![风电场35kV汇集系统接地方式浅析论文_曹振锋[1],侯纪勇[2],孙鸿麟[3]](https://www.lw33.cn/thumb/3780e474203b7196397d38fe.webp)
摘要：本文分析了风电场35kV汇集线路的组成比例，分析了电力电缆运行中的各种故障的概率。依据已有统计资料分析了减少风电场电缆本体部分发生永久故障的可行性。针对电力系统中单相接地故障发生概率较大的特点，详细论述了消弧线圈接地系统和小电阻接地系统在单相接地故障时的原理及保护装置相应的动作，并结合现有运行经验，分析了两种接地方式的优缺点。最后得出风电场35kV汇集系统中性点接地方式采用消弧线圈接地方式更满足以架空线路为主的风电场。
关键词：风电场35kV线路汇集系统；单相接地；消弧线圈接地系统；小电阻接地系统
1 风电场35kV汇集系统组成及线路运行特点分析
1.1 风电场汇集系统的架空线路与电缆线路组成
风电场内风机的分布范围很大，以一个装机容量为50MW的风电场为例，其东西长度约为10km，南北长度为约4km。风电场采用3回集电线路接入110kV汇集升压站，每回集电线路接入11台风力发电机。根据估算，3回架空线路平均长度为12km。架空线路的路径走向尽量靠近风力发电机，其线路距离风力发电机的直线距离一般不超过30米，因此，每台箱变高压侧至35kV架空线路的35kV电力电缆长度小于50米。根据以上数据，风电场35kV汇集系统中电缆线路的长度不到架空线路的5%，如果在特殊的地形或风机布置情况下，该数值会有一定程度的增大。
1.2 电力电缆运行特点及事故分析
论文统计了电力电缆的类型及性能比较，分析了电缆运行的特点，电缆故障率和故障发生的部位，及故障产生的原因，并提出了减少电缆故障发生的对应措施。
从故障原因来看，除建设施工原因外、主绝缘老化、现场安装工艺不当、过负荷是造成电缆设备故障的主要原因。
1.3 风电场电缆本体故障率减小的可行性分析
从已投入运行的电缆线路的运行情况来看，国内电缆运行可靠性与欧美日等发达国家的运行可靠性相比仍有较大差距。因此，在提高电缆线路运行可靠性方面，风电场的运行单位还有很大的提升空间。
2 中性点接地方式的相关规定及特点比较
2.1 关于35kV配电系统中性点接地方式的规定
根据国家电网调[2011]974号《关于印发风电并网运行反事故措施要点的通知》要求：“风电场汇集线系统单相故障应快速切除。汇集线系统应采用经电阻或消弧线圈接地方式，不应采用不接地或经消弧柜接地方式。经电阻接地的汇集线系统发生单相接地故障时，应能通过相应保护快速切除”，采用经电阻接地或消弧线圈接地均可满足风电场并网运行的要求。
2.2 小电阻和谐振接地方式单相接地方式的比较
相对于中性点不接地系统，谐振接地方式和小电阻接地方式均能消除间歇性弧光接地过电压。两者的区别是，对工频过电压水平的限制程度，谐振接地方式能将工频过电压水平限制在3.2p.u以下，小电阻接地方式能将公平过电压限制在2.8p.u。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
小电阻接地系统相比消弧线圈接地系统，其主要优点为工频过电压水平较低及故障选线速度快。对35kV配电系统来说，绝缘水平的较低下降对整个系统投资的影响很小。
因此，从技术角度来说，两种接地方式均可以满足[2011]974号《关于印发风电并网运行反事故措施要点的通知》的要求。
2.3 消弧线圈接地方式的优点及小电流接地选线技术的进步
在单相接地故障时，消弧线圈接地方式产生的感性电流能够补偿容性电流，具有抑制弧光接地过电压，降低故障扩大的概率，基本上能消除TV铁磁谐振等诸多优点，且可以带故障运行，提高了系统的安全性和可靠性，在我国中压配电网中得到了广泛应用，且积累了丰富的运行经验。
接地故障电流中的谐波及有功分量无法补偿，导致接地残流较大，使得电弧有一定的重燃的概率。宽频带接地故障电流补偿技术以及全电流补偿技术可以补偿部分谐波分量及有功分量。
由于消弧线圈接地方式符合中压电网对安全性、可靠性和经济性的要求，具有广阔的发展前景，因此，经过多年的研究，小电流接地选线和过电压的控制均已经比较成熟。在不同的项目中，可以根据实际情况进行选择。
3 风电场35kV汇集系统接地方式的选择
3.1 风电场架空线路部分接地方式选择分析
风电场的35kV汇集系统的构成上看，架空线路是主要部分，而架空线路的瞬时性接地故障发生的概率较大。中性点谐振接地方式能消除架空线路的瞬时性故障，故障发生时，线路的保护不动作，提高了系统供电的可靠性，同时，由于消弧线圈的感性电流抵消了线路的容性电流，降低了故障扩大的概率；而小电阻接地系统不能区分线路发生的是瞬时性故障还是永久性故障，线路保护均动作，降低了系统供电的连续性，且线路容性电路和中性点电阻的入地电流相加，因此，入地电流增大，在特定的情况下会引起故障扩大。
3.2 风电场电缆系统部分接地方式选择分析
风电场35kV汇集系统采用谐振接地方式，不会因为系统发生单相瞬时性接地故障跳闸，将提高整个系统供电的可靠性，由此，提升风电场整体的经济性，同时，减少风电场故障期间对电网的冲击。
4 结论
随着中压配电网的发展及深入研究，消弧线圈接地系统和小电阻接地系统均积累了大量的运行经验。人们对两种接地方式的运行特点掌握的更加全面。
对于既有电缆出线又有架空线的中压配电网，小电阻接地方式无法区分瞬时接地故障和永久性接地故障，对于瞬时接地故障同样启动线路保护，频繁跳闸将严重影响配电网的供电可靠性。风电场的中压汇集系统，由于其架空线路占多数，因此，架空线路部分发生故障的概率较高，且其中瞬时性故障的比例较高，目前小电流接地选线技术实用化程度已经很高，可以满足安全可靠性及技术经济性,故采用消弧线圈接地方式安全可靠性及技术经济更好。
参考文献：
[1]GB/T 50064-2014,交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范，北京:中国计划出版社,2014
[2]陈亮亮,韩源,杨镇澴,马琴. 风电场汇集线系统中性点接地方式的设计及设备选择.西北水电，2015,4:81-84
论文作者:曹振锋[1],侯纪勇[2],孙鸿麟[3]
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/9
标签：故障论文; 系统论文; 方式论文; 过电压论文; 风电场论文; 线路论文; 电阻论文; 《电力设备》2017年第36期论文;