大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)原因分析及對策

李遠(yuǎn)征

（大唐錫林郭勒風(fēng)力發(fā)電有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古錫林浩特市 026000）

大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)原因分析及對策

李遠(yuǎn)征

（大唐錫林郭勒風(fēng)力發(fā)電有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古錫林浩特市 026000）

大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故往往導(dǎo)致比較慘烈的后果，例如2011年酒泉風(fēng)電基地發(fā)生的大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故就造成很大的影響，其脫網(wǎng)原因主要在于風(fēng)電場電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，造成系統(tǒng)及站內(nèi)的電壓瞬間跌落，大量風(fēng)機(jī)因不具備低電壓穿越能力而脫網(wǎng)，而故障解決之后，風(fēng)電場沒能立刻對電壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，最終導(dǎo)致風(fēng)機(jī)保護(hù)動(dòng)作脫網(wǎng)。本文就針對這些問題，以酒泉風(fēng)電基地為例，提出對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行改造，并對風(fēng)電場的集電系統(tǒng)和保護(hù)措施加以完善，從而避免大規(guī)模脫網(wǎng)事故的發(fā)生。

大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組；脫網(wǎng)分析；對策

1 大規(guī)模風(fēng)電基地的發(fā)展

近年來，我國在甘肅、新疆、吉林、內(nèi)蒙古、江蘇等省區(qū)建立了大規(guī)模風(fēng)電基地，且通過了國家規(guī)劃提出標(biāo)準(zhǔn)要求的審查。隨著《山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》的頒布實(shí)行，山東將繼河北、新疆、甘肅等地成為第8個(gè)千萬kW級風(fēng)電基地，我國風(fēng)電基地不斷在全國布局，推動(dòng)我國風(fēng)電事業(yè)的健康有序發(fā)展，提升了我國風(fēng)電發(fā)電的整體水平，這8個(gè)大規(guī)模風(fēng)電基地的總裝機(jī)容量約占全國的80%，風(fēng)電基地的安全運(yùn)行是我國風(fēng)電事業(yè)的最重要內(nèi)容。

1.1 酒泉基地的發(fā)展

甘肅由于風(fēng)能資源豐富，成為全國重要的風(fēng)電事業(yè)省區(qū)之一，根據(jù)氣象部門及研究機(jī)構(gòu)的分析顯示，全省風(fēng)能總儲(chǔ)量以2.37億kW在全國居第五位，而酒泉地區(qū)最為典型，其年有效風(fēng)能儲(chǔ)量、年平均有效風(fēng)能密度、有效風(fēng)速時(shí)數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)最具有優(yōu)勢，成為全省乃至全國最早開發(fā)的區(qū)域，在2007年甘肅省政府也提出了“建設(shè)河西風(fēng)電走廊，再造西部陸上三峽”的戰(zhàn)略部署。酒泉千萬kW級風(fēng)電基地項(xiàng)目開工建設(shè)，正是基于酒泉地區(qū)的地域廣闊，風(fēng)能條件有利于風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行，這里氣候環(huán)境干燥無鹽、交通運(yùn)輸?shù)榷紴榫迫L(fēng)電基地的建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)。

1.2 基地特點(diǎn)

（1）開發(fā)的規(guī)模相對較大，且比較集中。

（2）局部電網(wǎng)的穩(wěn)定性不夠。

（3）投入使用的是超短期預(yù)測系統(tǒng)或者風(fēng)電短期預(yù)測系統(tǒng)，不符合調(diào)度安排的要求。

（4）雖然風(fēng)電建設(shè)速度較快，但是其技術(shù)及設(shè)備的水平太低，與負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，電網(wǎng)安全水平較差。

（5）風(fēng)電調(diào)峰主要依靠甘肅電網(wǎng)，安全壓力非常大。

1.3 大規(guī)模風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故情況

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，從2011年1月～4月連續(xù)幾個(gè)月內(nèi)，酒泉基地各風(fēng)電場電氣設(shè)備故障頻發(fā)，大多是電纜頭故障引起的集電線路跳閘及保護(hù)插件故障導(dǎo)致的設(shè)備跳閘或斷路。事故情況表見表1。

表1 酒泉風(fēng)電基地大規(guī)模脫網(wǎng)故障情況表

2 風(fēng)電基地存在的安全運(yùn)行問題

風(fēng)電場現(xiàn)狀：

（1）運(yùn)行的大量風(fēng)機(jī)主控參數(shù)和變流器定值都與LVRT不匹配，可能是由于并未進(jìn)行資質(zhì)認(rèn)證，當(dāng)然不具備相應(yīng)的LVRT能力，部分風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定且跌落的現(xiàn)象，在故障發(fā)生時(shí)系統(tǒng)電壓僅為正常電壓的80%，所以脫網(wǎng)電機(jī)數(shù)不斷增多。

（2）風(fēng)電基地都是統(tǒng)一接入電網(wǎng)，在這種系統(tǒng)條件下，運(yùn)行波動(dòng)較大，控制整個(gè)系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓變得極其困難，當(dāng)某個(gè)風(fēng)電場內(nèi)部短路引起的局部電壓跌落都會(huì)影響到所有風(fēng)電場的機(jī)組運(yùn)行，不具備LVRT能力的不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組必然不能經(jīng)受住考驗(yàn)，便發(fā)生了大規(guī)模脫網(wǎng)事故[1]。

（3）由于目前風(fēng)電場的35kV的集電系統(tǒng)更適用于架空線路，這種系統(tǒng)的特性決定了其不適用于大規(guī)模風(fēng)電基地，對于基地的架空電纜混合發(fā)電系統(tǒng)很難符合要求。小電流選線裝置選線不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地隱患會(huì)使事故不斷擴(kuò)大，同時(shí)，由于參數(shù)、容量等指標(biāo)的偏差都無法平衡35kV系統(tǒng)的電壓波動(dòng)，導(dǎo)致低壓設(shè)備的疲勞度加大。

（4）風(fēng)電場的設(shè)計(jì)都是獨(dú)立配置的，不具備開放風(fēng)電機(jī)組的無功調(diào)節(jié)能力，由于風(fēng)電廠的所有風(fēng)電機(jī)組所采用的是恒功率因數(shù)模式，所以在電網(wǎng)不能正常運(yùn)行時(shí)也不能發(fā)揮作用。

（5）風(fēng)機(jī)設(shè)備廠家技術(shù)沒達(dá)到，導(dǎo)致關(guān)鍵參數(shù)含義不清晰，設(shè)置不科學(xué)，造成與大規(guī)模風(fēng)電基地電網(wǎng)要求不協(xié)調(diào)，局部裝置采集電壓為330kV，與電廠監(jiān)控系統(tǒng)電壓不一致，影響了整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)壓作用，嚴(yán)重影響了風(fēng)電場的自啟動(dòng)恢復(fù)能力[2]。

（6）對風(fēng)電運(yùn)行的管理水平不夠，存在明顯弱項(xiàng)，例如對升壓站和風(fēng)電場運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定和制度明顯缺失，也沒有完善的設(shè)備巡視制度。

（7）人員不足。由于自動(dòng)化程度不夠，對人員的技術(shù)水平及專業(yè)要求相對較高，但目前的人員配置既不熟悉操作規(guī)程和事故處理程序，也缺乏責(zé)任心和應(yīng)急能力。

3 對大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)的對策建議

3.1 保證風(fēng)電場和風(fēng)電機(jī)組復(fù)合并網(wǎng)技術(shù)要求

避免出現(xiàn)大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是LVRT，只有保證并網(wǎng)機(jī)組中具有LVRT，或者對電組進(jìn)行LVRT改造，才能確保達(dá)到風(fēng)機(jī)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。對于不具備LVRT的風(fēng)電場，必須在規(guī)定期限內(nèi)進(jìn)行改造，并保證通過LVRT現(xiàn)場抽檢，尤其要優(yōu)先改造風(fēng)電場中接入點(diǎn)比較集中的風(fēng)機(jī)。

3.2 加大檢查力度，做好隱患排查

（1）應(yīng)對發(fā)生電纜頭故障比較多的風(fēng)電場，加大檢查范圍和力度，對安全隱患進(jìn)行全面的排查，同時(shí)按照規(guī)章要求，進(jìn)行高低壓的試驗(yàn)。與此同時(shí)，做好刀閘接頭和開關(guān)柜等設(shè)備的維護(hù)管理，完善監(jiān)控手段和檢查儀器，保證隱患排查的及時(shí)性和有效性[3]。

（2）應(yīng)對設(shè)備材料的選用提高標(biāo)準(zhǔn)，避免不合格產(chǎn)品投入運(yùn)行，必須嚴(yán)格按照圖紙說明，在符合標(biāo)準(zhǔn)的場所安裝電纜附件，配備專業(yè)的監(jiān)理和技術(shù)人員，保證施工質(zhì)量。

3.3 確保非接地線路和故障線路僅有微弱電容電流通過

當(dāng)無法確定是哪條線路接地時(shí)，會(huì)使得故障查處非常復(fù)雜，如果利用小波變換的行波單項(xiàng)選線，可以很好地對故障進(jìn)行排查。

3.4 加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高預(yù)防能力

國家電網(wǎng)公司已經(jīng)發(fā)布了《防止風(fēng)電大規(guī)模脫網(wǎng)重點(diǎn)措施》，應(yīng)組織加強(qiáng)對這一措施的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，不斷加強(qiáng)對動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備的管理，并加以改造，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整。要對并網(wǎng)風(fēng)電場的調(diào)度運(yùn)行加強(qiáng)管理，并網(wǎng)風(fēng)電場必須具備無功補(bǔ)償、調(diào)度運(yùn)行值班、基礎(chǔ)管理、風(fēng)機(jī)信息上傳和涉網(wǎng)保護(hù)等設(shè)備功能，否則不與其并網(wǎng)。

對風(fēng)電場負(fù)責(zé)保護(hù)定值的整定管理加強(qiáng)管理，保證首道防線職責(zé)，并對管理人員加強(qiáng)培訓(xùn)，制定完善的運(yùn)行規(guī)程，無證人員不得上崗作業(yè)，保證運(yùn)行人員熟悉操作規(guī)程和電網(wǎng)調(diào)度規(guī)程，熟練掌握各種專業(yè)設(shè)備知識(shí)。

4 結(jié)束語

綜上所述，只有及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)風(fēng)電安全管理，保障設(shè)備技術(shù)水平和安全，才能真正避免大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故的發(fā)生。

[1]何世恩，董新洲.大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)原因分析及對策[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012（1）：131～137+144.

[2]閆忠平，劉漢民，雷為民，等.風(fēng)電機(jī)組大范圍脫網(wǎng)原因分析及對策[J].華北電力技術(shù)，2011（12）：16～18+32.

[3]王 輝.大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)原因分析及對策探討[J].硅谷，2014（5）：142+141.

TM614

A

1004-7344（2016）26-0088-02

2016-8-31

李遠(yuǎn)征（1984-），男，吉林榆樹人，初級工程師，本科，從事電力管理工作。