较少，运行稳定性高，抗震性能
好，因此110kV 配电装置选用六氟化硫组合电器（GIS）
1.2.3 35kV 配电装置选择：35kV 配电装置选用户内成套装置 KGN-40.5 高原型铠装固定式开关柜，型式：用于无功补偿回路开合电容电流的断路器须选用 SF6 断路器，其它回路的断路器采用真空断路器。

二、110 kV老青山风电场继电保护配置
2.1 风电场控制、保护、测量和信号：风电场采用全计算机方式进行监视控制。

在各台风力发电机的现场对单机进行监控；在 110kV 升压站的中央控制室对全部
风电机组和电气设备进行集中监控；
2.2 风电场保护配置
2.2.1风力发电机组保护配置: 温度升高保护、过负荷保护、振动超限保护、电网
故障保护和传感器故障信号等,保护装置动作后跳开风力发电机组出口与电网连接
的真空断路器并发信号,风力发电机配有各种检测装置和变送器，可在计算机屏幕
上显示风电机组的实时状态，
2.2.2 35/0.69kV 箱式变压器保护配置:风力发电机的 35/0.69kV 升压变压器高压侧
采用负荷开关+高压熔断器作为主保护。

变压器温度、压力释放、断路器故障等
非电量保护，作用于信号和风力发电机出口断路器的跳闸。

以上保护及现地控制
要求与箱变一体化设计及制造，并外送空接点信号，电压、电流模拟量信号。

2.2.3 风电场风功率预测系统:系统具有 0～48h 短期风电功率预测以及15min～4h 超短期风电功率预测功能。

功率预测符合下列要求：（1）风电场每 15min 自动
向电力系统调度部门滚动上报未来 15min～4h 的风电场发电功率预测曲线，预测
值的时间分辨率为 15min。

（2）风电场每天按照电力系统调度部门规定的时间上
报次日 0～24 时风电场发电功率预测曲线，预测值的时间分辨率为 15min。

2.2.4 110kV 升压站保护配置：110kV 线路保护各配置一套数字式电流差动保护装
置（双光口），经 2M 口传送保护信息；且配置三段式相间距离保护，接地距离
保护和接地方向电流保护作为后备保护，并具有检同期或检无压三相一次自动重
合闸功能。

110kV 母线保护配置一套母线保护装置。

该装置应允许接入元件有不
同的 CT 变比，出口回路可经低电压或复合电压闭锁。

110kV 主变压器保护按主保
护后备保护分开单套配置。

三、110 kV老青山风电场运维对风电机组运行管理的要求
3.1通过中控室的监控计算机，监视风力发电机组的各项参数变化及运行状态，
并按规定填写《风电场运行日志》。

当发现异常变化趋势时，通过监控程序的单
机实时监控模式对该机组进行连续监视，根据实际情况采取相应的处理措施。

遇
到常规故障，应及时通知维护人员，根据当时的气象条件检查处理，并在《风电
场运行日志》上做好相应的故障处理记录；对于非常规故障，应及时通知相关部门，并积极配合处理解决。

3.2风电场应当建立定期巡检制度，运行人员应按要求定期到现场通过目视观察
等直观方法对风力发电机组的运行状况进行检查。

巡检工作主要包括风力发电机
组在运行中有无异常声响、叶片运行的状态、偏航系统动作是否正常、塔架外表
有无油迹污染等。

巡检过程中要根据设备近期的实际情况有针对性地重点检查故
障处理后重新投运的机组，重点检查起停频繁的机组，重点检查负荷重、温度偏
高的机组，重点检查带“病”运行的机组，重点检查新投入运行的机组。

若发现故
障隐患，应及时查明原因，并上报处理，以避免事故发生，减少经济损失。

同时
在《风电场运行日志》上做好相应巡检记录。

应当注意的是，所有外出工作（包
括巡检、起停风力发电机组、故障检查处理等）均需两人或两人以上同行。

结语
综上所述，110kV老青山风电场相关电气一次系统及继电保护设计十分重要，决定着一个全新的风电场是否安全使用和运行，也是对我国新能源发电起着关键
性作用，因此电力企业的相关工作人员要增强对其运行维护，使其运行更加可靠、
稳定，为我国的电力企业的发展做出有益的贡献。

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