大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)原因分析及對(duì)策

【摘要】在當(dāng)前，我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的趨勢，大規(guī)模的風(fēng)電機(jī)組并入電網(wǎng)發(fā)電，為我們帶來了清潔無污染的綠色能源。但是由于風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)等故障，這會(huì)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性造成十分嚴(yán)重的影響。為了保證風(fēng)電機(jī)組以及電網(wǎng)能夠正常的運(yùn)行，本文結(jié)合筆者在風(fēng)電場一線的工作經(jīng)驗(yàn)，就風(fēng)電機(jī)組發(fā)生大規(guī)模脫網(wǎng)的原因以及相關(guān)處理措施進(jìn)行論述。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電機(jī)組；脫網(wǎng)；電網(wǎng)；處理措施

風(fēng)能資源是一種清潔、環(huán)保、無污染的綠色能源，其開發(fā)利用的潛力很大，對(duì)我國能源的可持續(xù)開發(fā)具有重要的意義。同時(shí)，國家對(duì)于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的建設(shè)也給與了高度的重視，還相應(yīng)出臺(tái)了一系列的政策來扶持風(fēng)電資項(xiàng)目的開發(fā)。但是我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中也出現(xiàn)過一些不穩(wěn)定因素，例如風(fēng)電機(jī)組發(fā)生大規(guī)模脫網(wǎng)的事故，突發(fā)的事故不但使電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷突然降低，還導(dǎo)致了大量無功功率的產(chǎn)生，使電網(wǎng)頻率產(chǎn)生波動(dòng)。

1、風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)原因的技術(shù)分析

造成風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)現(xiàn)象由諸多因素造成，此類問題的發(fā)生給電網(wǎng)系統(tǒng)帶來很大的危害。其原因主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）對(duì)于運(yùn)行中的風(fēng)電機(jī)組來說，如果不具備低電壓穿越能力，那么風(fēng)機(jī)很可能會(huì)面臨大規(guī)模脫網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)，這是風(fēng)電機(jī)組發(fā)生脫網(wǎng)事故的主要因素。現(xiàn)如今，投入運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組由于研發(fā)時(shí)間較早，相關(guān)技術(shù)還不夠成熟，因此大多數(shù)都不具備面臨電網(wǎng)電壓下降時(shí)的低電壓穿越能力。當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓突然下降到正常電壓的70%的時(shí)候，便會(huì)出現(xiàn)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)現(xiàn)象。也有一些風(fēng)電機(jī)組經(jīng)過技術(shù)改造具備了一定的低電壓穿越能力，但是由于沒有經(jīng)過實(shí)驗(yàn)論證，同時(shí)也缺乏權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)其低穿效果的檢測，因此風(fēng)電機(jī)組還是會(huì)有發(fā)生脫網(wǎng)的隱患。

（2）大部分的風(fēng)電機(jī)組由于存在著一定的設(shè)計(jì)缺陷，對(duì)無功進(jìn)行調(diào)節(jié)能力較差。由于無功補(bǔ)償裝置響應(yīng)速度較慢，設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)間通常就要花費(fèi)幾分鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到滿足電網(wǎng)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)動(dòng)態(tài)無功也就起不到調(diào)節(jié)作用。因此，風(fēng)電機(jī)組一旦發(fā)生低電壓穿越失敗的問題，也會(huì)造成其發(fā)生大面積脫網(wǎng)的現(xiàn)象。與此同時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)因故發(fā)生電壓上升時(shí)，由于風(fēng)電機(jī)組的過電壓保護(hù)啟動(dòng)，造成風(fēng)電機(jī)組出口斷路器動(dòng)作，從而發(fā)生跳閘，也就導(dǎo)致了機(jī)組脫離電網(wǎng)運(yùn)行的現(xiàn)象，進(jìn)一步擴(kuò)大了事故的發(fā)生。就風(fēng)電機(jī)組目前的運(yùn)行狀況來看，由于大部分風(fēng)機(jī)尚未具備動(dòng)態(tài)無功的調(diào)節(jié)能力，因此都處于系統(tǒng)額定功率因數(shù)下運(yùn)行，如果想要調(diào)節(jié)無功功率，就必須要在升壓站裝設(shè)無功功率補(bǔ)償裝置。

但是，大多數(shù)的無功補(bǔ)償裝置發(fā)出的功率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到補(bǔ)償范圍的要求，還需要對(duì)補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間進(jìn)行提高，因此，有時(shí)無法滿足電網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)電壓進(jìn)行調(diào)整的要求。目前為止，大多數(shù)投入商業(yè)運(yùn)行的風(fēng)電場采用的是MCR型無功功率補(bǔ)償裝置，通俗的講就是電磁電抗器，該設(shè)備對(duì)動(dòng)態(tài)無功調(diào)節(jié)速率可以達(dá)到100ms以上，但是依舊不能滿足風(fēng)電場的快速調(diào)壓要求，因?yàn)殡娋W(wǎng)系統(tǒng)的電壓變化具有不可預(yù)知性，所以對(duì)無功補(bǔ)償裝置的反映速率有較高的要求。除此之外，由于部分無功補(bǔ)償裝置的容量過小達(dá)不到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且在補(bǔ)償?shù)倪^程中缺乏連續(xù)性，因此對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行無功調(diào)節(jié)所起到的作用有限。

（3）在目前，有許多投產(chǎn)的風(fēng)電機(jī)組由于自身的配置以及參數(shù)的要求達(dá)不到電網(wǎng)系統(tǒng)所要求的標(biāo)準(zhǔn)，缺乏對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力。主要表現(xiàn)在機(jī)組的保護(hù)以及定值整定方面與電網(wǎng)不一致，因此風(fēng)電機(jī)組也會(huì)面臨發(fā)生脫網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于風(fēng)電廠的選址大都位于地處偏遠(yuǎn)、自然條件惡劣的地區(qū)，因此對(duì)設(shè)備的維護(hù)方面有可能會(huì)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組的設(shè)備性能出現(xiàn)一定的下降。容易導(dǎo)致風(fēng)機(jī)發(fā)生事故，進(jìn)而出現(xiàn)脫網(wǎng)的隱患。

（4）在風(fēng)電場運(yùn)營管理上出現(xiàn)問題。在當(dāng)前，風(fēng)電場建設(shè)和運(yùn)行管理都會(huì)面臨著諸多問題，在實(shí)際的管理層面與標(biāo)準(zhǔn)都存在著一定的差距。例如，風(fēng)電場運(yùn)行以及檢修人員的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)水平不高，使電氣設(shè)備的發(fā)生誤操作事故，平時(shí)對(duì)設(shè)備的巡檢以及維護(hù)不到位等都加大了風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)脫網(wǎng)事故的概率。

2、解決風(fēng)電機(jī)組發(fā)生脫網(wǎng)現(xiàn)象的有效措施

（1）采取技術(shù)受到改進(jìn)風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力。風(fēng)電機(jī)則應(yīng)該具備的低電壓穿越能力，我國的相關(guān)技術(shù)部門已經(jīng)制定了明確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在建和投入運(yùn)營的風(fēng)電場應(yīng)該在國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求下對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行低電壓穿越能力的技術(shù)改造工作，同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的低穿能力調(diào)試工作，并且對(duì)其效果進(jìn)行準(zhǔn)確的測試工作。通過聘請(qǐng)權(quán)威的測試機(jī)構(gòu)來制定合格的檢測報(bào)告，并將測試結(jié)果及時(shí)上報(bào)電網(wǎng)調(diào)度部門。

（2）裝設(shè)合格的無功補(bǔ)償裝置，通過技術(shù)升級(jí)提高其工作性能。通過改進(jìn)風(fēng)電場的無功補(bǔ)償裝置，使其配置達(dá)到電網(wǎng)要求，調(diào)高設(shè)備的反應(yīng)速率。同時(shí)還要對(duì)無功補(bǔ)償裝置定期進(jìn)行檢測，以實(shí)時(shí)檢測其工作性能和運(yùn)行狀態(tài)，如果相關(guān)技術(shù)指標(biāo)不能滿足電網(wǎng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要及時(shí)進(jìn)行整改。通過對(duì)該裝備進(jìn)行專業(yè)的分析，遵循平衡性的原則，合理的對(duì)設(shè)備進(jìn)行分層分區(qū)的管理，并將相關(guān)指標(biāo)上報(bào)檢測部門進(jìn)行分析，保證設(shè)備性能始終處于一個(gè)良好的狀態(tài)。避免因電網(wǎng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)而導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致的跳閘現(xiàn)象。

（3）應(yīng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組適應(yīng)電網(wǎng)的能力做適當(dāng)提升，通過對(duì)設(shè)備參數(shù)以及保護(hù)定制的調(diào)整，避免風(fēng)機(jī)的變流器保護(hù)定制與低電壓穿越能力相互影響，使多種偏壓的保護(hù)頻率都能夠與電網(wǎng)相適應(yīng)，避免出現(xiàn)脫網(wǎng)故障，還應(yīng)該在風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中加裝自動(dòng)電壓控制設(shè)備，避免因電網(wǎng)出現(xiàn)小范圍電壓波動(dòng)而引起的風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)現(xiàn)象。

（4）對(duì)風(fēng)電場的匯集系統(tǒng)進(jìn)行一定的改造，通過與小電流接地系統(tǒng)相互配合使用，有效的控制風(fēng)機(jī)出現(xiàn)大規(guī)模的故障。

（6）各個(gè)風(fēng)電場應(yīng)該制定詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)的設(shè)備管理制度，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員的培訓(xùn)和管理，定期組織風(fēng)電場事故應(yīng)急預(yù)案的學(xué)習(xí)以及反事故演習(xí)等活動(dòng)，提高員工應(yīng)對(duì)風(fēng)機(jī)突發(fā)發(fā)生事故的能力，即便發(fā)生風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故，風(fēng)電場運(yùn)檢人員也可以做到處事不慌。有條不紊的采取措施作進(jìn)一步處理。同時(shí)做好風(fēng)電機(jī)組的日常管理維護(hù)工作，避免因設(shè)備故障而發(fā)生脫網(wǎng)事故。

3、總結(jié)

風(fēng)電機(jī)組存在大范圍脫網(wǎng)事故的隱患給風(fēng)電場的運(yùn)行工作敲響了警鐘，同時(shí)也給相關(guān)技術(shù)人員上了一堂意義深刻的安全課。我們清醒的認(rèn)識(shí)到，只有保證風(fēng)電場安全穩(wěn)定的運(yùn)行，才能夠是我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步的發(fā)展，使綠色、清潔的風(fēng)能的得到更好的利用。只要有針對(duì)性加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電場的安全管理工作，做好風(fēng)電設(shè)備的技術(shù)改造工作，以適應(yīng)電網(wǎng)的要求，同時(shí)應(yīng)該對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有比較清晰的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的隱患治理排查工作，使設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)始終保持良好狀態(tài)。便有助于理性解決風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種問題。只要將風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的技術(shù)缺陷逐步解決，就可以促進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)綠色能源發(fā)展與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的共同騰飛。

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作者簡介

丁帥（1988），性別：男，籍貫：遼寧省鐵嶺市清河區(qū)，工作單位：華電福新能源股份有限公司蒙東分公司，學(xué)歷：本科，職稱：助理工程師.