《GB51096風力發電場設計規范》自頒發并實施已將近三年，主要內容包括：風能資源及發電量計算、電力系統、風力發電機組、電氣、輔助及附屬設施、建筑結構、環境保護與水土保持、消防、海上風電場等等章節，內容多但精煉，條文雜但精簡，鑒于部分從業人員對本規范部分條文不甚了了，根據多年工作設計經驗，筆者不才，愿就所知，以表己見，如有不當，煩請指正。

7.1.1條：機組變電單元的電氣接線應符合下列規定：

1、風力發電機組與機組變電單元宜采用一臺風力發電機組對應一組機組變電單元的單元接線方式。經技術經濟比較后，也可采用兩臺風力發電機對應一組機組變電單元的擴大單元接線方式。

注解：筆者曾走遍不止50于個風場，目前最常見的風機主接線依然是一臺風力發電機組對應一臺機組升壓變的接線方式，并且具體的主接線方式應根據發電機出口電壓等級和技術經濟比較而定。3.X MW級及以下風電機組箱變低壓側仍然多用690V標稱電壓，部分風電整機廠商甚至5.X MW級海上風電機組低壓側也沿用690V電壓的方式，在風電機組視在容量一定的前提下，發電機出口電壓低，發電機出口電流則會很大，根據載流量選擇的纜線截面也會增大，同時電壓損失、有功損失等也需要考慮，故若發電機出口電壓為低壓，如690VAC，則仍然建議采用一臺風力發電機組對應一組機組變電單元的單元接線方式。擴大單元接線是隨著風力發電機出口電壓由低壓(1000V以下)上升為中壓(如3.3KV)，可以用兩臺風力發電機組對應一臺機組升壓變，這樣做的優點是節省升壓變的投資，但缺點也很明顯，即降低了供電可靠性，且風力發電機與升壓變的距離增加，無疑增加了電纜的使用量，還需要計算線纜的電壓損失，故需要做技術經濟比較。

2、機組變電單元的高壓電氣元件應具有保護機組變電單元內部短路故障的功能。

3、機組變電單元的低壓電氣元件應能保護風力發電機組出口斷路器到機組變電單元之間的短路故障。

4、機組變電單元與集電線路間宜設置明顯的斷開點。

注解：提到機組變電單元，不得不提到工業與民用常用變壓器的兩種型式，即組合式變壓器(俗稱美變)和預裝式變電站(俗稱歐變)。筆者所走過的風場中，絕大多數機組變電單元為組合式變壓器，偶爾會碰到歐式變壓器。組合式變壓器是在簡化高、低壓控制、保護裝置的基礎上，將高、低壓配電裝置與變壓器主體一齊裝入變壓器油箱，使之成為一個整體。高壓側保護一般為負荷開關+插入式熔絲、后備熔絲組成，高壓元件密封在油箱內，密封性更好，所以適合用在環境條件惡虐的風力發電場，沿海風力發電場的組合式變壓器防護等級應達到IP65，經常出現沙塵或風雪天氣的風力發電場的組合式變壓器防護等級至少應達到IP54，可視具體環境而提高。組合式變壓器體積僅為同容量預裝式變電站的體積的1/3左右，同樣價格也比預裝式變電站低的多，且有《NB/T31061 風力發電用組合式變壓器》標準支撐，故在小容量風力發電機組(按《NB/T31061風力發電用組合式變壓器》的規定為3150KW及以下，按本文規范為2000KW及以下)中占有絕對地位。

用于變壓器回路的高壓交流熔斷器的熔斷件的弧前時間-電流特性應具有：

1）在0.1s以下范圍內有較高的動作電流，以耐受變壓器涌流并提供與二次側保護裝置的良好配合。

2）在10s以下范圍內有較低的動作電流，以保證繞組故障、二次側故障以及(適用時)一次側對地故障的快速消除，并提供與電源側過電流保護裝置的良好配合。

高壓交流斷路器的熔斷件、變壓器以及電源側和負載側可能的保護裝置的保護配合特性如下圖

圖1 變壓器高壓側熔斷器保護特性配合曲線

機組容量超過一定容量后，高壓熔斷器選型變得十分困難，且其保護特性往往不能滿足要求。故不得不采用高壓交流斷路器作為保護設備，且需配置電流互感器、保護測控一體化裝置進行斷路器整定，實現機組變電單元測控功能及變壓器完善的保護功能，故價格高出許多。故只要高壓熔斷器的保護特性滿足要求，風力發電場機組升壓變就宜采用熔斷器保護以節省投資。

無論變壓器高壓側采用高壓熔斷器或高壓斷路器，變壓器低壓側均采用低壓斷路器(針對常用發電機出口電壓690VAC)，按規范要求該低壓斷路器應能保護風力發電機組出口斷路器到機組變電單元之間的短路故障，筆者認為該低壓斷路器還應作為風電機組出口斷路器的后備保護，在風機出口斷路器拒動時，變壓器低壓斷路器應做出動作反應，保證及時切斷機組內短路故障，防止事故擴大。筆者走過數個風場，發現比較嚴重的問題是該低壓斷路器保護整定值偏大或未做任何整定，某風場也曾發生風電機組內部短路起火而該變壓器低壓側斷路器未動作的情況，故在此建議風電場業主嚴格核查變壓器低壓側斷路器整定值整定情況，由風機整機廠商、電力設計院和業主三方共同確定變壓器低壓側斷路器整定值。

針對機組變電單元與集電線路間宜設置明顯的斷開點，筆者走過的數個風場中，只有部分風場在桿塔出線處設置了高壓跌落式熔斷器，通過絕緣操作桿拉開跌落式熔斷器形成明顯隔離斷口，充分保證了檢修人員的生命安全。

7.1.4 風力發電場變電站中性點接地方式應符合下列規定：

1、主變壓器高壓側中性點的接地方式應由所連接電網的中性點接地方式決定;

2、主變壓器低壓側系統，當不需要在單相接地故障條件下運行時，可采用電阻接地方式，迅速切除故障;

3、消弧線圈或接地電阻可安裝在主變壓器低壓繞組的中性線上，當主變壓器無中性點引出時，可在主變壓器低壓側裝設專用接地變壓器。

注解：風電場變電站主變壓器高壓側一般均為110KV或220KV，按《GB/T 50064交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》3.1.1條，110KV~750KV系統中性點應采用有效接地方式。在各種條件下系統的零序與正序電抗之比(X0/X1)應為正值且不應大于3，而其零序電阻與正序電抗之比(R0/X1)不應大于1。110KV及220KV系統中變壓器中性點可直接接地，部分變壓器中性點也可采用不接地方式。根據該條文要求，風電場主變壓器高壓側中性點的接地方式應由當地調度決定，而并非高壓側中性點一定接地才是有效接地方式。實際上，假定整個電網系統高壓側中性點全部接地，那么當系統出現單相接地短路故障時，故障點零序綜合阻抗小于正序綜合阻抗，單相接地故障電流將大于三相短路故障電流，而電網系統各高壓器件的選型、動熱穩定是基于三相短路計算而選定的，這樣難免會出現高壓元器件的燒毀。故電網調度會嚴格控制系統的零序與正序電抗之比(X0/X1)應為正值且不應大于3，而其零序電阻與正序電抗之比(R0/X1)不應大于1，保證系統高壓側為有效接地方式。

按常理，主變壓器低壓側系統一般為35KV標稱電壓，采用鋼筋混凝土桿塔或金屬桿塔的架空線時，當單相接地故障電容電流不大于10A時，可采用中性點不接地方式;當大于10A又需要在接地故障條件下運行時，應采用中性點諧振接地;若由電纜線路構成風力發電場集電系統，當單相接地電容電流較大時(一般大于30A)，可采用低電阻接地方式，因電纜出現單相接地故障一般均為永久性故障，應及時切除故障防止事故擴大，應動作于跳閘。故按常理應首先計算風電場35KV側單相對地短路電容電流，再根據短路電流的大小決定主變壓器低壓側中性點接地方式。而實際上，針對風力發電系統是有特殊要求的，即結合我國電網現狀，當接入的電網十分薄弱，尤其是在我國偏遠地區，單相接地運行會影響電網穩定時，即不需要在單相接地故障條件下繼續運行，可采用低電阻接地方式，動作于跳閘，目的是保護電網的穩定運行。如果電網允許，則優先選用中性點不接地或經消弧線圈接地，但是系統應采用小電流選線裝置迅速切除故障線路，詳見下文解注。如果主變壓器中性點未引出，即主變低壓側角型接線，可在主變壓器低壓側裝設專用接地變壓器，即曲折變(Z變)，見下圖2。接地變壓器的容量計算及消弧線圈選型可參考《DL/T5222 導體和電器選擇設計技術規定》第18章節，在此不一一贅述。

圖2 接地變壓器

7.9.5 匯集線路保護配置應符合下列規定：

1、中性點不接地或經消弧線圈接地的匯集線路，宜裝設兩段式電流保護，同時配置小電流接地選線裝置，可選擇跳閘;

2、中性點經電阻接地的匯集線路，宜裝設兩段三相式電流保護及一段或兩段零序電流保護。

解讀：根據國家電網調【2011】974號《關于印發風電并網運行反事故措施要點的通知》附件《風電并網運行反事故措施要點》第7款：風電場匯集線系統單相故障應快速切除。匯集線系統應采用經電阻或消弧線圈接地方式，不應采用不接地或消弧柜接地方式。經電阻接地的匯集線系統發生單相接地故障時，應能通過相應保護快速切除，同時應兼顧機組運行電壓適應性要求。經消弧線圈接地的匯集線系統發生單相接地故障時，應能可靠選線，快速切除。匯集線保護快速段定值應對線路末端故障有靈敏度。匯集線系統中的母線應配置母差保護。

由以上可知，為避免35KV風電匯集線路單相接地故障事故擴大，對于35KV中性點經消弧線圈接地風電匯集線路，應配置帶跳閘功能的小電流接地選線裝置，單相接地時，選擇跳閘。此條為國家電網公司強制要求。974號文中明確提出風電場匯集線系統不應采用不接地方式，而本規范卻有提出中性點不接地方式，筆者認為，如果配置的小電流接地選線裝置動作可靠無誤，出現單相接地故障時即通過選線，迅速切除故障線路，目的殊途同歸。并且，本規范實行日期教2011年晚了四年多，科學技術的進步足以彌補歷史特殊情況下制度的不足。中性點不接地或經消弧線圈接地時，單相接地電流較小(小于10A)，需要通過小電流選線裝置切除故障線路。而中性點經小電阻(電阻小于10歐姆)接地，單相接地故障電流約為數百安培，裝設單獨的零序電流保護具有較高的動作可靠性和靈敏性，故可迅速切除故障線路。