大规模风电机组脱网原因分析及对策

刘长顺 中广核新能源投资（深圳）有限公司黑龙江分公司双津河风电场

1 前言

因为风能资源是一种绿色环保、无污染的能源，所以其有着十分巨大的应用价值与空间，可以有效缓解我国经济资源紧张的压力，推动经济的可持续发展。虽然目前我国对于风电产业的开发力度不断加大，但因为其相对风力发电存在一定的不稳定性，所以很容易造成在具体运行过程中的风电机组脱网等问题，一定要引起充足的重视。

2 风电机组脱网原因的技术分析

通常来说导致风电机组发生脱网故障的因素有很多，会对供电网的稳定运行产生严重的影响。

2.1 缺乏低电压穿越能力

由于目前的技术仍然属于前期阶段，技术架构相对不够成熟，所以其大规模风电机组都无法在电网电压波动时具有较好的低电压穿越能力。当供电网络电压骤降至正常电压值的70%时就会产生风机脱网故障。虽然目前也有针对低电压穿透能力进行改进的，但因为仍没经过实践证明，另外也没有相关机构部门进行低压穿透的有效性进行检查，所以仍会造成一定的脱网风险。

2.2 存在设计缺陷，调节能力较差

因为无功补偿设备反应时间较长，通常设备的开启时间需要几分钟，这对整个电网的稳定运行来讲远远不够，也不能有效对动态无功进行调节。所以大规模风电机组一旦出现低电压无法穿透的现象也将造成出现大面积范围的脱网故障。另外如果供电系统出现电压上升的现象，因为风电机组的过电压保护机制开启，导致风电机组出口断路器自动跳闸，进而造成风电机组脱网故障的产生，影响整个供电系统的稳定运行。因为现阶段大多数风电机组还没有动态无功的调节作用，所以都是在系统额定功率因数下进行工作，要想实现无功功率的调节就一定要在升压站安装无功功率补偿设备。但具体发展现状是大部分无功补偿设备输出功率无法满足补偿范围的标准，只能够采取延长补偿时间的方式，所以并不能完全做到对系统电压展开调节的目的。现阶段采用的补偿设备为电磁电抗器，但仍然无法适应风电场的快速调压能力，由于供电网络的电压波动是无法预知的，因此这就要求无功补偿设备具有较为灵敏的的反应速率。同时因为一些无功补偿设备容量过小无法满足技术要求，不能做到连续性补偿，所以对大规模风电机组展开无功调节的程度是不稳定的。

2.3 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。同时因为风电厂的主要建设区域都相对偏远、自然条件恶劣，所以很容易忽视对于设备的有效维护和保养，造成风电机组的设备无法发挥正常功能，内部产生严重的设备故障，导致脱网现象的出现。

2.4 在风电场运营管理上出现问题

现阶段的风电场在运行管理方面存在着较大的问题，缺乏对于运行和设备的有效管理。由于在风电场运行过程中相关检修工作人员缺乏一定水平的专业技术能力，因人为因素而造成电气设备的违规操作产生故障，加之在管理过程中不够深入，巡检和维护不到位的现象都会使得大规模风电机组发生脱网现象。

3 大规模风电机组脱网原因的应对措施

3.1 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来加强对于无功补偿设备的性能及配置协调，假如风电场的无功补偿能力不能满足要求，一定要及时进行调整或者更换。通常情况下动态调节的反应周期应该控制在30 ms以内。加强无功补偿的自动化调节能力，让电抗器和电容器支路能够在突发情况下实现快速灵敏的投切功能。另外还要让设备的反应速率与其高电压穿越能力展开协调配合，从而能够让相关设备进行有效调节，避免大规模风电机组由于高电压问题而出现脱网故障，进而确保整个供电系统的稳定运行。

3.2 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

3.2.1 利用对风电机组发生脱网现象展开内部分析，发现电网和机端电压的上升范围大约为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，那么当电压在瞬间出现升高现象时，这部分机组通常都能使自身的有功及无功达到有效平衡，因此，能对整个电网的电压进行有效控制，必须保证风电机组的低电压穿越能力符合相关要求。

3.2.2 在对大规模风电机组展开控制的同时，应对整个风电场中箱式变压器及升压变压器的分接头位置进行不断优化和调整，以确保接头处能够有效发挥作用。从而可以让风电场的机端和并网点电压都稳定发挥作用，进而能够有效弥补电压波动所造成的不足，最终避免大规模风电机组在运行时产生脱网故障。

3.3 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

3.3.1 健全完善电压调控系统。风电机组的大规模接入使其对电压调控提出了更高的标准，所以为了确保风电机组可以稳定工作，要加强对于电压调控系统的完善，通常包含调度端自动控制主站与风电场自动控制子站两环节，系统能够结合风电运行情况来实现对变电站无功补偿的有效调控和管理，进而推进大规模风电接入后的电压可控话管理，大大减少风电机组出现脱网故障。

3.3.2 提高风电涉网管理和保护程度。在进行风电涉网管理时一定要强调以下几点：首先要确保风机保护与电网相匹配；其次要确保过电压保护、频率保护与低电压保护之间稳定运行；另外要加强变流器定值与低电压穿越能力之间的协调；最后要尽量把并网点电压稳定在0.9~1.1倍额定电压内，以确保风电机组可以持续安全的运行。

3.4 加大风电场汇集系统小电流接地系统的研究

风电场要根据自身运行情况针对接入网络的10kV与35kV小电流接地网络展开深入分析，不断对其进行健全优化，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，切实可行的实现对脱网问题造成的影响展开有效控制，保证整个供电网络的稳定运行。

4 结语

由于大规模风电机组的接入使得脱网故障的发生率急剧提高，这给整个风电场的安全工作产生了严重的影响，一定程度上也是对有关工作人员的一种警示。因为我们只有确保风电场能够安全可靠的工作才可以有效推进我国的能源事业向着持续稳定的方向发展，加强对于绿色、清洁能源的充分利用。只要不断提高对大规模风电场的供电安全管理程度，加强对于风电机组相关设备的管理及应用，就能实现对风电运行过程的有效控制，加大对于运行设备的故障治理排查，确保其能够更加稳定安全的运行工作运行。通过将风电事业发展过程中潜在的一系列技术问题进行分析解决，就能够不断推进风电产业持续稳定的发展下去，推动我国的绿色能源经济建设的快速进步与发展。