努爾丁·熱法依
(大唐新疆清潔能源有限公司,新疆 烏魯木齊 830000)
引言:現(xiàn)階段,風(fēng)電廠設(shè)施的運(yùn)轉(zhuǎn)期間易產(chǎn)生較為突出的問題,風(fēng)電機(jī)組反事故自動(dòng)化措施、變流設(shè)備的反事故自動(dòng)化措施泛用性或可選性存在不足之處,所以應(yīng)當(dāng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力以及風(fēng)電場(chǎng)反事故自動(dòng)化措施展開深層次的研討、探究和解析。
低電壓穿越能力實(shí)際來說是指,在風(fēng)電機(jī)的端壓下降至一定數(shù)值之下,卻并未離開電力網(wǎng)并持續(xù)保持運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,能夠?yàn)橄到y(tǒng)整體帶來部分無功功率用來推動(dòng)系統(tǒng)電壓恢復(fù)的能力,此時(shí)便被稱為低電壓穿越能力。
事實(shí)上,風(fēng)電作為新興的科技,在實(shí)際展開運(yùn)用的過程中,相較于原有的供電模式而言,具備更為優(yōu)秀的電壓把控能力,不過在運(yùn)用的期間具備大量的負(fù)面情況,依賴低電壓穿越能力切實(shí)地體現(xiàn)其效果。不過,如果低電壓穿越能力缺乏,將使得機(jī)組整體的具體運(yùn)轉(zhuǎn)遭受一定的制約。機(jī)組中的轉(zhuǎn)子將因?yàn)橄到y(tǒng)的問題出現(xiàn)瞬態(tài)狀態(tài)的過載電流情況,結(jié)合能量守恒定律,該類情況的產(chǎn)生將使得機(jī)端壓降低,此時(shí)機(jī)組的效果難以取得確切的體現(xiàn),難以完成電力能源的穩(wěn)定提供,從而使得系統(tǒng)中的電壓進(jìn)一步升高,此時(shí)便非??赡軐?dǎo)致系統(tǒng)中電子元件的損壞,形成沒有必要的經(jīng)濟(jì)損害,所以現(xiàn)階段風(fēng)電應(yīng)當(dāng)急切處理的關(guān)鍵,便為應(yīng)當(dāng)確保電子器件的安全程度,風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力,能夠確保風(fēng)電場(chǎng)在產(chǎn)生電氣系統(tǒng)問題的情況下不會(huì)產(chǎn)生解裂情況,從而保障電氣能源的平穩(wěn)提供[1]。
為了解風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力,應(yīng)建立虛擬試驗(yàn)的模式,對(duì)其實(shí)際運(yùn)用成效展開深層次鉆研探究,從而掌握其實(shí)際運(yùn)用的成效與其功用的體現(xiàn)。事實(shí)上,風(fēng)電接入系統(tǒng)中發(fā)電輸配設(shè)施同反事故自動(dòng)化措施的協(xié)同等情況,與其他形式的供電機(jī)組在接地模式、額定電壓級(jí)別等方面均具有較為明顯的區(qū)別?,F(xiàn)階段,我國(guó)對(duì)該角度上的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)與工藝具有較為突出的缺乏。伴隨國(guó)內(nèi)工藝能力的提高,國(guó)內(nèi)許多風(fēng)電機(jī)組以及風(fēng)電場(chǎng)逐漸投放到了應(yīng)用中,風(fēng)電在國(guó)內(nèi)的供電資源內(nèi)取得了更為關(guān)鍵的位置,體量同樣在持續(xù)擴(kuò)張,所以如果在風(fēng)電系統(tǒng)產(chǎn)生問題的情況下,風(fēng)電場(chǎng)的支持意義占有著更為關(guān)鍵的位置,此種情況同樣對(duì)低電壓穿越能力具備了更為嚴(yán)苛的需要,不過在實(shí)際展開運(yùn)用的過程中,應(yīng)當(dāng)通過反事故自動(dòng)化措施系統(tǒng)同低電壓穿越系統(tǒng)互相協(xié)同,方能夠確保電力網(wǎng)系統(tǒng)整體的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。在展開虛擬鉆研探究的模擬試驗(yàn)的過程中,能夠應(yīng)用RTDS 對(duì)其實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)展開運(yùn)算,同時(shí)基于此系統(tǒng),建設(shè)對(duì)應(yīng)的閉環(huán)試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)于風(fēng)電機(jī)組的電流變化管控機(jī)等設(shè)施展開深層次的鉆研探究,進(jìn)而能夠取得相應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果,例如,風(fēng)電機(jī)組在20%的額定功率工作的情況下,將導(dǎo)致電壓跌破20%Un,維持時(shí)長(zhǎng)是625ms,能夠維持電力網(wǎng)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。
1.風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)的配置
通常來說,35KV 的電路在運(yùn)用的過程中,往往會(huì)采取兩段式的電流防護(hù)或距離防護(hù)的模式,在實(shí)際有需要的情況下,能夠在防護(hù)系統(tǒng)中設(shè)置復(fù)合式電壓閉鎖元件和方向元件,同時(shí),結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的各類狀況,迅速對(duì)電力網(wǎng)路系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的問題展開確切的應(yīng)對(duì)。系統(tǒng)中的升壓主變壓器的防護(hù)系統(tǒng),屬于雙重化的差動(dòng)防護(hù)與后備防護(hù)的方式,一旦風(fēng)力機(jī)組的低壓穿越能力顯著缺乏,升壓主變壓器應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)其效用,防護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn),此類防護(hù)僅做到在系統(tǒng)的高壓端做后備防護(hù)就能夠落實(shí);一旦系統(tǒng)具有低電壓穿越能力,升壓主變壓器能夠結(jié)合升壓變壓器的模式,展開對(duì)其的防護(hù),同時(shí),在高壓端應(yīng)當(dāng)配備較為完備的后備防護(hù),低壓端便應(yīng)當(dāng)設(shè)置短暫延時(shí)的防護(hù)[3]。
220KV 電力網(wǎng)路的防護(hù)系統(tǒng)依據(jù)單一電源的規(guī)劃為系統(tǒng)進(jìn)行立體化防護(hù),同時(shí),在系統(tǒng)端設(shè)置三段式距離防護(hù)。一旦在實(shí)際運(yùn)用的過程中具有低壓穿越的能力,能夠結(jié)合雙電源的規(guī)劃進(jìn)行自主防護(hù)舉措的施用,主防護(hù)系統(tǒng)能夠選取雙重化的重聯(lián)防護(hù)模式,后備保護(hù)便能夠選取三段式的距離防護(hù)模式,進(jìn)而能夠確保系統(tǒng)整體的平穩(wěn)與安全,確保地區(qū)中的電氣能源能夠取得平穩(wěn)的提供。
2.風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)的整定
假使不顧及到風(fēng)電機(jī)的低壓穿越特征,一旦系統(tǒng)出現(xiàn)問題的位置,同風(fēng)電場(chǎng)間距不長(zhǎng),表示風(fēng)電機(jī)的短路電流時(shí)長(zhǎng)在120ms 以下;一旦系統(tǒng)出現(xiàn)問題的位置同風(fēng)電場(chǎng)的間距相較而言比較長(zhǎng),一般情況下,短路電流時(shí)間設(shè)置成120ms;申城問題的位置與風(fēng)電場(chǎng)間距很長(zhǎng),此種情況下便不會(huì)遭受較大的影響,風(fēng)電機(jī)將不間斷運(yùn)行。如今,大量的生產(chǎn)廠家在規(guī)劃、產(chǎn)出風(fēng)電機(jī)的過程中,將增添大量新興作用,例如,低電壓穿越等。
應(yīng)用相應(yīng)舉措防護(hù)電力網(wǎng)高壓線路,220kV 線路一般采用縱聯(lián)防護(hù),能夠分成兩種:第一種,結(jié)合基爾霍夫電流定律采用的為縱聯(lián)差動(dòng)防護(hù);另一種,以方位判定為基礎(chǔ)展開縱聯(lián)方位防護(hù)。只對(duì)縱聯(lián)方位防護(hù)來說,其核心同零序突變量方位、縱聯(lián)長(zhǎng)度、序方位等存在關(guān)聯(lián)。
如果應(yīng)用縱聯(lián)差動(dòng)防護(hù),由于其行動(dòng)時(shí)長(zhǎng)通常約為10~20ms,因此便應(yīng)當(dāng)顧及到風(fēng)電機(jī)所帶來的短路電流。在整定的期間,運(yùn)算差動(dòng)電流以及制動(dòng)電流的過程中應(yīng)該將風(fēng)電機(jī)的電流算進(jìn)其中,差動(dòng)電流的表達(dá)式如下:
制動(dòng)電流的表達(dá)式如下:
其中,IM、IN分別為電路M、N的電流,無論風(fēng)電機(jī)組是否可以展現(xiàn)出低壓穿越特征,一旦電路M 或N 出現(xiàn)問題,便表示風(fēng)電機(jī)組可以帶來的短路電流大幅度超過差動(dòng)電流,一般以Id用來代表;并且同樣可以對(duì)制動(dòng)電流展開把控,一般以Ires用來代表,該情況下能夠采用縱聯(lián)差動(dòng)防護(hù),全面來看其靈活敏感程度相較而言比較突出。一旦電路M 或N 的電力網(wǎng)端存在問題,那么,此種情況下就可以采取縱聯(lián)差動(dòng)防護(hù)舉措用來防護(hù),避免縱聯(lián)差動(dòng)防護(hù)的行為有誤。
如果線路M 以及N 采取縱聯(lián)方向防護(hù),那么無論運(yùn)用閉鎖式或者允許式的原理,都應(yīng)當(dāng)通過電路兩端的方位元器件來裁定結(jié)果,風(fēng)電機(jī)組帶來的瞬間短路電流會(huì)幫助到方向元件的行為。整定的過程中,不需要把電路M 以及N 當(dāng)做弱反饋的電路,只需要把電路M 以及N 依據(jù)雙側(cè)電源提供電流的模式整定,不過如果風(fēng)電場(chǎng)沒有供電發(fā)電的狀況中,問題產(chǎn)生之電路的電流方向?yàn)樽訬 朝M,便應(yīng)當(dāng)把M 端設(shè)立為防護(hù)弱反饋端。對(duì)于其后備防護(hù)而言,同零序防護(hù)一致,電路N 端能夠依據(jù)常規(guī)三段式的距離防護(hù)進(jìn)行整定。
為了在保證電力網(wǎng)平穩(wěn)準(zhǔn)轉(zhuǎn)的情況下,持續(xù)拓展風(fēng)電的運(yùn)用區(qū)間,風(fēng)電機(jī)組務(wù)必在電力網(wǎng)產(chǎn)生問題同時(shí),使得電壓降低的狀態(tài)中不會(huì)同電力網(wǎng)互相脫離,同時(shí),還應(yīng)該同正常電源一般持續(xù)不間斷地為電力網(wǎng)帶來有功功率以及無功功率的支持。現(xiàn)階段,我國(guó)電氣部門已出臺(tái)了相應(yīng)的律法規(guī)章,用以促進(jìn)風(fēng)電機(jī)組的建設(shè),不過,各國(guó)或相同國(guó)家中各個(gè)區(qū)域所規(guī)劃的并網(wǎng)規(guī)章并不相同,同時(shí)部分規(guī)章在實(shí)際施用期間依舊被來回地修訂。其中,《風(fēng)電場(chǎng)計(jì)入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》的核心內(nèi)容包含:
風(fēng)電場(chǎng)中的風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)位置(便為風(fēng)電場(chǎng)升壓變壓設(shè)備高壓端的母線或節(jié)點(diǎn))的電壓下降至僅為額定電壓20%的情況下,應(yīng)該具備維持不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)625ms 同時(shí)不脫離電網(wǎng)的能力。
風(fēng)電場(chǎng)中的風(fēng)電機(jī)組應(yīng)該在其并網(wǎng)位置電壓產(chǎn)生降低之后的2 秒鐘之內(nèi)迅速升高到額定電壓的90%,同時(shí)不可以產(chǎn)生脫離電網(wǎng)的情況。
在規(guī)劃風(fēng)電場(chǎng)方案的過程中,應(yīng)當(dāng)結(jié)合電氣系統(tǒng)的具體運(yùn)轉(zhuǎn)模式與風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際方案來精確地規(guī)劃風(fēng)電機(jī)組低壓穿越能力,以此方可以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匕芽仫L(fēng)電機(jī)組的造價(jià),用來避免產(chǎn)生非必要的支出。
為滿足風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越的需要,應(yīng)當(dāng)通過反事故自動(dòng)化措施等管控舉措同其合作。
風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的并網(wǎng)工藝明確指出:一般針對(duì)參與其內(nèi)的所有利益相關(guān)人員和電力輸送系統(tǒng),風(fēng)電場(chǎng)在低電壓穿越角度上的實(shí)際需要核心,依據(jù)風(fēng)電場(chǎng)輸出電路外的電力輸出系統(tǒng)元件情況產(chǎn)生的過程中,風(fēng)電場(chǎng)不可以產(chǎn)生脫網(wǎng)情況來規(guī)劃。風(fēng)電場(chǎng)所具備的低電壓穿越能力,就是為配電系統(tǒng)與輸電系統(tǒng)進(jìn)行反事故自動(dòng)化措施提供部分時(shí)間,令其可以在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)處理電力傳輸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所產(chǎn)生的問題。
1.給保護(hù)留下一定的時(shí)間
集中式風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)一本均會(huì)連入220kV 或者高電壓級(jí)別的電氣系統(tǒng)內(nèi),在風(fēng)電場(chǎng)電力運(yùn)輸電路外的電路產(chǎn)生短路的情況下,風(fēng)力電場(chǎng)并網(wǎng)位置的電壓基準(zhǔn)將降低至20%的額定電壓。在此類狀況中,依據(jù)風(fēng)電場(chǎng)在低壓穿越角度上的實(shí)際需要,保證風(fēng)電機(jī)組不脫離電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn),為反事故自動(dòng)化措施制造時(shí)間。一般情況下,高壓電輸送電路均設(shè)置了兩套核心防護(hù),同時(shí),落實(shí)防護(hù)的時(shí)長(zhǎng)同樣僅為一定周期,同時(shí)落實(shí)后備防護(hù)應(yīng)當(dāng)消耗的時(shí)長(zhǎng)同樣僅為500ms,再加之防護(hù)需要的時(shí)長(zhǎng)約是125ms,所以電壓穿越至少會(huì)用625ms 的時(shí)長(zhǎng),只有在該時(shí)間范圍內(nèi)方可以確切地落實(shí)反事故自動(dòng)化措施。
2.保證保護(hù)可靠無誤動(dòng)作
對(duì)于風(fēng)電機(jī)組來說,針對(duì)風(fēng)電機(jī)組展開保護(hù)的全部舉措,同樣務(wù)必符合風(fēng)電場(chǎng)在低壓穿越角度上的對(duì)應(yīng)規(guī)章,保證輸出電路外的電力輸出系統(tǒng)在出現(xiàn)情況的期間,可以獲得確切的防護(hù)。在風(fēng)電機(jī)組的端壓降低至低壓線路以下的情況下,機(jī)組就將出現(xiàn)跳閘。當(dāng)輸出點(diǎn)路以外的電力輸出系統(tǒng)出現(xiàn)情況的同時(shí),風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)位置的電壓通常將降低至20%的額定電壓,此類狀況中,全部風(fēng)電機(jī)組的端壓便將提升,但機(jī)組不會(huì)產(chǎn)生立即跳閘,風(fēng)電機(jī)組在低壓防護(hù)角度上的特征同風(fēng)電場(chǎng)在低壓穿越角度上的規(guī)章相符[4]。
3.有選擇性切除故障元件
在輸出點(diǎn)路產(chǎn)生負(fù)面情況的過程中,風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)位置的電壓通常將降低至20%的額定電壓以下。此類狀況中全部風(fēng)電機(jī)組的端側(cè)依然存著部分電壓,以此便不會(huì)立即產(chǎn)生跳閘,便將為輸出電路防護(hù)制造300ms 的時(shí)長(zhǎng)用以處理該情況。由于風(fēng)電一般均為通過單回的高壓輸配電線路所傳遞,輸出電路一般均設(shè)置較為全方位的核心防護(hù),線路所產(chǎn)生的情況一般均可以在100ms 的時(shí)長(zhǎng)中處理完畢,由于全部的風(fēng)電機(jī)組并沒有同電網(wǎng)產(chǎn)生分離,以此便為輸電線路在合閘之后落實(shí)并網(wǎng)提供了便利的前提。
與電力輸送配置系統(tǒng)所產(chǎn)生的情況不同,風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)所產(chǎn)生的電力網(wǎng)問題將導(dǎo)致電場(chǎng)內(nèi)電力網(wǎng)電壓極大下降,不過不會(huì)導(dǎo)致電力輸送配置網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模地出現(xiàn)電壓大幅度降低。各風(fēng)電機(jī)組中的機(jī)端依舊會(huì)有電壓存在,低壓保護(hù)風(fēng)電機(jī)組同樣難以立即出現(xiàn)跳閘,便將為電網(wǎng)防護(hù)提供300ms 的時(shí)長(zhǎng)用以應(yīng)對(duì)該情況。風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的電網(wǎng)防護(hù)可以確切地運(yùn)用風(fēng)電機(jī)組的低電壓落實(shí)300ms 的運(yùn)轉(zhuǎn),并且在該時(shí)長(zhǎng)內(nèi)會(huì)對(duì)應(yīng)地脫離產(chǎn)生情況的元件。
結(jié)論:伴隨國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技能力的提高,供電模式同樣獲得了嶄新的建設(shè),風(fēng)電屬于綠色環(huán)保的發(fā)電模式,不過因?yàn)槠鋵?duì)科技能力的需要較為突出,在實(shí)際展開應(yīng)用的過程中,極易產(chǎn)生安全問題,所以電力部門應(yīng)當(dāng)為風(fēng)電場(chǎng)設(shè)置對(duì)應(yīng)的低電壓穿越能力同時(shí)設(shè)置反事故自動(dòng)化措施系統(tǒng)。