風(fēng)電接入對電網(wǎng)繼電保護的影響

李武洲

【摘 要】社會經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，推動了現(xiàn)代文明的進程，加快了社會主義建設(shè)，撬動了各行各業(yè)發(fā)展的諸多機遇，推動風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的同時也帶來了諸多影響及作用。傳統(tǒng)電力事業(yè)依賴于不可再生能源，這使得經(jīng)濟發(fā)展與能源利用方面的矛盾日益尖銳。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，給傳統(tǒng)電力事業(yè)帶來了很多選擇與替代空間。風(fēng)電就是當(dāng)今代替?zhèn)鹘y(tǒng)電力的不二之選，因風(fēng)電屬于清潔能源，與此同時也與當(dāng)下環(huán)境保護發(fā)展策略是相吻合的，且風(fēng)電資源在我國分布廣、適用性強、發(fā)展?jié)摿Υ?。本文以風(fēng)力發(fā)電為研究對象，深入分析了風(fēng)電入網(wǎng)短路電流及繼電保護挑戰(zhàn)與影響，并對影響給予了解決措施。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電接入;繼電保護;影響;措施

我國的地質(zhì)地貌以及氣候環(huán)境等地理因素給風(fēng)電發(fā)展提供了廣闊的空間和前景，以至于在當(dāng)今時代背景下，當(dāng)今世界嚴峻的環(huán)境形勢下，為我國大力發(fā)展風(fēng)電事業(yè)提供了很大的推動力?，F(xiàn)如今，我國風(fēng)力發(fā)電正如火如荼的進行中，風(fēng)電場覆蓋范圍及發(fā)展規(guī)模已經(jīng)屹立于世界之巔，這已是無需辯駁的事實。但是，在風(fēng)電發(fā)展空前的背景下，風(fēng)電接入電網(wǎng)對電網(wǎng)的影響和機電保護挑戰(zhàn)也是空前的。因此，若想在時下大力發(fā)展風(fēng)電事業(yè)，需克服風(fēng)電接入電網(wǎng)短路電流方向的控制和機電保護帶來的不利影響，需著眼于影響點，將影響因素及影響范圍降到最低，這樣才能推動風(fēng)電事業(yè)穩(wěn)定、安全、高效的發(fā)展。

1.風(fēng)電并網(wǎng)后對電網(wǎng)的影響

現(xiàn)如今，風(fēng)電場機組配置容量越來越大，單機容量和整體容量均在不斷增加，用以滿足電力事業(yè)發(fā)展需求。由于風(fēng)電設(shè)備容量的增加，對電網(wǎng)影響及威脅是不可小覷的，加之風(fēng)電受到諸多因素的影響，使得風(fēng)電具有不穩(wěn)定性、隨機性。因此，風(fēng)電并網(wǎng)對電網(wǎng)影響有以下幾方面內(nèi)容。

1.1 部分電路故障存在選線問題

電路選線問題一直以來都必須嚴格按照電力系統(tǒng)規(guī)范要求執(zhí)行的，但在建設(shè)施工過程中難免會因為現(xiàn)場管理疏忽大意、施工工藝問題而導(dǎo)致電纜選線問題層出不窮。在電氣工程施工過程中，需按照電纜的載荷能力、強度要求選擇不同線徑的電纜。且線纜施工過程需建設(shè)單位安排專業(yè)施工人員按照規(guī)范執(zhí)行，監(jiān)理單位需全程進行監(jiān)督和旁站，如發(fā)現(xiàn)施工未滿足規(guī)范要求，監(jiān)理施工單位負責(zé)人有權(quán)及時叫停并責(zé)令整改。接地分為防雷接地、保護接地、工作接地，且接地需滿足接地要求，否則會對后期設(shè)備安全及運行埋下很大的安全隱患。接地扁鐵或接地銅排的搭接面積也是有嚴格的規(guī)范要求的，尤其是風(fēng)電設(shè)備，若接地出現(xiàn)問題，直接將影響風(fēng)電設(shè)備的正常運行，風(fēng)電運行設(shè)備的異?；蚨搪穼苯佑绊懙街骶W(wǎng)電力供應(yīng)。故，風(fēng)電設(shè)備選線及施工工藝需嚴格執(zhí)行，否則后果不堪設(shè)想。

1.2短路對電壓的影響

在電力系統(tǒng)中，根據(jù)電壓等級劃分，可分為超高壓、高壓、中壓和低壓。線路短路的危害程度是十分高的，不同電壓等級與短路后的危害程度及范圍是成正比的，因此，勢必做好線路絕緣、接頭壓接等工作。因為，電壓等級越高，越容易擊穿絕緣層或空氣導(dǎo)致短路，短路對線路及設(shè)備的影響是致命的，因此在電氣系統(tǒng)中配置了三級保護繼電器進行檢測和隔離，但即使如此短路事故發(fā)生概率仍居高不下。風(fēng)電場中發(fā)電設(shè)備經(jīng)過電壓、電流、功率、阻抗等各項指標的檢測，如所檢測項目符合國家電網(wǎng)并網(wǎng)要求，風(fēng)電即可并網(wǎng)到國家輸送電網(wǎng)中。除此之外，在風(fēng)電利用過程中還會因線路短路、電氣間隔距離不足、設(shè)施設(shè)備老化等原因?qū)е露搪?，風(fēng)電短路會對電網(wǎng)節(jié)點處的電壓產(chǎn)生非常大的影響。因此，在風(fēng)電接入前和并網(wǎng)后需做好風(fēng)電機組短路事故預(yù)防，需做好后期的周期性維護保養(yǎng)工作，杜絕短路事故發(fā)生。

2.風(fēng)電接入配置原則

我國配電網(wǎng)主要集中在10KV及以下電壓等級，風(fēng)電及傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)通過變壓器將電壓升高并通過線纜輸送到變電站，在經(jīng)過變電站降壓變壓器將電壓等級將至380V，再供給末端用戶。鑒于風(fēng)電接入電網(wǎng)存在的問題，需按照一定的配置原則進行。配置原則就是在線路上設(shè)置三級保護裝置，若下端設(shè)備或線路出現(xiàn)異常，從上而下逐級保護跳閘，用以保護上級線路不受影響。通過保護措施的介入，一旦風(fēng)電接入電網(wǎng)后電能質(zhì)量出現(xiàn)峰值、過流、欠流、無功功率較大、欠壓、過壓等情況，使得風(fēng)電設(shè)備經(jīng)過保護裝置保護，進而將風(fēng)電設(shè)備退出電網(wǎng)接入。保護裝置的有效設(shè)立，在很大程度上避免因單點故障而出發(fā)電網(wǎng)波動，更不能因單點故障而導(dǎo)致受電設(shè)備損壞。風(fēng)電發(fā)電設(shè)備若因無功功率超過電力行業(yè)標準時，需啟動柴油發(fā)電機進行無功補償，且補償結(jié)果需檢驗是否合格，檢驗合格才可將風(fēng)電并入到電網(wǎng)中去。

3.風(fēng)電接入的具體措施

隨著風(fēng)電設(shè)備配置容量逐年攀升，同時在風(fēng)電運行過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，加強短路事故的防范和預(yù)防。風(fēng)電短路對電網(wǎng)接入的影響雖然可以在很大程度上可以避免，能夠保證單點故障時隔離，經(jīng)相關(guān)實際案例分析得知，容量增加對電網(wǎng)機電保護的挑戰(zhàn)非常大。風(fēng)電設(shè)計、安裝及運行需嚴格按照規(guī)范要求執(zhí)行，與此同時，仍需做好電能質(zhì)量分析、風(fēng)電系統(tǒng)監(jiān)測。以下為風(fēng)電接入步驟及方法介紹：

3.1 使用集電系統(tǒng)接地的方法

通常來說，大型電力系統(tǒng)均采用綜合接地系統(tǒng)，集成接地系統(tǒng)即將防雷、工作、保護以及靜電接地集成在一個接地系統(tǒng)中，這種綜合接地系統(tǒng)對于電氣系統(tǒng)保護起到了十分關(guān)鍵的作用，能夠有效地為電氣系統(tǒng)提供保護。對于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)也不例外，利用綜合接地的能夠保障風(fēng)電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運行。綜合接地系統(tǒng)中配給了不同容量的斷路開關(guān)、隔離開關(guān)或繼電器，起到隔斷電路的作用。與此同時，也為電氣系統(tǒng)單點故障時的搶修、維修及檢查帶來了便利，操作更加靈活。

3.2 延長故障穿越時間

在電氣監(jiān)控專業(yè)看來，當(dāng)電氣系統(tǒng)出現(xiàn)異常或故障時，監(jiān)控點位的監(jiān)控數(shù)據(jù)異常就會彈出告警，必要時可通過遠程控制操作電氣設(shè)備的啟停。但對于風(fēng)電設(shè)備來說，如果一旦設(shè)備出現(xiàn)異常，不經(jīng)過嚴格的故障篩選或甄別就將風(fēng)電設(shè)備做退網(wǎng)處理，對于風(fēng)電設(shè)備、能效、電網(wǎng)影響都是至關(guān)重要的。因此，對于風(fēng)電機組來說，根據(jù)實際運行情況將故障穿越時間延長，以保證風(fēng)電接入的可靠性，保障電網(wǎng)時刻處于小波動范圍之內(nèi)。這里所說的延長故障穿越時間是在毫秒級別，故并不會因故障而影響了設(shè)備安全、穩(wěn)定性。

4.結(jié)語

綜上所述，地球賦予人類的資源是十分有限的，隨著逐漸使用，不可再生資源終究會有枯竭的一天，因此，新形勢下充分利用科學(xué)技術(shù)手段去開發(fā)和使用可再生能源。對于電力事業(yè)來說，需加大力度開發(fā)太陽能、風(fēng)能的開發(fā)力度。由于全球生態(tài)環(huán)境逐步惡化，溫室效應(yīng)等的限制，新能源開發(fā)已經(jīng)顯現(xiàn)的刻不容緩。我國風(fēng)電資源豐富，可作為傳統(tǒng)化石資源的替代品，未來發(fā)展前景不可限量。但是，風(fēng)電在實際運行和并網(wǎng)過程中仍舊需要克服很多難題，比如說短路電流對電網(wǎng)電壓的影響，接入電網(wǎng)后繼電保護的壓力，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的改變，潮流方向不確定等因素的影響。因此，為了更好的開發(fā)和利用風(fēng)電，充分發(fā)揮優(yōu)勢，推動社會主義建設(shè)，需做好電網(wǎng)機電保護的研究和突破。

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（作者單位：安徽吉電新能源有限公司）