大规模风电机组脱网原因分析及对策

【摘要】在当前，我国的风电产业呈现迅猛发展的趋势，大规模的风电机组并入电网发电，为我们带来了清洁无污染的绿色能源。但是由于风电机组在运行过程中经常会出现风机脱网等故障，这会对电网系统的稳定和安全性造成十分严重的影响。为了保证风电机组以及电网能够正常的运行，本文结合笔者在风电场一线的工作经验，就风电机组发生大规模脱网的原因以及相关处理措施进行论述。

【关键词】风电机组；脱网；电网；处理措施

风能资源是一种清洁、环保、无污染的绿色能源，其开发利用的潜力很大，对我国能源的可持续开发具有重要的意义。同时，国家对于风电产业的建设也给与了高度的重视，还相应出台了一系列的政策来扶持风电资项目的开发。但是我国的风电产业发展的过程中也出现过一些不稳定因素，例如风电机组发生大规模脱网的事故，突发的事故不但使电网系统的负荷突然降低，还导致了大量无功功率的产生，使电网频率产生波动。

1、风电机组脱网原因的技术分析

造成风电机组脱网现象由诸多因素造成，此类问题的发生给电网系统带来很大的危害。其原因主要表现在以下几点：

（1）对于运行中的风电机组来说，如果不具备低电压穿越能力，那么风机很可能会面临大规模脱网的风险，这是风电机组发生脱网事故的主要因素。现如今，投入运行的风电机组由于研发时间较早，相关技术还不够成熟，因此大多数都不具备面临电网电压下降时的低电压穿越能力。当电网系统的电压突然下降到正常电压的70%的时候，便会出现风机脱网现象。也有一些风电机组经过技术改造具备了一定的低电压穿越能力，但是由于没有经过实验论证，同时也缺乏权威机构对其低穿效果的检测，因此风电机组还是会有发生脱网的隐患。

（2）大部分的风电机组由于存在着一定的设计缺陷，对无功进行调节能力较差。由于无功补偿装置响应速度较慢，设备的启动时间通常就要花费几分钟，远远达不到满足电网运行的标准，对动态无功也就起不到调节作用。因此，风电机组一旦发生低电压穿越失败的问题，也会造成其发生大面积脱网的现象。与此同时，当电网系统因故发生电压上升时，由于风电机组的过电压保护启动，造成风电机组出口断路器动作，从而发生跳闸，也就导致了机组脱离电网运行的现象，进一步扩大了事故的发生。就风电机组目前的运行状况来看，由于大部分风机尚未具备动态无功的调节能力，因此都处于系统额定功率因数下运行，如果想要调节无功功率，就必须要在升压站装设无功功率补偿装置。

但是，大多数的无功补偿装置发出的功率还远远达不到补偿范围的要求，还需要对补偿的时间进行提高，因此，有时无法满足电网对系统电压进行调整的要求。目前为止，大多数投入商业运行的风电场采用的是MCR型无功功率补偿装置，通俗的讲就是电磁电抗器，该设备对动态无功调节速率可以达到100ms以上，但是依旧不能满足风电场的快速调压要求，因为电网系统的电压变化具有不可预知性，所以对无功补偿装置的反映速率有较高的要求。除此之外，由于部分无功补偿装置的容量过小达不到技术标准，并且在补偿的过程中缺乏连续性，因此对风电机组进行无功调节所起到的作用有限。

（3）在目前，有许多投产的风电机组由于自身的配置以及参数的要求达不到电网系统所要求的标准，缺乏对电网的适应能力。主要表现在机组的保护以及定值整定方面与电网不一致，因此风电机组也会面临发生脱网的风险。此外，由于风电厂的选址大都位于地处偏远、自然条件恶劣的地区，因此对设备的维护方面有可能会出现问题，导致风电机组的设备性能出现一定的下降。容易导致风机发生事故，进而出现脱网的隐患。

（4）在风电场运营管理上出现问题。在当前，风电场建设和运行管理都会面临着诸多问题，在实际的管理层面与标准都存在着一定的差距。例如，风电场运行以及检修人员的专业知识和技术水平不高，使电气设备的发生误操作事故，平时对设备的巡检以及维护不到位等都加大了风电机组出现脱网事故的概率。

2、解决风电机组发生脱网现象的有效措施

（1）采取技术受到改进风电机组低电压穿越能力。风电机则应该具备的低电压穿越能力，我国的相关技术部门已经制定了明确的技术标准。在建和投入运营的风电场应该在国家相关标准的要求下对风电机组进行低电压穿越能力的技术改造工作，同时还要加强对风电机组的低穿能力调试工作，并且对其效果进行准确的测试工作。通过聘请权威的测试机构来制定合格的检测报告，并将测试结果及时上报电网调度部门。

（2）裝设合格的无功补偿装置，通过技术升级提高其工作性能。通过改进风电场的无功补偿装置，使其配置达到电网要求，调高设备的反应速率。同时还要对无功补偿装置定期进行检测，以实时检测其工作性能和运行状态，如果相关技术指标不能满足电网规定的标准要及时进行整改。通过对该装备进行专业的分析，遵循平衡性的原则，合理的对设备进行分层分区的管理，并将相关指标上报检测部门进行分析，保证设备性能始终处于一个良好的状态。避免因电网电压出现波动而导致风电机组保护动作导致的跳闸现象。

（3）应对风电机组适应电网的能力做适当提升，通过对设备参数以及保护定制的调整，避免风机的变流器保护定制与低电压穿越能力相互影响，使多种偏压的保护频率都能够与电网相适应，避免出现脱网故障，还应该在风机控制系统中加装自动电压控制设备，避免因电网出现小范围电压波动而引起的风电机组脱网现象。

（4）对风电场的汇集系统进行一定的改造，通过与小电流接地系统相互配合使用，有效的控制风机出现大规模的故障。

（6）各个风电场应该制定详细标准与相关的设备管理制度，加强对技术人员的培训和管理，定期组织风电场事故应急预案的学习以及反事故演习等活动，提高员工应对风机突发发生事故的能力，即便发生风电机组脱网事故，风电场运检人员也可以做到处事不慌。有条不紊的采取措施作进一步处理。同时做好风电机组的日常管理维护工作，避免因设备故障而发生脱网事故。

3、总结

风电机组存在大范围脱网事故的隐患给风电场的运行工作敲响了警钟，同时也给相关技术人员上了一堂意义深刻的安全课。我们清醒的认识到，只有保证风电场安全稳定的运行，才能够是我国的风电产业稳步的发展，使绿色、清洁的风能的得到更好的利用。只要有针对性加强对风电场的安全管理工作，做好风电设备的技术改造工作，以适应电网的要求，同时应该对设备的运行状态有比较清晰的认识，加强对设备的隐患治理排查工作，使设备的运行状态始终保持良好状态。便有助于理性解决风电机组运行过程中出现的各种问题。只要将风电产业发展中存在的技术缺陷逐步解决，就可以促进风电产业健康稳定的发展，实现绿色能源发展与经济建设的共同腾飞。

参考文献

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[2]赵晶晶，符杨，李东东.考虑双馈电机风电场无功调节能力的配电网无功优化[J].电力系统自动化，2011，3-（11）：33-38.

作者简介

丁帅（1988），性别：男，籍贯：辽宁省铁岭市清河区，工作单位：华电福新能源股份有限公司蒙东分公司，学历：本科，职称：助理工程师.