分散式风电场中压系统中性点接地方式研究

韩吉

摘要：在对分散式风电场的中压中性点接地方法进行选取的时候，应该将电网侧中压系统的接地方法及有关一次装置的一次装置的设置及二次保护、定值整定等方面的内容，同时还要对电力网络的分布情况有更多的认识。在电力网络的接入系统的建设过程中，设计单位应该在建设的过程中，对电力网络和中的保护定值展开相应的研究。

关键词：分散式；风电场；研究

引言

《风力发电场设计规范》（GB51096-2015）第714条对风电厂变电所中性点的接地形式做出了有关的规定，其中，在不需在单相接地的情况下工作的情况下，可以通过阻尼器的接地形式来快速消除故障，但是，这一部分只适用于具有提升型变电所的风场，对于其他类型的风场，并没有任何的要求。795条关于集中线的保护设置建议：集中线不接地或经过消弧线圈的集中线，最好安装两级电流保护，并安装一个可选用的小电流接地选线设备；在汇聚线上，在中性点经电阻器的情况下，应分别安装两个三相电流保护器和一个或两个零序电流保护器[1]。

1电网侧中压系统中性点方式

在很长一段时间内，国内6-66kV配电网络大部分都是不接地的。该方法在单相接地情况下，容许短暂的短路工作，从而极大地改善了电网的供电可靠性。但是，由于城市和农村的规模不断增大，电力系统中出现了大量的电缆。由于电网对地容量突然增大，导致了单相接地短路时，由于短路时过大，造成了很难消除的电弧光。在电磁型电压变压器的铁心被饱和的时候，很可能会出现共振过电压，从而造成故障的跳闸。

目前，我国各大电力系统均已广泛应用谐振接的方法。也就是在零位安装消弧线圈。在出现单相接地时，因为消弧线圈所生成的感应电流对故障点的电容电流进行了弥补，所以可以使得故障点上的残流减小，以实现自然熄弧，防止事故扩大，最终消除事故。实践证明，消弧线圈在防止因电磁电压互感器饱和引起的空隙性弧过电压以及降低线路的故障跳闸率、减少人员伤亡以及对装置的破坏方面均有显著的效果。

2分散式风电场中性点接地方式，

以电网侧中压系统10kV~35kV中性点接地方式为依据，对分散式风电场中的中性点接地方法进行了详细的讨论。

2.1风电场内电容电流

在风电场中，集电线路是对风电场内部单相接地故障容量产生影响的最重要的一环，按照不同的种类，集电线路可以被划分成两种，一种是架空型集电线路，另一种是电缆直埋型集电线路，现在这两种种类的集电线路都有比较广泛的使用。

对架空型集电线路，其电容电流可按式（1）估算

式(1)中。L是线的长度；1表示输电电缆上的电容器；其中，u表示线的电压水平，27-3.3表示有和没有接地时的各条线的相应因数。在同一杆双回线上，其容量是单回路的1倍，用公式（2）计算出3-16个线缆的容量。

在（2）等式中，L是线的长度；表示的是线缆的容量，表示的是导线的电压水平；

很显然。在实际应用中，架空式的集电线比直接埋设的集电线要小得多。通常情况下，如果一个50。MW的风电场使用的是架空型集电线路，那么它的总长度大约在20。km~25。km之间。如果使用的是直埋电缆型集电线路，它的总长度大约在25。km~30。km之间。如果集电线路使用35kV电压等级，那么，它所相应的容量大约为23。A~29。A。（架空集电线路通常是安装地线，系数是3.3）。在实际应用中，当使用了一种直接埋入式的线缆时，其相应的电容器容量为87.5A-105。A所引起的分布式风电场的容量增量是其并网模式中最重要的一个。将风电并网后，风电机组的容量增大较小。对接入的原操作模式进行的修改就会更少[2]。

对于上面提到的问题。在此基础上，对风电机组的收集电路进行了优化，并对其进行了优化。为了降低电容电流，在相同的情况下，风电场中的集电网可以首先采用架空式的集电网。

2.2电网侧中性点为谐振接地方式

(1)在风场的中压站，中压站为非接地型，网边为消弧线圈，而网边为非接地型，（在风场上，有没有安装母线，要看风场上的集电线的数量，如果只有一条集电线，那么就不用安装母线了，也就不用安装了）将风电机组的接入回路视为一个电力分配回路，通过对其进行改进，使得其可以达到风电机组的容量增加的需求。当电网出现了单相接地时。用消弧绕组对其进行了整体的校正。排除暂时的单相接地，执行一个稳定的长时间的线路选择（中间的并联选线）。通过对各继电器的保护，实现了对各继电器的有效控制，确保了系统的安全性和可靠性。这种方法对电网侧原来系统供电的稳定性没有任何影响。当风电场的外面出现了单相接地故障，它不会对风电场的正常运转造成任何影响。这种方法可以最大限度地节约风电场的投入，建议使用。

(2)风电场中压系统中性点采用谐振接地方式

在此基础上，提出了一种新的电力系统故障诊断方法。使用这种方法的条件是，在风电场内产生的电容电流增量与电网侧的电容电流相结合后，电网侧的消弧线圈的容量不能达到需求，并且因为种种因素，电网侧的消弧线圈系统不能进行改进。这种方法就必须精确地计算出风电场内的电容电流，并据此来确定所需的风电场侧所需部署的消弧线圈的容量。当系统出现单相接地时，采用定值的方式对风电机组进行消弧，对网边的消弧进行调节，并通过网边的消弧线圈进行故障选线。这种方法不会对电网侧原来系统供电的稳定性产生任何影响，如果在风电场的外面，出现了单相接地的问题，也不会对风电场的正常运营造成任何的干扰。但是，如果在风电场的里面，出现了单相永久接地的问题，那么就会有一个很大的问题，那就是在这种情况下，将会有一个很大的问题。所以可以使用这样的方法。

2.3电网侧中性点为中性点低电阻接地

如果电网一侧的中性点是一种低电阻的接地方法，可以按照风电场的中性点采取不接地的方法，中性点采取的是不接地的方法，中性点采取的是谐振的方法，而中性点则是采取了这三种方法。

2.4电网侧中性点为中性点不接地

当电网的中间点是不接地的时候，如果在风电机组内部生成的容量与电网的容量相结合后，其总量小于10A，那么，风电机组可以采取中性点不接地的方法：如果其总量大于10A，那么，风电机组应该在电网的范围之内，采取中性点的共振接地方法或者是中性点低阻接地方法，同时对风电机组的容量进行综合的考量，风电机组将会采取中性点不接地方法[3]。

3保护定值整定优化

考虑到在短路情况下，通过并联电阻器的短时间内增大零序电压来实现短路选线，从而提高了短路保护的可靠性。在小电压降下的零序电流保护中，也使用相同的原则。下面的研究都是基于这个假设而展开的。如果遇到的是有较大差异的变压器，在选择线路时要分别进行具体的分析。

结语

在此基础上，提出了一种新的中性点法。对分散式风电场的中性点接地方式的选择展开了详尽的研究，提出了在在各种电网侧中性点方式的情况下，对分散式风电场的中性点接地方式的选择，并对各种方案展开了详尽的利弊对比，提出了一些建议。

参考文献

[1]张彦昌,周才洋,石巍,佘超,袁晨,张丽华,胡凌波.分散式风电场中压系统中性点接地方式研究[J].中国勘察设计,2022(S2):62-66.

[2]王培鹏.分散式风电场和柔性负荷匹配特性及容量规划研究[D].哈尔滨工业大学,2021.

[3]邢作霞,颜宁,肖婉秋,厉伟.分散式风电场不同时间等级的多目标无功优化控制[J].电机与控制学报,2019,20(11):46-52.

作者简介：韩吉  男   1993年05月   黑龙江省五常市    汉    本科    研究方向：风力发电  华润电力风能（建平）有限公司       122000