大規模風電機組脫網原因分析及對策

李遠征

（大唐錫林郭勒風力發電有限責任公司 內蒙古錫林浩特市 026000）

大規模風電機組脫網原因分析及對策

李遠征

（大唐錫林郭勒風力發電有限責任公司 內蒙古錫林浩特市 026000）

大規模風電機組脫網事故往往導致比較慘烈的后果，例如2011年酒泉風電基地發生的大規模風電機組脫網事故就造成很大的影響，其脫網原因主要在于風電場電氣設備出現故障，造成系統及站內的電壓瞬間跌落，大量風機因不具備低電壓穿越能力而脫網，而故障解決之后，風電場沒能立刻對電壓進行自動調整，最終導致風機保護動作脫網。本文就針對這些問題，以酒泉風電基地為例，提出對風電機組進行改造，并對風電場的集電系統和保護措施加以完善，從而避免大規模脫網事故的發生。

大規模風電機組；脫網分析；對策

1 大規模風電基地的發展

近年來，我國在甘肅、新疆、吉林、內蒙古、江蘇等省區建立了大規模風電基地，且通過了國家規劃提出標準要求的審查。隨著《山東半島藍色經濟區發展規劃》的頒布實行，山東將繼河北、新疆、甘肅等地成為第8個千萬kW級風電基地，我國風電基地不斷在全國布局，推動我國風電事業的健康有序發展，提升了我國風電發電的整體水平，這8個大規模風電基地的總裝機容量約占全國的80%，風電基地的安全運行是我國風電事業的最重要內容。

1.1 酒泉基地的發展

甘肅由于風能資源豐富，成為全國重要的風電事業省區之一，根據氣象部門及研究機構的分析顯示，全省風能總儲量以2.37億kW在全國居第五位，而酒泉地區最為典型，其年有效風能儲量、年平均有效風能密度、有效風速時數等各項指標最具有優勢，成為全省乃至全國最早開發的區域，在2007年甘肅省政府也提出了“建設河西風電走廊，再造西部陸上三峽”的戰略部署。酒泉千萬kW級風電基地項目開工建設，正是基于酒泉地區的地域廣闊，風能條件有利于風電機組運行，這里氣候環境干燥無鹽、交通運輸等都為酒泉風電基地的建設奠定了良好的基礎。

1.2 基地特點

（1）開發的規模相對較大，且比較集中。

（2）局部電網的穩定性不夠。

（3）投入使用的是超短期預測系統或者風電短期預測系統，不符合調度安排的要求。

（4）雖然風電建設速度較快，但是其技術及設備的水平太低，與負荷中心較遠，電網安全水平較差。

（5）風電調峰主要依靠甘肅電網，安全壓力非常大。

1.3 大規模風機脫網事故情況

統計數據顯示，從2011年1月～4月連續幾個月內，酒泉基地各風電場電氣設備故障頻發，大多是電纜頭故障引起的集電線路跳閘及保護插件故障導致的設備跳閘或斷路。事故情況表見表1。

表1 酒泉風電基地大規模脫網故障情況表

2 風電基地存在的安全運行問題

風電場現狀：

（1）運行的大量風機主控參數和變流器定值都與LVRT不匹配，可能是由于并未進行資質認證，當然不具備相應的LVRT能力，部分風電場的風電機組出現電壓不穩定且跌落的現象，在故障發生時系統電壓僅為正常電壓的80%，所以脫網電機數不斷增多。

（2）風電基地都是統一接入電網，在這種系統條件下，運行波動較大，控制整個系統的電網電壓變得極其困難，當某個風電場內部短路引起的局部電壓跌落都會影響到所有風電場的機組運行，不具備LVRT能力的不達標準的風電機組必然不能經受住考驗，便發生了大規模脫網事故[1]。

（3）由于目前風電場的35kV的集電系統更適用于架空線路，這種系統的特性決定了其不適用于大規模風電基地，對于基地的架空電纜混合發電系統很難符合要求。小電流選線裝置選線不能及時發現單相接地隱患會使事故不斷擴大，同時，由于參數、容量等指標的偏差都無法平衡35kV系統的電壓波動，導致低壓設備的疲勞度加大。

（4）風電場的設計都是獨立配置的，不具備開放風電機組的無功調節能力，由于風電廠的所有風電機組所采用的是恒功率因數模式，所以在電網不能正常運行時也不能發揮作用。

（5）風機設備廠家技術沒達到，導致關鍵參數含義不清晰，設置不科學，造成與大規模風電基地電網要求不協調，局部裝置采集電壓為330kV，與電廠監控系統電壓不一致，影響了整個系統的調壓作用，嚴重影響了風電場的自啟動恢復能力[2]。

（6）對風電運行的管理水平不夠，存在明顯弱項，例如對升壓站和風電場運行規程的規定和制度明顯缺失，也沒有完善的設備巡視制度。

（7）人員不足。由于自動化程度不夠，對人員的技術水平及專業要求相對較高，但目前的人員配置既不熟悉操作規程和事故處理程序，也缺乏責任心和應急能力。

3 對大規模風電機組脫網的對策建議

3.1 保證風電場和風電機組復合并網技術要求

避免出現大規模風電機組脫網事故的關鍵環節是LVRT，只有保證并網機組中具有LVRT，或者對電組進行LVRT改造，才能確保達到風機運行標準。對于不具備LVRT的風電場，必須在規定期限內進行改造，并保證通過LVRT現場抽檢，尤其要優先改造風電場中接入點比較集中的風機。

3.2 加大檢查力度，做好隱患排查

（1）應對發生電纜頭故障比較多的風電場，加大檢查范圍和力度，對安全隱患進行全面的排查，同時按照規章要求，進行高低壓的試驗。與此同時，做好刀閘接頭和開關柜等設備的維護管理，完善監控手段和檢查儀器，保證隱患排查的及時性和有效性[3]。

（2）應對設備材料的選用提高標準，避免不合格產品投入運行，必須嚴格按照圖紙說明，在符合標準的場所安裝電纜附件，配備專業的監理和技術人員，保證施工質量。

3.3 確保非接地線路和故障線路僅有微弱電容電流通過

當無法確定是哪條線路接地時，會使得故障查處非常復雜，如果利用小波變換的行波單項選線，可以很好地對故障進行排查。

3.4 加強學習，提高預防能力

國家電網公司已經發布了《防止風電大規模脫網重點措施》，應組織加強對這一措施的學習和實踐，不斷加強對動態無功補償設備的管理，并加以改造，實現動態調整。要對并網風電場的調度運行加強管理，并網風電場必須具備無功補償、調度運行值班、基礎管理、風機信息上傳和涉網保護等設備功能，否則不與其并網。

對風電場負責保護定值的整定管理加強管理，保證首道防線職責，并對管理人員加強培訓，制定完善的運行規程，無證人員不得上崗作業，保證運行人員熟悉操作規程和電網調度規程，熟練掌握各種專業設備知識。

4 結束語

綜上所述，只有及時總結經驗，加強風電安全管理，保障設備技術水平和安全，才能真正避免大規模風電機組脫網事故的發生。

[1]何世恩，董新洲.大規模風電機組脫網原因分析及對策[J].電力系統保護與控制，2012（1）：131～137+144.

[2]閆忠平，劉漢民，雷為民，等.風電機組大范圍脫網原因分析及對策[J].華北電力技術，2011（12）：16～18+32.

[3]王 輝.大規模風電機組脫網原因分析及對策探討[J].硅谷，2014（5）：142+141.

TM614

A

1004-7344（2016）26-0088-02

2016-8-31

李遠征（1984-），男，吉林榆樹人，初級工程師，本科，從事電力管理工作。