變速風電機組低電壓穿越能力探析

唐宋波

（安徽龍源風力發電有限公司）

變速風電機組低電壓穿越能力探析

唐宋波

（安徽龍源風力發電有限公司）

近年來，我國能源危機持續加重，環境污染問題日益突出，在此背景下，新能源行業引起了社會的廣泛關注與討論。電能是我國現階段不可或缺的能源之一，目前，我國大部分地區采用火力發電，其對環境造成了較大的污染。當前，風能發電技術不斷地成熟，風電逐漸走進了人們的日常生活。低電壓穿越能力是變速風電機組的重要屬性，需要引起技術人員的重視。筆者結合工作經驗，在本文中探析了變速風電機組低電壓穿越能力，供有關人員參考借鑒。

變速風電機組；低電壓穿越能力；探析

引言

隨著城市化與工業化進程的加速推進，國內社會對電力資源的需求愈來愈大，部分城市甚至出現了“電荒”現象，這對經濟建設事業造成了不利影響。我國主要的發電方式為水力發電與火力發電，由于火電的污染相對較重，對一次能源的消耗較大，因此電力部門正逐漸引入風力發電技術。風力發電具有無污染、耗能小等優勢，但是由于技術上的限制，風電機組的穩定性有待加強。目前，業界已達成共識，賦予風電機組良好的低電壓穿越能力是確保電網與機組穩定運行的有效措施。

1 風電機組低電壓穿越能力概述

電網在運行過程中受多類因素的影響，而在電網發生故障后，并網點有可能會出現電壓下降的狀況。如果變速風電機組具備較強的低電壓穿越能力，則機組依舊能夠穩定、持續的運行。當電網發生故障，暫態過電流由機組的定轉子產生并經過相應的變流器，此時風電機組與電網的連接將中斷，這將引發風機脫網現象。在出現風機脫網狀況后，機組內部的電氣設備與元件將受到一定程度的損壞。

綜上所述，現代化的變速風電機組必須具備較強的低電壓穿越能力，能夠在電網電壓較低的狀況下持續運轉，從而確保機組元器件以及整個電網的安全。當前，國內多個風電機組低電壓穿越能力研究計劃正穩步推進，相信不久后我國的風力發電能力將獲得顯著的提升[1]。

2 變速風電機組低電壓穿越原理及功能

2.1 變速風電機組低電壓穿越原理

目前，主流的變速發電機的轉子采用PWM變流器連接方式，這種配置的變速風電機組中，電網側變流器承擔著維持電壓穩定、保護電網安全的職責。振幅、相位、頻率變化的磁電流由轉子側變流器提供，從而對變速風電機組進行相應的控制。

通常情況下，變速機組的外部系統發生短路后，在機組電機定子的磁通以及電壓會發生即時下降，而流經定子的電流會明顯上升，此時機組轉子側將即時感應到一定數值的電流。由于轉子回路上轉子側由串聯方式與另外元器件相接，所以需要在機組中加裝合格的轉子短路器以實現保護電網與機組的目的。在機組中加裝轉子短路器后，如果轉子側變流器檢測到的電流在一定時間內超出設定最低電流值，則轉子短路器將即時運行，此后轉子側變流器將不再運行，見圖1。

圖1 測試設備系統原理連接圖

2.2 變速風電機組低電壓穿越功能

對于變速風電機組低電壓穿越功能的研究一直以來受到業界的高度重視，研究人員認為不同的風力發電機需要采用不同的低電壓穿越技術。現階段，異步電機是較為常見的一類發電機，對于這類發電機而言，低電壓穿越功能的實現可以借助無功補償方案的應用，該類技術方案中，技術人員需要在發電機中加裝相應的無功補償裝置。經驗表明，變速風電機組低電壓穿越功能較多，其中包括降低設備機械損壞的幾率，除此之外，還可以避免變流器受到損傷，延長變流器的使用壽命等。

3 風電機組低電壓穿越能力形成的技術規范

良好的低電壓穿越能力是保障風電機組安全穩定運行的關鍵因素，業界對風電機組低電壓穿越能力作出了嚴格且明確的規定，對一些技術參數也作出了規范。通常情況下，風電場并網點電壓在發生跌落后2s內能夠恢復到額定電壓的90%時，風電場內的風電機組能夠保證不脫網連續運行。

變速風電機組在電壓跌落至大約20%水平的額定電壓后，系統應當也能夠正常地運行。就目前狀況而言，部分風電場依舊不具備或者擁有較弱的低電壓穿越能力，對于這部分風電場而言，技術人員應當盡快將其改造為具備合格低電壓穿越能力的風電場，從而促使風電場能夠發揮最大的效用。

風電場技術改造工作具有一定的難度，對于人才的要求較高，在此情況下，應當積極提升技術人才的綜合素質，著力于培養一支專業的技術人才隊伍。電力部門可以通過定期舉辦行業專家講座以及組織業務技能培訓活動等形式來擴充技術人員的理論知識儲備、強化其專業能力，從而使其更加適應新時期風力發電工作的需求。政府應當繼續加大對風電事業的扶持力度，投入更多的資金并予以更大的政策優惠[2]。

4 結語

新的發展形勢下研究并強化變速風電機組低電壓穿越能力的工作具有重要的現實意義，為此政府應當加大對風電行業的投入力度，為電力企業提供更多的優惠性政策。廣大技術人員需要積極學習先進的科學知識、善于總結借鑒優秀的技術經驗，在實際工作中保持認真嚴謹的態度，從而最大程度地促進我國風電事業的長足進步。

[1]李承堯，楊勇，朱彬彬.一種具有低電壓穿越能力的單相光伏發電系統[J].中國電力，2016（03）.

[2]劉新剛，史波.雙饋風電機組低電壓穿越能力的研究[J].大電機技術，2012（06）.

TM315

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1004-7344（2016）20-0096-01

2016-6-27