風電機組低電壓穿越能力與風電場繼電保護研究

郝永清

摘要：風力發(fā)電機的電壓如若在運行中降低到一定的數(shù)值且能夠維持其繼續(xù)運行，也能夠為系統(tǒng)提供一定的無功，可以將其稱為低電壓穿越能力了。現(xiàn)今我國各個風電場的繼電保護配置都逐漸完善，但在其運行的過程中也會存在風電場繼電保護、變流器等設備使用或者性能存在問題的情況，進而也會影響電網(wǎng)運行的安全與穩(wěn)定。對此，筆者將重點針對低電壓穿越能力的風電機組的繼電保護裝置進行研究，確保其能夠正常發(fā)電，也能夠避免運行中出現(xiàn)故障，進而也能夠降低風電機組對電網(wǎng)的影響。

關鍵詞：風電機組;低電壓穿越能力;風電場;繼電保護

引言：

現(xiàn)今我國更為注重環(huán)保能源的發(fā)展，在風力發(fā)電廠運行的過程中風電機組的低電壓穿越能力對其電網(wǎng)運行以及其發(fā)電的穩(wěn)定性和運行的安全具有直接的影響，在其運行的過程中要注重對風電運行的穩(wěn)定性以及安全性進行保障，也利于保障其運行的安全，更能夠推動我國風力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，其技術也能夠得到提高。各個風力發(fā)電廠要注重對風電機組低電壓穿越能力以及風電場繼電保護裝置的研究，進而保障其運行的安全。

1課題背景

風力發(fā)電技術主要為節(jié)約能源且沒有污染的可再生能源技術，隨著現(xiàn)今我國風力發(fā)展技術水平的發(fā)展和提升，風力發(fā)電電力的容量占比電力系統(tǒng)的容量逐年提高，對我國風力發(fā)電并網(wǎng)的用電安全性以及穩(wěn)定性都有較大的推動作用，風力發(fā)電接入電網(wǎng)之后也需要一系列技術，進而筆者重點對風力發(fā)電低壓穿越能力以及繼電保護裝置進行研究。美國是擁有最為現(xiàn)今的風電技術的國家，其并網(wǎng)情況根據(jù)實際情況而制定，也注重技術水平的提高，更在其基礎上確定了風電低電壓穿越能力的規(guī)則，大規(guī)模的并網(wǎng)運行，其能力是保障穩(wěn)定運行的基礎。現(xiàn)今我國風電場的技術和規(guī)模也逐漸提高、擴大，各個電力電網(wǎng)企業(yè)也在風電場的發(fā)電中并入電網(wǎng)策略。

2風力發(fā)電機組低電壓穿越測試研究

風電接入系統(tǒng)設備以及繼電保護等裝置在使用中與其他發(fā)電機組的等級、接地方式都存在較大的差異，現(xiàn)今我國風電機組的接入規(guī)模逐年擴大，但繼電保護定制不符合運行安全，進而也發(fā)生了較大的事故，要想保障其接入系統(tǒng)運行的安全，就要對風機配合系統(tǒng)保護定值進行研究，進而保障其具有穿越能力，也能夠針對其接入電網(wǎng)時的穩(wěn)定運行。低電壓穿越能力主要可以體現(xiàn)在以下等方面，與傳統(tǒng)的發(fā)電機相對比，風電機組在運行的過程中其發(fā)電機的額技術的靜態(tài)性較為明顯，電壓控制能力也較強，進而在其運行中區(qū)域電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定會直接受到風電場裝機容量和技術的影響。梁歪，電網(wǎng)接入風電之后，若干個同步的機組都會被風電機組所取代，風電機組成為唯一承擔所有運行能力的主體，進而為了保障其運行的安全與穩(wěn)定，接入電網(wǎng)的過程中應該嚴格對發(fā)電廠的發(fā)電機組進行要求。低電壓穿越能力主要是能夠在電網(wǎng)運行出現(xiàn)故障導致電網(wǎng)電壓跌落之后而維持一段時間的電網(wǎng)連接的作用，在其過程中能夠向電網(wǎng)提供相對穩(wěn)定的功率以保障電網(wǎng)電壓的恢復，電網(wǎng)恢復正常之后能夠穿越其低電壓區(qū)間。

機組的定轉(zhuǎn)子會在電路短路、故障等過程中進行短暫的過電，其電流會經(jīng)過變流器，機組機端的電壓也會因為短路而降低，進而機組無法穩(wěn)定的對電網(wǎng)輸送電能，其不平衡的情況下會導致電流速度增加，電壓也會持續(xù)升高。定轉(zhuǎn)子以及相關的電能供電設備都會因為過電壓而受到損壞。風電機組低壓穿越能力能夠確保在其過電的過程中出現(xiàn)故障的情況下也不會解裂，也能夠維持電網(wǎng)發(fā)電的特性。

3風電場繼電保護配置及整定

3.1風電場繼電保護的配置

35KV集電線路通常以兩段式或者距離等方式對電流進行保護，如若在保護的過程中也可以根據(jù)實際情況增加復合式電壓閉鎖元器或者方向元器件，技術人員要根據(jù)風電場的實際情況對箱變的短路情況制定選擇要求，也可以使用箱變?nèi)蹟嗥鲗收喜糠诌M行處理。如若風電機沒有具備低壓的穿越功能，也要將其用降變壓的方式對其配置進行保護，差動保護以及高壓側(cè)后備保護都可以。如若風電機具備低壓穿越性能，就要使用升壓變的形式對其裝置進行保護，更要二次諧波制動保護，更要對其電流的大小進行控制。220KV線路要配置雙重化縱聯(lián)保護、后備保護兩種形式，如若風電機沒有穿越低壓的能力，就可以將后備保護當做單電源的形式對其進行保護，進而保障其運行的穩(wěn)定與安全。

3.2風電場繼電保護整定

如若風電場在供電運行的過程中不對風力發(fā)動機低壓穿越的能力進行考慮，其故障位置與風電場之間相距較近，其短路電流發(fā)生的時間通常在120ms內(nèi)，如若系統(tǒng)故障的位置和風電場之間的距離較遠，其電流時間可以設置為120ms，如若故障位置與風電場距離較遠，就不會因為故障而受到較大的影響，風電發(fā)電機也能夠持續(xù)正常運行?，F(xiàn)階段的風力發(fā)電機在生產(chǎn)的過程中都增加了一些新功能，例如低電壓穿越。其功能能夠?qū)﹄娋W(wǎng)高壓線路進行保護，220kv線路主要是使用縱聯(lián)進行保護，其可以分為兩類，其一是以基爾霍夫電流定律所使用的縱聯(lián)差動保護，其二是以方向判斷開展的縱聯(lián)方向保護?？v聯(lián)方向保護主要包括縱聯(lián)距離、零序突變量方向等。在縱聯(lián)差動保護應用的過程中，技術人員要對風力發(fā)電機的短路電流時間進行了解，并進行整定計算，從而合理的對其進行整定保護。

3.3風電場機組的保護

為了保障風電場機組的運行穩(wěn)定，在其運行的過程中對其配備了較多的保護，風電機出口位置低壓斷路器是按照我國對發(fā)電機制造要求的標準配備的，一方面能夠?qū)﹄妷旱拖捱M行保護，另一方面也能夠?qū)︻l率越限進行保護，更能夠?qū)ζ溥\行的電流穩(wěn)定進行保護，也能夠?qū)︼L電機變流器起到保護作用，進而保障風電場機組能夠穩(wěn)定運行。

結(jié)束語：

近幾年我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為迅速，風電接入系統(tǒng)以及繼電保護等問題都會影響其運行的穩(wěn)定與安全，進而要根據(jù)其應用的技術進行探究，進而對風機配合系統(tǒng)進行保護，也能夠保障電網(wǎng)運行的安全與穩(wěn)定，更利于推動我國風力發(fā)電的建設與發(fā)展。

參考文獻：

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