QSA 125A隔離開(kāi)關(guān)便宜

近年來(lái)，我國(guó)風(fēng)電得到了跨越式發(fā)展，截至2011年底我國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)容量過(guò)4500萬(wàn)kW，已經(jīng)躍居世界位。隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的迅速增加，風(fēng)電接入電網(wǎng)后帶來(lái)的運(yùn)行安全問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視，其中嚴(yán)重的是風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)問(wèn)題。目前研究的重點(diǎn)主要集中于由于電網(wǎng)故障造成風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)，對(duì)由變壓器投切引起的暫態(tài)擾動(dòng)引發(fā)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)的研究較少。

　　文章從一次變壓器空投造成風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)的實(shí)例出發(fā)開(kāi)展研究，分析變壓器空投產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的影響。變壓器在空載投入電網(wǎng)時(shí)，由于變壓器鐵芯磁通的飽和及鐵芯材料的非線性特征，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的勵(lì)磁電流B7，稱為勵(lì)磁涌流840.變壓器空沖時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流會(huì)引起系統(tǒng)無(wú)功變化、電壓波動(dòng)，有可能使風(fēng)機(jī)因低壓保護(hù)動(dòng)作脫網(wǎng)。同時(shí)，由于三相電壓之間有120°相位差，因而三相勵(lì)磁電流存在不平衡，會(huì)引起電壓不平衡、電流不平衡等現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)可能因電壓、電流不平衡保護(hù)動(dòng)作脫網(wǎng)。

　　1脫網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)概況及事件概述脫網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)所在的電網(wǎng)接線如所示，風(fēng)電場(chǎng)A、B、C、D四個(gè)風(fēng)電場(chǎng)都由開(kāi)閉站E所管轄，經(jīng)過(guò)開(kāi)閉站E和匯集站F之間的線路（EF線）送入?yún)R集站F，然后接入系統(tǒng)。開(kāi)閉站E所轄地區(qū)四個(gè)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量489MW，其中恒定異步風(fēng)機(jī)156MW，直驅(qū)或雙饋風(fēng)機(jī)333MW.接入系統(tǒng)線路較長(zhǎng)，EF線大潮流500MW.短路容量較小，開(kāi)閉站E單相短路電流約為2.三相短路電流約為3.2kA.脫網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)接線示意圖開(kāi)閉站E至風(fēng)電場(chǎng)A的架空線路為22. 1km，開(kāi)閉站E至風(fēng)電場(chǎng)D的線路長(zhǎng)度為79km，開(kāi)閉站E至匯集站F的線路長(zhǎng)度為84.閉站E至風(fēng)電場(chǎng)B的架空線路長(zhǎng)度為21.7km.上述各站的短路容量見(jiàn)表1.表1脫網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)各變電站短路容量廠站短路電流/kA短路容量/MVA開(kāi)閉站E匯集站F壓器，裝有100臺(tái)1.5MW的雙饋風(fēng)機(jī)，空投前風(fēng)電出力約10MW.壓器，風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量為147MW.變壓器空投前，風(fēng)電場(chǎng)A兩臺(tái)主變正常并網(wǎng)運(yùn)f丁，風(fēng)電出力約10MW.風(fēng)電場(chǎng)B未并網(wǎng)運(yùn)行，在對(duì)風(fēng)電場(chǎng)B主變進(jìn)行充電時(shí)，造成了風(fēng)電場(chǎng)A脫網(wǎng)。

　　2風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事件現(xiàn)象分析2.1系統(tǒng)電壓波動(dòng)分析通過(guò)線路空投風(fēng)電場(chǎng)B升壓站主變，合閘后，引起系統(tǒng)電壓有一定程度下降。三相電壓的變化趨勢(shì)基本一致，但幅值略有區(qū)別，三相電壓達(dá)到低值的時(shí)刻也不相同。

　　脫網(wǎng)的風(fēng)電場(chǎng)A與空投變壓器所在的風(fēng)電場(chǎng)B 220kV母線電壓變化趨勢(shì)基本一致。由于A站電壓初始值比B略低，因此低電壓比B站也略低。風(fēng)電場(chǎng)A220kV母線三相電壓低分幅大的C相跌落至變壓器空投前的87.3%.對(duì)比風(fēng)電場(chǎng)A、風(fēng)電場(chǎng)D以及匯集站F220kV母線A相電壓的PMU錄波結(jié)果，可見(jiàn)三個(gè)站母線電壓在空投前后的變化趨勢(shì)基本一致，電壓跌落幅度略有區(qū)別。在空投時(shí)刻，風(fēng)電場(chǎng)A的電壓跌落幅度較風(fēng)電場(chǎng)D略大，匯集站F電壓跌落巾雖度小。

由分析可知，距離系統(tǒng)沖擊點(diǎn)電氣距離越近、短路容量越小的風(fēng)電場(chǎng)，感受到的沖擊越大。2.2電壓、電流不平衡度分析A、B站各相電壓均表現(xiàn)出一定不平衡。根15543―2008電能質(zhì)量三相電壓不平衡的規(guī)定，電壓不平衡度指電力系統(tǒng)中三相電壓不平衡的程度，用電壓負(fù)序基波分量或零序基波分量與正序基波分量的方均根值百分比表示。

　　用以下公式計(jì)算電壓不平衡度：其中，U2序電壓計(jì)算的電壓不平衡度，U2為負(fù)序電壓，R為正序電壓。

　　由公式（1）計(jì)算的風(fēng)電場(chǎng)A電壓不平衡度曲線如所示?？胀肚?，風(fēng)電場(chǎng)A220kV母線電壓不平衡度約為0.1%左右，空投期間，電壓不平衡度明顯增大，值大值達(dá)到2.27%，高于風(fēng)電場(chǎng)A機(jī)組電壓不平衡保護(hù)定值（2%）。部分高于2%的點(diǎn)，持續(xù)時(shí)間達(dá)到330ms，達(dá)到了延時(shí)100ms保護(hù)動(dòng)作的要求。

　　風(fēng)電場(chǎng)A220kV母線電壓不平衡度曲線。50.00.50正常方式時(shí)，三相電流基本穩(wěn)定，空投變壓器時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)A送出線三相電流波動(dòng)增加，三相電流不平衡較為嚴(yán)重。根據(jù)GB/T15543―2008電能質(zhì)量三相電壓不平衡的規(guī)定，電流不平衡度用電流負(fù)序基波分量或零序基波分量與正序基波分量的方均根值百分比表示。用以下公式計(jì)算電流不平衡度：其中，表示由電流的負(fù)序分量計(jì)算的電流不平衡度，4為電流的負(fù)序分量，1l為電流的正序分量。

　　根據(jù)上述公式計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)A送出線電流不平衡度，結(jié)果如所示。由可知，變壓器空投時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)A電流不平衡度從接近于零迅速增加，高到326. 62%，電流不平衡度在10%以上的長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間達(dá)650ms.A風(fēng)電機(jī)組電流不平衡保護(hù)定值為10%，延時(shí)100ms動(dòng)作。據(jù)220kV和35kV側(cè)數(shù)據(jù)估計(jì)，風(fēng)機(jī)的電流不平衡都已達(dá)到動(dòng)作定值。

　　風(fēng)電場(chǎng)A送出線電流不平衡度曲線2.3有功功率與無(wú)功功率分析2.3.1空投變壓器所在風(fēng)電場(chǎng)有功與無(wú)功當(dāng)B站變壓器空投時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)B送出線有功功率、無(wú)功功率均有不同程度波動(dòng)。有功功率在出現(xiàn)個(gè)較大沖擊之后迅速衰減為0.由于變壓器需吸收無(wú)功功率構(gòu)建磁場(chǎng)，因此變壓器空投時(shí)變壓器通過(guò)送出線從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率幅值較大，且衰減較慢。在合閘瞬間，送出線通過(guò)的無(wú)功功率出現(xiàn)階躍沖擊，從系統(tǒng)吸收的無(wú)功功率大為75Mvar，可見(jiàn)變壓器空投時(shí)需要的無(wú)功功率較大，會(huì)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其他風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)生較大沖擊。

　　2.3.2脫網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)有功與無(wú)功變壓器空投前，風(fēng)電場(chǎng)A向系統(tǒng)送出有功功率10.5MW，空投開(kāi)始后，由于電壓降低以及電壓、電流不平衡等原因，有功功率迅速降低，在空投1.2s后有功功率降為0MW左右，估計(jì)此時(shí)已有少數(shù)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)。之后90ms內(nèi)，有功功率試圖恢復(fù)到8.5MW左右，而后再次迅速降低，并出現(xiàn)劇烈的振蕩波動(dòng)。

　　空沖前風(fēng)電場(chǎng)A送出線送出無(wú)功-6Mvar，空投時(shí)，由于該風(fēng)電場(chǎng)SVC裝置TCR支路輸出調(diào)節(jié)至0，變壓器向系統(tǒng)送出無(wú)功逐漸變?yōu)?2.5Mvar左右，而后變壓器向系統(tǒng)送出無(wú)功振蕩增加，大增至-85.5Mvar. 2.3.3脫網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)行的影響風(fēng)電場(chǎng)A―套TCR型SVC投入運(yùn)行，感性TCR支路容量為32. 3次容性支路容量為21.6Mvar，5次容性支路容量為24Mvar.變壓器空投前，SVC從系統(tǒng)吸收21.5Mvar無(wú)功，空投開(kāi)始后220kV母線電壓迅速降低至0.95pu左右，經(jīng)過(guò)0.6s，SVC調(diào)整其無(wú)功輸出至0Mvar，使得220kV母線電壓略微上升。但空投1.2s后有風(fēng)機(jī)可能因電壓不平衡或電流不平衡而發(fā)生脫網(wǎng)，所以220kV母線電壓繼續(xù)降低，220kV母線電壓和SVC無(wú)功輸出出現(xiàn)振蕩。約3. 5s后，SVC持續(xù)吸收15Mvar左右無(wú)功，使得35kV側(cè)電壓進(jìn)一步降低。距離空投發(fā)生7.5s時(shí)，SVC裝置退出運(yùn)行，系統(tǒng)電壓逐漸恢復(fù)。