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科普丨什么是风电场二次电气系统设计?

日期:2025-10-22    来源:能课堂

国际风力发电网

2025
10/22
09:30
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关键词: 二次电气系统 风电场 风力发电

先厘清界限:一次负责“送电”,二次负责“说话”

如果把风机、箱变、升压站比作肌肉,二次系统就是神经——电压有多高、频率是否跑偏、哪条线路突然跳闸,全靠二次回路把“现场感觉”翻译成“数字语言”,送到控制室,再把指令变回“跳闸”“启机”的电气脉冲。二次系统只占风电场总投资的3%–4%,却决定了99%的运行可靠性。


电流电压的“测量链”:互感器与精度等级

每回35kV集电线路出口,都有一套电流互感器(CT)+电压互感器(VT)。CT二次额定1A或5A,VT二次100V,这些“小信号”必须满足GB/T20840.1-2017精度等级:计量用0.2S,保护用5P20——意思是短路电流冲到20倍额定值,误差仍≤5%。测量回路不是“随便拉根线”,而是独立屏蔽电缆,芯线截面≥2.5mm²,两端接地电阻≤1Ω,防止电磁干扰把“5A”变成“6A”,引起保护误动。

保护逻辑链:反时限、差动与零序

风电场保护分三层:箱变保护、集电线路保护、升压站母线保护。箱变高压侧常用“熔断器+负荷开关”组合,但容量≥2MVA时,须配置反时限过流、速断、零序过压——零序电压>15V延时0.5s报警,>30V延时0.2s跳闸,防止内部接地故障烧穿绕组。集电线路普遍采用光纤差动保护,差流>0.2In或制动系数>0.5即跳闸,动作时间≤30ms,确保“单回故障不连累全场”。

控制链:遥控电压与遥信接点

遥控回路电压选用DC220V或DC110V,线圈动作电流<2A,电缆压降≤5%,否则远方跳闸可能失效。遥信采用无源接点,风机侧“就地/远方”切换把手必须“先通后断”,避免带电插拔烧坏PLC输入模块。所有遥控、遥信电缆统一编号,头尾挂金属标牌,字体高度≥2.5mm——这是DL/T5136-2021的硬性规定,防止检修时“拔错线”导致全场停机。

同步链:北斗+GPS双模对时

保护装置、故障录波、电量计量都要求时间误差≤1ms。风电场常用北斗+GPS双模对时,天线馈线损耗≤-35dB,室内放大器增益≥40dB。秒脉冲(1PPS)上升沿<100ns,通过屏蔽双绞线分配到各小室,末端电压≥3V。失去卫星信号后,装置自带恒温晶振守时,8小时内误差≤10ms,足够支撑一次故障录波完成。

直流链:UPS容量与电池老化

全站设置两套DC220V直流系统,N+1冗余,单套充电模块≥10A,纹波系数≤0.5%。阀控铅酸电池10小时放电容量C10按1小时放电率换算,保留≥50%容量裕度,确保交流失电后2小时内仍能跳闸、信号、通信三不误。电池室温度控制在20–25℃,每升高10℃,寿命减半——这是IEC60896-21给出的老化曲线,已被国内反措全文引用。

通信链:千兆以太网环网与光纤指标

风机→箱变→升压站采用千兆以太网环网,自愈时间<50ms,防止“单点断纤”造成全场失联。光纤选用单模、G.652D,衰耗≤0.35dB/km,接头衰耗平均≤0.05dB/个,最大≤0.1dB/个。保护、监控、电量计量分三网独立运行,避免“监控大流量”抢占保护带宽,导致差动保护报文延迟。


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