風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性研究

陳恒

摘 要：隨著我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷的發(fā)展，風(fēng)電在電網(wǎng)中滲透率逐漸增加已經(jīng)成為了一種發(fā)展趨勢(shì)，風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性也備受人們的關(guān)注，發(fā)電網(wǎng)絡(luò)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的適應(yīng)能力提出了更高的要求。所以，為了提高風(fēng)電機(jī)組電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就需要從風(fēng)電機(jī)組的角度來(lái)研究影響機(jī)組穩(wěn)定性的因素，并對(duì)其加以改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組；運(yùn)行穩(wěn)定性；動(dòng)態(tài)性分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.154

在風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，影響其運(yùn)行穩(wěn)定性的外在因素有很多，比如說(shuō)，維修調(diào)試工作是否專業(yè)、回路保護(hù)的是否可靠以及風(fēng)電機(jī)組是否安全等都會(huì)影響風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，其中風(fēng)電機(jī)組的安全對(duì)其穩(wěn)定性的影響最大，本文針對(duì)對(duì)風(fēng)電機(jī)組安全運(yùn)行的機(jī)械、電氣、環(huán)境控制等影響因素進(jìn)行動(dòng)態(tài)性的分析，并提出有效的解決策略。

1 風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的現(xiàn)狀及問(wèn)題

風(fēng)電機(jī)組是我國(guó)重要的新能源之一，近幾年來(lái)，為了響應(yīng)國(guó)家環(huán)境保護(hù)的號(hào)召，我國(guó)的風(fēng)電市場(chǎng)的發(fā)展連續(xù)大幅度增長(zhǎng)，而且對(duì)風(fēng)電有著更高的要求，近期的發(fā)展已經(jīng)從數(shù)量轉(zhuǎn)變成了質(zhì)量，目前，國(guó)家對(duì)于風(fēng)電機(jī)組并沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)，所以，在不同的風(fēng)電制造企業(yè)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的要求和標(biāo)準(zhǔn)都有所不同，特別是在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行和操作過(guò)程中，有的操作人員不夠?qū)I(yè)、經(jīng)驗(yàn)不豐富，而且管理制度不太完善，因此，在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)作時(shí)，其穩(wěn)定性和安全性難以保證，每年都會(huì)有此類的安全事故發(fā)生，后果不堪設(shè)想。

2 影響風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性的因素

2.1 聯(lián)接螺栓力矩的保證

在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，螺栓的聯(lián)接起著非常重要的作用，所以，螺栓必須要有高標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量和安全系數(shù)分析，從而避免螺栓突然變形、斷裂而引起的突發(fā)情況，然后，在風(fēng)電機(jī)組安裝完畢之后，要對(duì)螺栓力矩值進(jìn)行分析和檢驗(yàn)，使其相關(guān)的數(shù)據(jù)達(dá)到安全系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)風(fēng)電機(jī)組使用一段時(shí)間后，要及時(shí)的對(duì)它們進(jìn)行檢修，在檢修的過(guò)程中，主要用液壓扳手對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，而且液壓扳手不能超過(guò)3個(gè)百分點(diǎn)的數(shù)據(jù)誤差，假如螺母的旋轉(zhuǎn)角度與擰緊時(shí)的夾角超過(guò)了20度之后，就要對(duì)其進(jìn)行全面的檢查，假如夾角超過(guò)了50度之后，就要及時(shí)的更換螺母，避免螺母的損壞而破壞風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.2 良好的絕緣性能

風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，其運(yùn)行的穩(wěn)定性受風(fēng)電設(shè)備絕緣性能的影響很大，如果線路與線路之間的絕緣性能出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)很容易被擊穿，如果風(fēng)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在這種環(huán)境下運(yùn)行，熱擊穿以及電化學(xué)擊穿的問(wèn)題很有可能會(huì)發(fā)生，不利于風(fēng)電機(jī)組的安全，如果絕緣性能不好，絕緣工作不到位，當(dāng)最大的電壓值比臨界值要高時(shí)，發(fā)電機(jī)組就會(huì)損壞，很有可能會(huì)造成嚴(yán)重的火災(zāi)。所以，在選用風(fēng)電機(jī)組時(shí)，要對(duì)它的各方面系數(shù)進(jìn)行分析和測(cè)評(píng)，特別是對(duì)絕緣性能的分析要十分謹(jǐn)慎，選擇優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，才能保證其運(yùn)作過(guò)程中的安全。

2.3 良好的環(huán)控裝置

環(huán)控裝置主要是在機(jī)組運(yùn)作過(guò)程中起調(diào)節(jié)作用的裝置，包括了變流器和發(fā)電機(jī)散熱系統(tǒng)、 齒輪油冷卻系統(tǒng)、以及雙饋型機(jī)組等系統(tǒng)，良好的環(huán)控裝置，可以使得風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行更加穩(wěn)定、安全可靠。在一般的風(fēng)電機(jī)組中，設(shè)計(jì)的溫度在25～45℃之間就可以了，但是，在極其惡劣的環(huán)境中，還需要增加一些相關(guān)的設(shè)備，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整控制的設(shè)備，為風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行提供一個(gè)安全、穩(wěn)定的環(huán)境。

2.4 機(jī)械部件的防腐處理

風(fēng)電機(jī)組設(shè)備一般都是在比較惡劣的環(huán)境中使用，有的時(shí)候會(huì)受到高溫、冷凍、風(fēng)沙等自然環(huán)境的影響，所以制作風(fēng)電機(jī)組的材料必須是耐腐蝕性比較強(qiáng)的材料，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要提高風(fēng)電機(jī)的防腐標(biāo)準(zhǔn)，一些重要的部位比如說(shuō)塔架、葉輪等應(yīng)該使用防腐等級(jí)比較高的C5_M材料，機(jī)艙、電機(jī)、螺栓等零部件也要進(jìn)行比較嚴(yán)密的防腐處理。只有這樣，才能使得風(fēng)力電機(jī)組能夠在任何環(huán)境中保持安全的運(yùn)行狀態(tài)。

3 風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性分析以及相關(guān)的結(jié)論

3.1 靜態(tài)性穩(wěn)定性分析

在風(fēng)電機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，增加風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功出力，可以有效的提高線路輸送功率的水平，改變風(fēng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，恒電壓控制與恒功率因數(shù)控相比，恒速功率可以提高50W電線路傳輸功率極限。如果有載調(diào)壓變壓器，并對(duì)其進(jìn)行分接頭式的調(diào)節(jié)，可以提高負(fù)荷側(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓，但是，很有可能會(huì)由于整個(gè)運(yùn)作系統(tǒng)的無(wú)功功率不足，這樣會(huì)使得其他節(jié)點(diǎn)的電壓會(huì)有所下降。為了提高系統(tǒng)的無(wú)功功率水平，確保風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，風(fēng)電機(jī)組應(yīng)該采用恒電壓比恒功率因數(shù)控，才能很好的解決上述的問(wèn)題。

3.2 動(dòng)態(tài)性穩(wěn)定性分析

恒電壓控制以及恒功率因數(shù)控制兩種都是風(fēng)電機(jī)組控制的方式，當(dāng)電壓恒定時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的電導(dǎo)和電納隨功率因數(shù)的變化而變化；當(dāng)風(fēng)電機(jī)的功率不變時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的電導(dǎo)和電納會(huì)隨著端電壓的變化而變化。比如說(shuō)，變速恒頻風(fēng)電機(jī)組通過(guò)變頻器與電網(wǎng)相連，電力電子元件對(duì)過(guò)電流非常敏感，當(dāng)電網(wǎng)故障時(shí)，變頻器的控制器會(huì)立即發(fā)現(xiàn)，為了保護(hù)變頻器，變速風(fēng)機(jī)會(huì)與電網(wǎng)分裂，從而引起大范圍的電壓降落，甚至?xí)绊懙秸麄€(gè)系繞。所以，風(fēng)電機(jī)組中的電壓，需要具有在并網(wǎng)點(diǎn)中的電壓，當(dāng)改機(jī)器組運(yùn)行時(shí)，到達(dá)20%預(yù)定電壓能夠保持并網(wǎng)運(yùn)行625ms的低電壓穿能力，可以很好的保證風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)性電壓穩(wěn)定性進(jìn)行分析和研究，可以知道，風(fēng)電機(jī)組可以提高系統(tǒng)的極限切除時(shí)間；恒電壓控制與恒功率控制相比，有利于暫態(tài)后電壓的快速恢復(fù)，確保風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定與安全。

總而言之，在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中，風(fēng)電機(jī)組的整體性和穩(wěn)定性起著非常重要的作用，不容忽視，要想保證風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的安全，就必須要對(duì)風(fēng)電機(jī)組的質(zhì)量進(jìn)行管理，確保風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定性。這就需要各方面的共同努力，作為風(fēng)電機(jī)組制造行業(yè)，要有統(tǒng)一的制造標(biāo)準(zhǔn)和體系建設(shè)，確保設(shè)備的穩(wěn)定性，制造出質(zhì)量上乘的風(fēng)電機(jī)組，國(guó)家也應(yīng)該在運(yùn)行管理、規(guī)劃建設(shè)、并網(wǎng)監(jiān)測(cè)等相關(guān)的方面制定出各種安全的標(biāo)準(zhǔn)，才能夠使得風(fēng)電行業(yè)有著更為安全穩(wěn)定的發(fā)展。

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