大规模风电机组脱网原因分析及对策

舍文斌

摘要：隨着风力发电技术的普及和应用越来越多，加强清洁能源的应用以支持大型风力发电机的应用也越来越重要，大型风力发电机的应用往往会面临风力发电机脱网等问题，危及整个电网的安全和稳定。本文简要分析了大规模风电机组产生脱网问题的原因，并提出了相应的措施和建议。

关键词：风电机组;脱网;原因;措施建议

引言：

风能是环境友好型清洁能源，具有很大的应用价值和巨大的空间，能够有效减轻我们国家的经济资源压力，促进经济可持续发展。目前风力发电行业的发展日益加快，但由于风力发电的相对不稳定性，风力发电机在某些运行过程中的脱网问题引起了人们的极大关注。

1风电机组脱网原因的技术分析

1.1缺乏低电压穿越能力

由于目前的技术仍处于早期阶段，相对不成熟，当电网电压波动时，大型风力发电机制造商不可能获得更好的低电压过渡模式。当电源电压降至正常电压的70%时，将产生风机脱网故障。虽然目前也有针对低电压穿越能力进行改进的，但由于相关机构尚未检查低电压穿越的有效性，因此存在一定的电网离线风险。

1.2 存在设计缺陷，调节能力较差

由于无功补偿设备的反应时间长，通常设备的启动时间需要几分钟，远远不能满足整个电网的稳定运行，也不能有效调节动态无功功率。因此，一旦大型风力发电机组出现低电压无法穿越的现象，也会导致大规模的离网故障。另外，如果供电系统电压升高，由于风力发电机组过电压保护机构开启，风力发电机组出口断路器将自动跳闸，从而导致风力发电机组离网故障的产生，影响整个供电系统的稳定运行。为了实现无功调节，必须在升压站安装无功补偿设备。但是，具体的发展情况是大多数无功补偿设备的输出功率不能满足补偿范围的标准，只能采用延长补偿时间的方式，无法完全达到调节系统电压的目的。现阶段使用的补偿设备是电磁电抗器，但仍不能适应风电场的快速调压能力。由于供电网络的电压波动是不可预测的，这就要求无功补偿设备具有更灵敏的响应速度。同时，由于一些无功补偿设备容量太小，无法满足技术要求，无法实现连续补偿，因此大型风力发电机组的无功调节程度不稳定。

1.3 风电机组配置参数不达标，缺乏对电网的适应能力

由于规格参数不达标造成机组的保护和定值整定都与供电网存在差异，所以风电机组产生脱网故障的可能性也就更大。同时，由于风力发电站的主要建设区域相对偏远，自然条件恶劣，很容易忽视设备的有效维护和保养，导致风力发电机组设备无法正常运行，内部设备故障严重，导致离网现象的发生。

1.4 在风电场运营管理上出现问题

目前，风电场的运行和管理存在诸多问题，缺乏对运行和设备的有效管理。由于风电场运行过程中相关维护人员缺乏一定水平的专业技术能力，人为因素导致的电气设备非法运行失败，以及缺乏深入的管理和检查维护，将导致大型风力发电机组断线。

2 大规模风电机组脱网原因的应对措施

2.1 增强风电场动态无功补偿装置的性能

风电场应根据具体运行情况，加强无功补偿设备性能和配置的协调。如果风电场的无功补偿能力不能满足要求，必须及时调整或更换。正常情况下，动态调整的反应周期应控制在30 ms以内。此外，设备的反应速率应与其高压穿越能力相协调，以便相关设备能够有效调整，避免大型风力发电机组因高压问题造成的离网故障，从而保证整个供电系统的稳定运行。

2.2 保证风电机组的低电压穿越能力，提高风电机组对电网的适应能力

2.2.1对风力发电机组离网现象的内部分析表明，电网和发电机端电压的上升范围约为1.2～1.3Un，假如风电机组高压穿越能力超过这一范围，那么即使有的机组因超出低电压穿越范围或因不具备低电压穿越能力而出现脱网现象，当电压瞬间上升时，这些发电机组通常可以有效地平衡其有功和无功功率。

2.2.2 在控制大型风力发电机组时，应不断优化和调整整个风电场中箱式变压器和升压变压器的抽头位置，以确保抽头位置能够发挥有效作用。因此，风电场的发电机端和并联点的电压可以起到稳定的作用，进而可以有效弥补电压波动带来的不足，最终可以避免大型风力发电机在运行过程中出现离网故障。

2.3 在风电汇集地区建立电压自动控制系统，加强对风电涉网的管理

2.3.1 健全完善电压调控系统。风电机组的大规模连接为电压调节和控制设定了更高的标准。因此，为保证风电机组的稳定运行，应加强对电压调控系统的改进，通常包括两个环节：调度端自动控制主站和风电场自动控制分站。该系统可以结合风电运行实现变电站无功补偿的有效调控和管理，促进大规模风电接入后的电压可控管理，大大减少风电机组的离网故障。

2.3.2 提高风电涉网管理和保护程度。实施风电并网管理必须强调以下几点：一是确保风机保护与电网匹配;其次，必须确保过压保护、频率保护和欠压保护之间的稳定运行。此外，应加强变频器设定值和低电压穿越能力之间的协调。最后，有必要尽可能将电网连接点处的电压稳定在额定电压的0.9～1.1倍以内，以确保风力发电机组的持续安全运行。

2.4 加大风电场汇集系统小电流接地系统的研究

风电场应根据自身运行情况，对接入电网的10kV和35kV小电流接地网进行深入分析，并不断完善和优化。同时需要强调的是一定要使其具备对风电场中单相问题的快速隔离功能，并有效控制断线问题的影响，以保证整个供电网络的稳定运行。

结束语：

由于大型风电机组的接入，离网故障的发生率急剧上升，严重影响了整个风电场的安全，也在一定程度上给相关人员敲响了警钟。因为只有确保风电场能够安全可靠地运行，我们才能有效地促进中国能源工业的可持续稳定发展，并加强绿色清洁能源的充分利用。通过分析和解决风电产业发展中的一系列潜在技术问题，可以不断促进风电产业的持续稳定发展，促进中国绿色能源经济的快速进步和发展。

参考文献：

[1]  张丽英，叶廷路，辛耀中，韩丰，范高锋.大规模风电接入电网的相关问题及措施[J].中国电机工程学报.2010（25）

[2]  王世谦，李阳.风电机组大规模脱网的应对措施[J].农村电气化.2013（04）

（作者单位：新疆风能有限责任公司）