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HD-FDZ 风电场限流消谐综合治理装置
 
产品概述:
我国风电场内输电线路多为35 kV架空线路,设计上均采用中性点不直接接地的运行方式,此类系统发生单相接地后,流过故障点的电流是不大的对地电容电流,故障相对地电压降低,非故障两相的相电压升高,线电压依然对称,因此允许系统继续运行1h~2h以查明故障。但风电场在实际运行中,由于风电场运行环境的特殊性,电气设计上应重视单相接地给系统造成的危害。
风电场系统故障多为单相接地故障,当35 kV线路发生单相接地时,必将造成PT高压保险熔断,外壳开裂,箱式变压器肘型避雷器烧坏,跌落保险熔断,全场停机。风电场35kV电力电缆及架空线路数量的增多,接地电流增大,此时电弧就很难自行熄灭(故障杆塔有灼黑痕迹、纵向裂缝情况),但这种电弧又不足以形成稳定的燃烧电弧,而是时燃时灭的间歇性电弧,引起系统状态瞬间改变,导致了电网中电感电容回路的电磁振荡(即谐振),造成弧光接地过电压,其值可达2.5~3.5倍相电压最终造成以上设备的损坏。
    风电场多数采用电磁式电压互感器,为了测量三相对地电压和监视对地绝缘,PT的中性点直接接地。由于PT低压侧负载很小,接近于空载状态,从高压侧对地看入的等效励磁感抗很大,当系统中出现某些扰动, PT的等效励磁感杭将与系统对地等效电容构成特殊的谐振回路,激发起各种谐波的铁磁谐振过电压,引起PT饱和,由于PT熔断器不能有效熔断数百至数千毫安的饱和励磁电流,最终导致PT烧损,PT柜、避雷器爆炸,母线短路、冲击主变、威胁工作人员人身安全等事故。对电网的安全运行构成了很大的威胁,并严重影响了供电的可靠性。在中性点非有效接地系统中,PT铁磁谐振过电压是出现最频繁、造成事故很多的一种内部过电压。
     综上所述,风电场内输电线路虽然与常规电力系统一样,发生的多数都是单相接地故障,但由于其机组数量多(接线方式均为一机一变),35 kV电力电缆、架空线路形成的电容电流值较大,这种情况下的单相接地故障就容易引发PT谐振现象,因此风电场的设计就须针对这个问题加以改进。
解决方案:
    针对风电场汇集线系统,我公司研发生产的HD-FDZ风电场限流消谐综合治理装置,通过改善PT的伏安特性和加装HDXL一次限流消谐器接地的方式有效解决了PT谐振给系统造成的危害。HDXL一次限流消谐器采用具有限流特性,在正常工作状态下呈现低阻状态,当PT发生谐振时铁芯饱和,一次绕组激磁电流增加流过一次限流消谐器,其电阻率迅速增加至极限值(可增大3~7个数量级),发生半导体和绝缘体的相互转变,能够很好地发挥出阻尼作用,而且谐振能量越大,消谐时间越短。
    该装置已向国家知识产权局申请专利,专利号为201120108781.8
装置特点:
u        HD-FDZ风电场限流消谐综合治理装置,采用我公司研发的风电专用电压互感器,通过改善其伏安特性,提高其抗饱和倍数,目前已将抗饱和倍数从普通互感器的1.7~1.8倍提高到2.2~3.5倍。爬电距离从普通互感器的700mm提高到1200mm。在取代常规PT柜的同时,提高的PT的各项性能,增强了运行的稳定性。
u       HD-FDZ风电场限流消谐综合治理装置内加装我公司研发的HD-GDY专用过电压吸收装置,其通流量达到3200A/2mS,能够吸收大能量的系统过电压,消除系统过电压保护死区,优化系统过电压。
u       HDXL一次限流消谐器串联安装在PT中性点与地之间。正常运行状态下电阻为40kΩ,而PT一次绕组的阻抗则为兆欧级,因此不会对PT的各项性能产生影响,同时也未明显改变系统的各项参数。
u        一次限流消谐器能够实现连续快速消谐,基波谐振的消谐时间约为1.56s,分频谐振的消谐时间约为2.1s左右,对于电气设备绝缘极为有利。
u       在3.5倍工频过电压作用下,一次限流消谐器能够将PT激磁电流限制在了100mA以下,不会导致因PT一次熔断器熔断后不能熄弧引发的母线短路事故。
一次原理图:
该装置分为固定式和手车式,一次原理接线如图1所示。该图可作为本装置的图标,表示在电气一次系统接线图中。
 
 
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