风电接入对电网继电保护的影响

李武洲

【摘 要】社会经济持续高速发展，推动了现代文明的进程，加快了社会主义建设，撬动了各行各业发展的诸多机遇，推动风电行业发展的同时也带来了诸多影响及作用。传统电力事业依赖于不可再生能源，这使得经济发展与能源利用方面的矛盾日益尖锐。随着科学技术的不断发展，给传统电力事业带来了很多选择与替代空间。风电就是当今代替传统电力的不二之选，因风电属于清洁能源，与此同时也与当下环境保护发展策略是相吻合的，且风电资源在我国分布广、适用性强、发展潜力大。本文以风力发电为研究对象，深入分析了风电入网短路电流及继电保护挑战与影响，并对影响给予了解决措施。

【关键词】风电接入;继电保护;影响;措施

我国的地质地貌以及气候环境等地理因素给风电发展提供了广阔的空间和前景，以至于在当今时代背景下，当今世界严峻的环境形势下，为我国大力发展风电事业提供了很大的推动力。现如今，我国风力发电正如火如荼的进行中，风电场覆盖范围及发展规模已经屹立于世界之巅，这已是无需辩驳的事实。但是，在风电发展空前的背景下，风电接入电网对电网的影响和机电保护挑战也是空前的。因此，若想在时下大力发展风电事业，需克服风电接入电网短路电流方向的控制和机电保护带来的不利影响，需着眼于影响点，将影响因素及影响范围降到最低，这样才能推动风电事业稳定、安全、高效的发展。

1.风电并网后对电网的影响

现如今，风电场机组配置容量越来越大，单机容量和整体容量均在不断增加，用以满足电力事业发展需求。由于风电设备容量的增加，对电网影响及威胁是不可小觑的，加之风电受到诸多因素的影响，使得风电具有不稳定性、随机性。因此，风电并网对电网影响有以下几方面内容。

1.1 部分电路故障存在选线问题

电路选线问题一直以来都必须严格按照电力系统规范要求执行的，但在建设施工过程中难免会因为现场管理疏忽大意、施工工艺问题而导致电缆选线问题层出不穷。在电气工程施工过程中，需按照电缆的载荷能力、强度要求选择不同线径的电缆。且线缆施工过程需建设单位安排专业施工人员按照规范执行，监理单位需全程进行监督和旁站，如发现施工未满足规范要求，监理施工单位负责人有权及时叫停并责令整改。接地分为防雷接地、保护接地、工作接地，且接地需满足接地要求，否则会对后期设备安全及运行埋下很大的安全隐患。接地扁铁或接地铜排的搭接面积也是有严格的规范要求的，尤其是风电设备，若接地出现问题，直接将影响风电设备的正常运行，风电运行设备的异常或短路将会直接影响到主网电力供应。故，风电设备选线及施工工艺需严格执行，否则后果不堪设想。

1.2短路对电压的影响

在电力系统中，根据电压等级划分，可分为超高压、高压、中压和低压。线路短路的危害程度是十分高的，不同电压等级与短路后的危害程度及范围是成正比的，因此，势必做好线路绝缘、接头压接等工作。因为，电压等级越高，越容易击穿绝缘层或空气导致短路，短路对线路及设备的影响是致命的，因此在电气系统中配置了三级保护继电器进行检测和隔离，但即使如此短路事故发生概率仍居高不下。风电场中发电设备经过电压、电流、功率、阻抗等各项指标的检测，如所检测项目符合国家电网并网要求，风电即可并网到国家输送电网中。除此之外，在风电利用过程中还会因线路短路、电气间隔距离不足、设施设备老化等原因导致短路，风电短路会对电网节点处的电压产生非常大的影响。因此，在风电接入前和并网后需做好风电机组短路事故预防，需做好后期的周期性维护保养工作，杜绝短路事故发生。

2.风电接入配置原则

我国配电网主要集中在10KV及以下电压等级，风电及传统发电系统通过变压器将电压升高并通过线缆输送到变电站，在经过变电站降压变压器将电压等级将至380V，再供给末端用户。鉴于风电接入电网存在的问题，需按照一定的配置原则进行。配置原则就是在线路上设置三级保护装置，若下端设备或线路出现异常，从上而下逐级保护跳闸，用以保护上级线路不受影响。通过保护措施的介入，一旦风电接入电网后电能质量出现峰值、过流、欠流、无功功率较大、欠压、过压等情况，使得风电设备经过保护装置保护，进而将风电设备退出电网接入。保护装置的有效设立，在很大程度上避免因单点故障而出发电网波动，更不能因单点故障而导致受电设备损坏。风电发电设备若因无功功率超过电力行业标准时，需启动柴油发电机进行无功补偿，且补偿结果需检验是否合格，检验合格才可将风电并入到电网中去。

3.风电接入的具体措施

随着风电设备配置容量逐年攀升，同时在风电运行过程中不断总结经验教训，加强短路事故的防范和预防。风电短路对电网接入的影响虽然可以在很大程度上可以避免，能够保证单点故障时隔离，经相关实际案例分析得知，容量增加对电网机电保护的挑战非常大。风电设计、安装及运行需严格按照规范要求执行，与此同时，仍需做好电能质量分析、风电系统监测。以下为风电接入步骤及方法介绍：

3.1 使用集电系统接地的方法

通常来说，大型电力系统均采用综合接地系统，集成接地系统即将防雷、工作、保护以及静电接地集成在一个接地系统中，这种综合接地系统对于电气系统保护起到了十分关键的作用，能够有效地为电气系统提供保护。对于风力发电系统也不例外，利用综合接地的能够保障风电系统安全、稳定、高效运行。综合接地系统中配给了不同容量的断路开关、隔离开关或继电器，起到隔断电路的作用。与此同时，也为电气系统单点故障时的抢修、维修及检查带来了便利，操作更加灵活。

3.2 延长故障穿越时间

在电气监控专业看来，当电气系统出现异常或故障时，监控点位的监控数据异常就会弹出告警，必要时可通过远程控制操作电气设备的启停。但对于风电设备来说，如果一旦设备出现异常，不经过严格的故障筛选或甄别就将风电设备做退网处理，对于风电设备、能效、电网影响都是至关重要的。因此，对于风电机组来说，根据实际运行情况将故障穿越时间延长，以保证风电接入的可靠性，保障电网时刻处于小波动范围之内。这里所说的延长故障穿越时间是在毫秒级别，故并不会因故障而影响了设备安全、稳定性。

4.结语

综上所述，地球赋予人类的资源是十分有限的，随着逐渐使用，不可再生资源终究会有枯竭的一天，因此，新形势下充分利用科学技术手段去开发和使用可再生能源。对于电力事业来说，需加大力度开发太阳能、风能的开发力度。由于全球生态环境逐步恶化，温室效应等的限制，新能源开发已经显现的刻不容缓。我国风电资源丰富，可作为传统化石资源的替代品，未来发展前景不可限量。但是，风电在实际运行和并网过程中仍旧需要克服很多难题，比如说短路电流对电网电压的影响，接入电网后继电保护的压力，网络拓扑结构的改变，潮流方向不确定等因素的影响。因此，为了更好的开发和利用风电，充分发挥优势，推动社会主义建设，需做好电网机电保护的研究和突破。

参考文献：

[1]韩璐，李凤婷，王春艳，等.風电接入对继电保护的影响综述[J].电力系统保护与控制，2016，44（16）：163-169.

[2]韩璐，李凤婷，王春艳，等.风电接入对继电保护的影响综述[J].电力系统保护与控制，2016，（16）.

[3]周专，赵志强，王新刚，等.规模化风电接入对系统短路电流的影响分析[J].四川电力技术，2015，38（5）：17-20.

[4]张保会，王进，李光辉等.风力发电机集团式接入电力系统的故障特征分析[J].电网技术，2017（3）：139-143.

[5]风电场接入配网对电流保护的影响分析[J].张玉，李凤婷，齐尚敏.电工电能新技术.2014（09）

（作者单位：安徽吉电新能源有限公司）