SI-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，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SI-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（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。
　
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。