科普丨什么是風電場二次電氣系統設計？

先厘清界限：一次負責“送電”，二次負責“說話”

如果把風機、箱變、升壓站比作肌肉，二次系統就是神經——電壓有多高、頻率是否跑偏、哪條線路突然跳閘，全靠二次回路把“現場感覺”翻譯成“數字語言”，送到控制室，再把指令變回“跳閘”“啟機”的電氣脈沖。二次系統只占風電場總投資的3%–4%，卻決定了99%的運行可靠性。

電流電壓的“測量鏈”：互感器與精度等級

每回35kV集電線路出口，都有一套電流互感器（CT）+電壓互感器（VT）。CT二次額定1A或5A，VT二次100V，這些“小信號”必須滿足GB/T20840.1-2017精度等級：計量用0.2S，保護用5P20——意思是短路電流沖到20倍額定值，誤差仍≤5%。測量回路不是“隨便拉根線”，而是獨立屏蔽電纜，芯線截面≥2.5mm2，兩端接地電阻≤1Ω，防止電磁干擾把“5A”變成“6A”，引起保護誤動。

保護邏輯鏈：反時限、差動與零序

風電場保護分三層：箱變保護、集電線路保護、升壓站母線保護。箱變高壓側常用“熔斷器+負荷開關”組合，但容量≥2MVA時，須配置反時限過流、速斷、零序過壓——零序電壓>15V延時0.5s報警，>30V延時0.2s跳閘，防止內部接地故障燒穿繞組。集電線路普遍采用光纖差動保護，差流>0.2In或制動系數>0.5即跳閘，動作時間≤30ms，確保“單回故障不連累全場”。

控制鏈：遙控電壓與遙信接點

遙控回路電壓選用DC220V或DC110V，線圈動作電流<2A，電纜壓降≤5%，否則遠方跳閘可能失效。遙信采用無源接點，風機側“就地/遠方”切換把手必須“先通后斷”，避免帶電插拔燒壞PLC輸入模塊。所有遙控、遙信電纜統一編號，頭尾掛金屬標牌，字體高度≥2.5mm——這是DL/T5136-2021的硬性規定，防止檢修時“拔錯線”導致全場停機。

同步鏈：北斗+GPS雙模對時

保護裝置、故障錄波、電量計量都要求時間誤差≤1ms。風電場常用北斗+GPS雙模對時，天線饋線損耗≤-35dB，室內放大器增益≥40dB。秒脈沖（1PPS）上升沿<100ns，通過屏蔽雙絞線分配到各小室，末端電壓≥3V。失去衛星信號后，裝置自帶恒溫晶振守時，8小時內誤差≤10ms，足夠支撐一次故障錄波完成。

直流鏈：UPS容量與電池老化

全站設置兩套DC220V直流系統，N+1冗余，單套充電模塊≥10A，紋波系數≤0.5%。閥控鉛酸電池10小時放電容量C10按1小時放電率換算，保留≥50%容量裕度，確保交流失電后2小時內仍能跳閘、信號、通信三不誤。電池室溫度控制在20–25℃，每升高10℃，壽命減半——這是IEC60896-21給出的老化曲線，已被國內反措全文引用。

通信鏈：千兆以太網環網與光纖指標

風機→箱變→升壓站采用千兆以太網環網，自愈時間<50ms，防止“單點斷纖”造成全場失聯。光纖選用單模、G.652D，衰耗≤0.35dB/km，接頭衰耗平均≤0.05dB/個，最大≤0.1dB/個。保護、監控、電量計量分三網獨立運行，避免“監控大流量”搶占保護帶寬，導致差動保護報文延遲。