風電機組脫網原因與處理對策探討

楊明洙

摘 要：現階段，我國大力發(fā)展綠色能源，風電產業(yè)發(fā)展迅速。將風電機組并入電網以后，實現了能源的穩(wěn)定供給，這項工作對于促進能源的綠色化和可持續(xù)化利用有著積極的意義。在實際的發(fā)電過程中，由于多種因素的影響，時常會出現風電機組脫網現象，技術人員應該針對可能產生的原因制定合理的解決對策，保證供電的穩(wěn)定性。文章就風電機組脫網原因與處理對策進行了詳細的討論。

關鍵詞：風電機組；脫網原因；處理對策

1 大規(guī)模風電機組脫網原因

脫網現象是一個長期累積的過程，并不是突然之間產生的結果，脫網現象的出現對電網的正常運轉造成了較大的影響，導致風電機組脫網的原因有多種，主要包括以下幾個方面：

1.1 風力發(fā)電機組低壓穿越能力缺失

如果風電機組在并網的情況下運轉，如果低壓穿越能力不足，會出現機組脫網現象。目前，很大一部分風電機組都不具有低壓穿越能力，當系統電壓約為額定電壓的百分之七十時，就會出現脫網。個別風電場嘗試建立低壓穿越能力，但是調試并沒有取得成功，所以，當發(fā)現機組運行中出現故障時，就會導致機組脫網。由于多數風機并沒有低電壓穿越能力，風機的主要控制與調節(jié)參數、變流設備的定值不能與低電壓穿越能力相匹配，還有一些風電機組盡管具有相應的低電壓穿越能力，但是沒有經過專業(yè)檢測部門的檢測以及認證，一些低電壓穿越能力僅適用于三相對稱的電壓。如果一些電網中經常出現不對稱的電壓降，則電壓下降為原來的百分之八十。

1.2 無功調節(jié)能力不足

很多設備并不具有充足的無功調節(jié)能力，包括動態(tài)調節(jié)，導致無功補償設備不夠靈敏，反應時間很長，有時甚至大于幾分鐘，不能夠保證電網的穩(wěn)定運行。如果在這樣的條件下風電機組低壓穿越不成功，則會導致機組脫網。脫網發(fā)生以后，電壓數值迅速升高，基于設備的過電壓保護程序，電機就會停止運轉，出現脫網?，F階段，大部分風電機組不具備動態(tài)的調節(jié)功能，基本都是在功率因數恒定的狀態(tài)下工作，一旦將程序中的電壓值進行調整，就要利用無功補償設備，可是，很多無功補償設備由于容量不足，不能很好的發(fā)揮作用，調節(jié)速度較慢，不能夠實現電網正常運轉的需要。在調壓的速度方面，一些風電場無功補償設備選用MCR，MCR就是抵抗電抗設備，動態(tài)調節(jié)速度極快，通常大于100ms以上，即使是這樣的速度，也不能滿足風電場的調壓要求，另外，在配置方面，無功補償設備也不能很好的滿足運行需要，無功調節(jié)的過程出現間斷的次數較多，連續(xù)性不足，了解速度較慢，不能實現機組快速的無功調節(jié)。

1.3 電網適應性不足

很多機組由于適應能力不足，對電網的適應程度不夠，導致機組脫網現象的發(fā)生。在下面幾個環(huán)節(jié)具有明顯的表現。第一，機組配置與實際需要不一致，保護配置與定值整定均與電網運行的實際需要相悖，第二，由于機組自身的質量不過關，設備的性能較差，所以異常保護定值整定設置不準確，缺乏合理性，只關注對設備本身的保護，卻不重視系統的運行安全，致使風電機組電網的保護與涉網相矛盾，機組不得小于擾動值。第三，變壓器的安裝上，風電場的升壓變壓器的接頭位置不合理，不能與箱式變壓器的接頭位置相匹配。

1.4 無法迅速排除故障

如果不能及時發(fā)現故障，并有針對性的合理解決，則故障范圍將會持續(xù)擴大，最終風電機組不能正常工作，進而導致脫網容量的持續(xù)增加。

1.5 風電場建設不規(guī)范

風電場的運行中，管理制度不健全，管理工作存在較多的問題和不合理性。在不同的生產環(huán)節(jié)中，都存在著安全性問題，與管理人員的水平和工作方法有著直接的關系。比如：在設計方面，設計要求和標準的規(guī)定相矛盾或者無法滿足實際工程需要，導致機組脫網現象的發(fā)生。很多機組脫網發(fā)生的原因都是設備的性能不合格或者操作問題，所以，操作人員的技術水平必須馬上提高，以滿足風電場設備正常運行維護的需要。還有一些工作人員對設備本身的結構以及性能并不了解，這必然會增加設備出現故障的頻率，使機組脫網頻繁發(fā)生。

1.6 沒有實現開放式管理

一些風機生產單位并沒有將內部控制系統以及保護系統實行開放式、系統式的管理，技術交底工作不夠清晰、全面，很多主要的參數表示的不夠清楚和明確，導致操作人員在現場的工作中由于數據不明而造成錯誤，另外，一旦出現事故，不能馬上進行合理的控制或者縮小事故的范圍，導致事故擴散迅速，系統無法自動恢復運行。

1.7 對建設單位造成極大的壓力

如果風電建設的規(guī)模較大，則無形中給設計單位、建設單位以及監(jiān)理單位都造成較大的工作壓力，由于技術力量不足，所以不可能保證設備整體技術的完美性，必然存在一定的缺陷，有些施工人員由于技術水平不高，所以安裝質量極差，尤其是35kV系統的施工工藝本身就存在著一些漏洞，導致問題更加嚴重。一些負責電纜接頭制作的人員，并沒有專業(yè)的資質證明也在從事這方面的工作。

2 風電機組脫網的有效解決措施

2.1 提高風電機組低壓穿越能力

我國政府已經在相應的標準中規(guī)定，必須不斷的對低壓穿越能力進行調節(jié)和優(yōu)化，并進行相應的檢查和測試，以保證滿足電力系統的生產要求。檢測機構要有專業(yè)資質，完成檢測以后，能夠提出檢測報告，并將報告提交給相關的審核部門。

2.2 提高無功補償

應該合理的對容量進行配置，保證其具有較快的響應速度，縮短響應時間，保證其完全可以滿足電網運行的實際需要。同時，對無功補償設備以及元件進行合理調整，實時監(jiān)測設備的運行狀態(tài)，當發(fā)現不能滿足要求時，及時針對設備的實際運行狀況進行合理的調整，保證設備安全、高效的運行。無功補償設備中所涉及到的主要參數和指標，包括最大容量以及感性無功容量等，需要集中討論，組織技術人員以及操作人員通過專題分析的形式，明確設定參數，本著穩(wěn)定、平衡的原則，對不同層次以及不同區(qū)域進行合理的劃分，確定相關的技術指標。

2.3 提高風電機組適應能力

調節(jié)風機使其適應能力得到提高，可以與電網相適應，通過合理的調整，保證主控定值、變流設備的定值與低電壓穿越功能不會發(fā)生沖突，保證電壓保護、頻率保護和電網相互協調，以滿足電網的實際需要。

2.4 采用自動化設備

在風電機組中盡可能使用自動化設備，實現電壓控制，盡量降低電壓不穩(wěn)定現象出現的概率，可以通過使用電壓控制的方法來實現，減少機組脫網的次數。

2.5 研究與開發(fā)新系統

積極研究風電場匯集系統，同時開展小電流接地系統的研究，發(fā)現風電場出現問題，及時對其進行調整和改善，合理應用風電場匯集系統以及小電流接地系統。避免故障的發(fā)生，有效降低風電機組的脫網次數。

2.6 嚴格行業(yè)標準和準入制度

工作人員的操作水平、業(yè)務能力以及基本素質對系統的運行有著重要的意義，只有做好員工的培訓，才能提高操作人員的技術水平，避免或者減少不正常操作現象的發(fā)生，企業(yè)還應該定期或者非定期的聘請專家來對操作人員進行技術培訓以及安全培訓，使操作人員的理論基礎知識更加扎實，眼界更加開闊，通過組織研討會的形式，使工作人員將平時工作中遇到的問題以討論的形式得到妥善的解決，提高工作效率，同時使風電機組的無故障運行時間得到延長。

綜上所述，風電機組脫網現象的發(fā)生，不僅會降低供電效率，而且可能造成安全生產事故，技術人員需要全面、認真的針對可能導致機組發(fā)生脫網的影響因素進行分析，然后制定相應的解決辦法，發(fā)現問題以后，及時排查故障，恢復供電，盡量保證設備處于穩(wěn)定、持續(xù)的運行狀態(tài)，保證風電產業(yè)的高效率、高質量發(fā)展。

參考文獻

[1]張麗英，葉廷路，辛耀中，等.大規(guī)模風電接入電網的相關問題及措施[J].中國電機工程學報，2010，30（25）：3-11.

[2]趙晶晶，符楊，李東東.考慮雙饋電機風電場無功調節(jié)能力的配電網無功優(yōu)化[J].電力系統自動化，2011，3（11）：33-38.