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SI-FDZ 風電場限流消諧綜合治理裝置

SI-FDZ 風電場限流消諧綜合治理裝置

  產品概述:
  我國風電場內輸電線路多為35 kV架空線路,設計上均采用中性點不直接接地的運行方式,此類系統發生單相接地后,流過故障點的電流是不大的對地電容電流,故障相對地電壓降低,非故障兩相的相電壓升高,線電壓依然對稱,因此允許系統繼續運行1h~2h以查明故障。但風電場在實際運行中,由于風電場運行環境的特殊性,電氣設計上應重視單相接地給系統造成的危害。
  風電場系統故障多為單相接地故障,當35 kV線路發生單相接地時,必將造成PT高壓保險熔斷,外殼開裂,箱式變壓器肘型避雷器燒壞,跌落保險熔斷,全場停機。風電場35kV電力電纜及架空線路數量的增多,接地電流增大,此時電弧就很難自行熄滅(故障桿塔有灼黑痕跡、縱向裂縫情況),但這種電弧又不足以形成穩定的燃燒電弧,而是時燃時滅的間歇性電弧,引起系統狀態瞬間改變,導致了電網中電感電容回路的電磁振蕩(即諧振),造成弧光接地過電壓,其值可達2.5~3.5倍相電壓終造成以上設備的損壞。
  風電場多數采用電磁式電壓互感器,為了測量三相對地電壓和監視對地絕緣,PT的中性點直接接地。由于PT低壓側負載很小,接近于空載狀態,從高壓側對地看入的等效勵磁感抗很大,當系統中出現某些擾動, PT的等效勵磁感杭將與系統對地等效電容構成特殊的諧振回路,激發起各種諧波的鐵磁諧振過電壓,引起PT飽和,由于PT熔斷器不能有效熔斷數百至數千毫安的飽和勵磁電流,最終導致PT燒損,PT柜、避雷器爆炸,母線短路、沖擊主變、威脅工作人員人身安全等事故。對電網的安全運行構成了很大的威脅,并嚴重影響了供電的可靠性。在中性點非有效接地系統中,PT鐵磁諧振過電壓是出現最頻繁、造成事故很多的一種內部過電壓。
  綜上所述,風電場內輸電線路雖然與常規電力系統一樣,發生的多數都是單相接地故障,但由于其機組數量多(接線方式均為一機一變),35 kV電力電纜、架空線路形成的電容電流值較大,這種情況下的單相接地故障就容易引發PT諧振現象,因此風電場的設計就須針對這個問題加以改進。
  解決方案:
  針對風電場匯集線系統,我公司研發生產的SI-FDZ風電場限流消諧綜合治理裝置,通過改善PT的伏安特性和加裝HDXL一次限流消諧器接地的方式有效解決了PT諧振給系統造成的危害。HDXL一次限流消諧器采用具有限流特性,在正常工作狀態下呈現低阻狀態,當PT發生諧振時鐵芯飽和,一次繞組激磁電流增加流過一次限流消諧器,其電阻率迅速增加至極限值(可增大3~7個數量級),發生半導體和絕緣體的相互轉變,能夠很好地發揮出阻尼作用,而且諧振能量越大,消諧時間越短。
  該裝置已向國家知識產權局申請專利,專利號為裝置特點:
  風電場限流消諧綜合治理裝置,采用我公司研發的風電專用電壓互感器,通過改善其伏安特性,提高其抗飽和倍數,目前已將抗飽和倍數從普通互感器的1.7~1.8倍提高到2.2~3.5倍。爬電距離從普通互感器的700mm提高到1200mm。在取代常規PT柜的同時,提高的PT的各項性能,增強了運行的穩定性。
  風電場限流消諧綜合治理裝置內加裝我公司研發的HD-GDY專用過電壓吸收裝置,其通流量達到3200A/2mS,能夠吸收大能量的系統過電壓,消除系統過電壓保護死區,優化系統過電壓。
  一次限流消諧器串聯安裝在PT中性點與地之間。正常運行狀態下電阻為40kΩ,而PT一次繞組的阻抗則為兆歐級,因此不會對PT的各項性能產生影響,同時也未明顯改變系統的各項參數。
  一次限流消諧器能夠實現連續快速消諧,基波諧振的消諧時間約為1.56s,分頻諧振的消諧時間約為2.1s左右,對于電氣設備絕緣極為有利。
  在3.5倍工頻過電壓作用下,一次限流消諧器能夠將PT激磁電流限制在了100mA以下,不會導致因PT一次熔斷器熔斷后不能熄弧引發的母線短路事故。
  一次原理圖:
  該裝置分為固定式和手車式,一次原理接線如圖1所示。該圖可作為本裝置的圖標,表示在電氣一次系統接線圖中。


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