海上风电场联合送出优化方案研究

  [目的]  结合我国广东地区海上风电场布置及典型送出方案,对两个300 MW风电场联合送出的方案进行了探讨。  [方法]  在电气主接线、海缆选型、可靠性分析、海缆敷设与供货、可比投资等方面进行了分析比较。  [结果]  最终得出联合风场送出的优化方案,即设2座220 kV海上升压站＋1座陆上集控中心,其中1座升压站通过1回3×1 000 mm2海缆接至另1座升压站GIS,汇流后再通过2回3×1 000 mm2海缆一并送出至陆上集控中心。  [结论]  联合送出的优化方案可大大节省投资并减少用海面积,可为后续海上风电场电气设计提供参考。     

一种海上风电继电保护配置优化方案研究

  [目的]  为了提升海上风电场利用效能和节省投资成本,需要对海上风电场电气主设备的继电保护进行合理配置以及优化动作时限。  [方法]  取消220 kV海缆出线侧的断路器,连接海上升压站母线两侧的220 kV海缆纳入海缆“T”接线路的三端分相电流差动全线速动保护范围。同时,将35 kV站用变和35 kV接地变合并,采用简易35 kV母线保护,配置主变低压侧与35 kV进线开关之间电缆的零序CT等措施。  [结果]  因此,节省了1台220 kV断路器及2套220 kV母差保护投资。同时,节省了约70 m2的海上升压站空间和相应投资成本,提高了保护配置的灵敏性和可靠性。  [结论]  海上风电继电保护配置优化方案经济合理,有望应用于工程实践中。     

220kV海上风电场混合输电线路工频过电压研究

工频过电压是影响220kV海上风电场混合海缆输电线路安全的重要因素。以我国东部某典型的220kV近海风电场输电系统为例,基于ATP-EMTP对海上风电场系统及其送出的混合海缆输电线路进行建模,对混合线路的空载长线电容效应工频过电压进行了理论分析,分别仿真计算了不同海缆类型、海缆长度、海缆架空线比例下空载容升及单相接地三相断开的工频过电压。结果表明,同等截面下,三芯海缆时工频过电压整体较单芯海缆严重;随着海缆占比增大,混合海缆输电线路由于容升效应导致的工频过电压先增大后减小;对于装机容量为200MW的海上风电场,当海缆长度超过27km时,工频过电压将超过规定的1.3p.u.。     

计及接地变压器在风电场集电线路的零序电流保护研究

为解决双馈风电场集电线路发生单相接地故障时,零序电流保护灵敏度较低的问题,提出计及接地变压器的零序电流保护原理。以新疆某地区风电场为例,分析其集电线路在接入接地变压器前后的零序电流变化及故障特征;同时对零序电流保护在风电系统集电线路的应用展开分析。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建风电场模型,对过渡电阻、接地变压器经消弧线圈和电阻接地对零序保护动作的影响进行验证。仿真结果表明:接地变压器接入后,零序电流保护可快速有效地切除线路单相接地故障;过渡电阻接入的影响相对较小;接地变压器经电阻接地可以快速准确地切除线路故障,有效提高了继电保护的可靠性。     

海上风电场的火灾防护方案设计

文章围绕海上风电场的海上风电机组、海上升压站和陆上集控中心建立对应的火灾防护方案。其中每台海上风电机组、海上升压站及陆上集控中心各设置独立的火灾报警系统,主要采用吸气式感烟探测器和点型复合式感烟感温探测器进行二级报警的确认。同时,海上风电机组、海上升压站和陆上集控中心的消防灭火系统分别为:高压CO2灭火系统、细水雾灭火系统和水喷淋灭火系统。最后,结合某一工程案例,对某一海上风电场的火灾防护方案进行具体设计。     

广东省首座海上风电海上升压站吊装成功

<正>2019年3月6日,由中国能建广东院EPC总承包建设的广东粤电湛江外罗海上风电项目海上升压站上部组块顺利完成海上吊装作业,标志着广东省首座海上风电海上升压站吊装成功。外罗海上升压站是海上风电场的电能汇集中心,相当于整个风电场的"心脏"。海上升压站采用整体式布置,总重约2700吨,内部安装电气、消防、暖通及内装等100余项专业设备。将风力发电机发出的电能汇集到外罗海上升压站升压,而后通过220kV送出海底电缆接入外罗陆上集控中心,再转架空线接入电网,输送至千家万户。     

基于阻抗模型故障特征匹配技术的 配电网单相接地故障测距研究

单相接地故障是配电网最常发生的故障,准确而快速地确定配电网单相接地故障位置对排除系统故障,减少事故损失具有非常重要的作用。针对当前配电网单相接地故障精确定位问题,通过采用网络故障时测量点处的电压预存信息,同时利用故障中馈线出口处测得的零序电压和零序电流信号,提出了一种采用差分进化算法的基于阻抗模型故障特征匹配的配电网单相接地故障测距的新方法。该方法基于系统阻抗模型定义了系统故障特征适应度指标,利用枚举法确定故障分支线路,并采用差分进化算法精确定位故障位置。中石化西北油田艾丁变10 kV线路配电网仿真结果表明了所提出的配电网单相接地故障测距方法的有效性     

智慧型海上风电场一体化监控系统方案设计

  [目的]  针对海上风电场的运行管理情况,整合了海上风电机组、海上升压站、陆上集控中心的监控系统,提出了全面的智慧型海上风电场一体化监控系统方案。  [方法]  方案分析了其体系架构、功能要求、数据处理以及安全分区,以实现风电场海上升压站无人值守,陆上集控中心少人运行的运营模式。方案有效地整合了风机监控、升压站监控、视频及环境监控、风电功率预测、海缆故障监测、设备状态监测等多个子系统。  [结果]  对海上风电场内各主要电气设备提供了完善的监控功能,可实现运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理、辅助功能这五大应用。  [结论]  方案可有效降低风电场运营成本,达到技术先进、功能完备、性能可靠、经济合理的智能化运营要求。     

基于高低频段零序电流与母线零序电压导数的相关分析故障选线

针对谐振接地系统发生单相接地故障后的选线准确度问题,尤其是故障发生在相电压过零点及最大值附近时灵敏度欠缺的问题,首先分析零序网络故障暂态电流的特性,探讨健全线路与故障线路的阻抗特性,然后将零序电流和电压导数的相关系数作为判据,充分地利用了馈线暂态零序电流中的衰减直流分量、工频分量和高频分量,提出一种高、低频段下的相关分析故障选线方法,最后从故障合闸角、过渡电阻两方面仿真验证了所提方法的有效性。     

珠海桂山海上风电场示范项目

<正>工程概况:本项目场址位于珠江河口的伶仃洋水域,处于珠海市万山区青洲、三角岛、大碌岛、细碌岛、大头洲岛与赤滩岛之间的海域。本风电场工程总装机容量为198 MW(66台×3MW风力发电机组)、110 kV升压站(三角岛)、陆上集控中心、8条35 kV集电海缆、2条110 kV主海缆、3条35 kV联岛海缆,每年可为电网提供清洁电能49591.5万kWh,每年可以减少CO_2排放量约为32.57万t、烟尘10.92t、SO_270.02t、NO_x75.21t,灰渣1.07万t。     

110 kV线路接地故障与终端站保护配合案例分析

针对110 kV中性点直接接地系统中,主网终端且带地区电源的变电站在始端送电线路发生单相接地故障时,线路接地保护与终端变电站内相关保护的配合、整定问题,以华北电网发生的一起110 kV线路单相接地故障为例,阐述了线路接地保护及终端带地区电源变电站主变压器零序电压保护的动作过程,分析了导致零序电压保护动作与变电站全站停电的原因、110 kV主变零序电压保护的配置和110 kV线路接地保护、地区电源联络线保护、重合闸与备用电源自投装置等配合问题,并对保护配置和整定提出了改进建议。     

一起220kV变压器差动保护动作行为分析

针对一起220kV变压器发生接地故障情况进行了介绍及诊断,分析了变压器差动保护动作特性和故障情况下正序、负序、零序电流情况,分析结果与保护动作报告完全吻合。指出在电动机负荷距离故障点较近时故障后会向故障点返送电流。同时由于△绕组的存在,在单相接地时,装置采集电流中的正序和零序并不相等。     

适用于同杆并架双回线路的零序距离保护研究

利用不同线路发生单相接地短路时,故障线路与非故障线路零序电流相位差值和故障位置的数学关系作为识别依据,提出适用于平行双回线路的零序距离保护新判据。新方法具有受两侧电源角度及受负荷、系统运行方式影响小的特点。大量ATP仿真试验证明,新方法对于双回线出现的单相接地故障具有足够的灵敏度。     

中性点不接地系统两点异地接地及故障点位置判别

分析了单电源中性点不直接接地系统输电线路两点异地发生接地故障时相间阻抗元件及接地阻抗元件,在保护首端测不到零序电流时测量阻抗不能正确反映短路点到保护安装处的距离.为确保供电可靠性,提出了断开一回故障线路的选择方法及确定故障点位置的判据.     

300 MW海上风电场电气主接线设计

结合我国海上风电场项目的典型条件,对一个装机容量为300 MW,通过交流220 kV线路接入电网的海上风电场的电气主接线方案进行了探讨,提出了海上升压站和高压海底电缆的电压选择方案,集电线路的拓扑布局和集电开关配置方案,主变压器的台数、容量和型式选择方案以及无功补偿的配置方案。对海上风电场电气设计的主要问题提出了建议,为海上风电场电气设计提供了参考。     

东海大桥100MW海上风电场电气系统的设计

海上风电场的电力输送技术难度大、成本高,建设成本取决于系统的容量、输电的方式和距离等因素。介绍了东海大桥海上风电场的入网方式、集电线路布局、海底电缆选择、海缆敷设方式以及海缆的运行监测系统。通过场内电气系统多种设计方案的分析与比较,集电线路采用普通链形连接,将34台风机箱变分成4组,按每组8台或9台风机箱变组合成一个联合单元,联合单元内风机之间以及联合单元首端风机,采用35kV海底光电复合电缆连接,4回主海缆回路则通过非开挖顶管技术穿越芦潮港海堤接入陆上110kV升压变电站。该方案经济性好,投资成本低。     

基于开关控制的风电场集电线路复合中性点接地方式研究

针对风电场集电线电缆线路传统中性点接地方式可能存在过电压水平较高、难以识别瞬时/永久性接地故障的问题,提出基于开关控制的风电场集电线路复合中性点接地方式。首先分析风电场集电线路传统中性点接地方式对过电压水平及零序电流保护的影响;然后在考虑暂态/弧光过电压水平的基础上,利用消弧线圈并联不同阻值电阻,建立基于开关控制的复合中性点接地方式,最后对其过电压水平及在零序电流保护性能方面进行仿真验证。结果表明:该方式在满足暂态/弧光过电压水平的基础上,解决了传统中性点接地方式在风电场集电线电缆线路发生瞬时/永久性接地故障时保护难以识别的问题,其对应的零序电流保护能够可靠动作。     

大型海上风电项目中的集电海缆研究

    目的   从2017年开始广东省海上风电进入了高速发展的时期,随着近海浅水区风电场开发的趋于饱和,近海深水区大型海上风电场的建设即将开始。在整个海上风电的设计过程中集电海缆是极为重要的一环,连接风机与升压站的集电线路通过合理的设计可以有效降低电能损耗,减少项目初始投资,提高运行的可靠性。针对海上风电从常规化向大型化的转变,集电海缆的设计亦需要同步做出调整。    方法   基于此,通过技术经济分析,论述了在大型海上风电项目中采用66 kV集电海缆的可能性。    结果   经过对比分析当风机容量达到10 MW及以上,风电场整体装机容量达到1 000 MW时,66 kV集电系统的技术、经济效果明显好于目前采用的35 kV系统。    结论   虽然目前国内海上风电领域暂无66 kV集电海缆投运的实际案例,但随着海上风电开发容量的不断增加,中国海上风电的集电系统势必会像英国、德国一样,向着更高电压等级的方向迈进。     

计及逆变型分布式电源的有源配电网单相接地故障分析

风电、光伏等可再生能源以逆变型分布式电源(IIDG)形式并网后,使配电网成为有源配电网,其接地故障分布特点与传统配电网不同。文章通过分析恒功率控制型和低电压穿越控制型IIDG故障电流特性,建立其故障等值模型,然后,针对不接地系统建立计及IIDG的单相接地故障分析模型,分析并网变压器中性点不同接地方式和IIDG的接入位置下,故障点电流以及IIDG至故障点间线路零序电流特征分布,最后,通过PSCAD/EMTDC建立含IIDG接入的配电网故障仿真模型,验证了单相接地故障建模及分析方法的有效性。     

风电场接地变及其中性点接地电阻的 改进方案分析

结合某风电场,分析了当集电线路发生单相接地故障时的零序网络及其电容电流的计算方法,且当接地变及其接地电阻选取不合理时,将造成集电线路零序保护无法同时满足保护选择性与灵敏性的问题,并对设备和电网安全稳定造成威胁。综合经济性和可靠性要求,提出了交换两期工程接地变及调整中性点接地电阻达到继电保护整定要求。风电场的安全稳定运行证明该方案可行。