变速风电机组低电压穿越能力探析

唐宋波

（安徽龙源风力发电有限公司）

变速风电机组低电压穿越能力探析

唐宋波

（安徽龙源风力发电有限公司）

近年来，我国能源危机持续加重，环境污染问题日益突出，在此背景下，新能源行业引起了社会的广泛关注与讨论。电能是我国现阶段不可或缺的能源之一，目前，我国大部分地区采用火力发电，其对环境造成了较大的污染。当前，风能发电技术不断地成熟，风电逐渐走进了人们的日常生活。低电压穿越能力是变速风电机组的重要属性，需要引起技术人员的重视。笔者结合工作经验，在本文中探析了变速风电机组低电压穿越能力，供有关人员参考借鉴。

变速风电机组；低电压穿越能力；探析

引言

随着城市化与工业化进程的加速推进，国内社会对电力资源的需求愈来愈大，部分城市甚至出现了“电荒”现象，这对经济建设事业造成了不利影响。我国主要的发电方式为水力发电与火力发电，由于火电的污染相对较重，对一次能源的消耗较大，因此电力部门正逐渐引入风力发电技术。风力发电具有无污染、耗能小等优势，但是由于技术上的限制，风电机组的稳定性有待加强。目前，业界已达成共识，赋予风电机组良好的低电压穿越能力是确保电网与机组稳定运行的有效措施。

1 风电机组低电压穿越能力概述

电网在运行过程中受多类因素的影响，而在电网发生故障后，并网点有可能会出现电压下降的状况。如果变速风电机组具备较强的低电压穿越能力，则机组依旧能够稳定、持续的运行。当电网发生故障，暂态过电流由机组的定转子产生并经过相应的变流器，此时风电机组与电网的连接将中断，这将引发风机脱网现象。在出现风机脱网状况后，机组内部的电气设备与元件将受到一定程度的损坏。

综上所述，现代化的变速风电机组必须具备较强的低电压穿越能力，能够在电网电压较低的状况下持续运转，从而确保机组元器件以及整个电网的安全。当前，国内多个风电机组低电压穿越能力研究计划正稳步推进，相信不久后我国的风力发电能力将获得显著的提升[1]。

2 变速风电机组低电压穿越原理及功能

2.1 变速风电机组低电压穿越原理

目前，主流的变速发电机的转子采用PWM变流器连接方式，这种配置的变速风电机组中，电网侧变流器承担着维持电压稳定、保护电网安全的职责。振幅、相位、频率变化的磁电流由转子侧变流器提供，从而对变速风电机组进行相应的控制。

通常情况下，变速机组的外部系统发生短路后，在机组电机定子的磁通以及电压会发生即时下降，而流经定子的电流会明显上升，此时机组转子侧将即时感应到一定数值的电流。由于转子回路上转子侧由串联方式与另外元器件相接，所以需要在机组中加装合格的转子短路器以实现保护电网与机组的目的。在机组中加装转子短路器后，如果转子侧变流器检测到的电流在一定时间内超出设定最低电流值，则转子短路器将即时运行，此后转子侧变流器将不再运行，见图1。

图1 测试设备系统原理连接图

2.2 变速风电机组低电压穿越功能

对于变速风电机组低电压穿越功能的研究一直以来受到业界的高度重视，研究人员认为不同的风力发电机需要采用不同的低电压穿越技术。现阶段，异步电机是较为常见的一类发电机，对于这类发电机而言，低电压穿越功能的实现可以借助无功补偿方案的应用，该类技术方案中，技术人员需要在发电机中加装相应的无功补偿装置。经验表明，变速风电机组低电压穿越功能较多，其中包括降低设备机械损坏的几率，除此之外，还可以避免变流器受到损伤，延长变流器的使用寿命等。

3 风电机组低电压穿越能力形成的技术规范

良好的低电压穿越能力是保障风电机组安全稳定运行的关键因素，业界对风电机组低电压穿越能力作出了严格且明确的规定，对一些技术参数也作出了规范。通常情况下，风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。

变速风电机组在电压跌落至大约20%水平的额定电压后，系统应当也能够正常地运行。就目前状况而言，部分风电场依旧不具备或者拥有较弱的低电压穿越能力，对于这部分风电场而言，技术人员应当尽快将其改造为具备合格低电压穿越能力的风电场，从而促使风电场能够发挥最大的效用。

风电场技术改造工作具有一定的难度，对于人才的要求较高，在此情况下，应当积极提升技术人才的综合素质，着力于培养一支专业的技术人才队伍。电力部门可以通过定期举办行业专家讲座以及组织业务技能培训活动等形式来扩充技术人员的理论知识储备、强化其专业能力，从而使其更加适应新时期风力发电工作的需求。政府应当继续加大对风电事业的扶持力度，投入更多的资金并予以更大的政策优惠[2]。

4 结语

新的发展形势下研究并强化变速风电机组低电压穿越能力的工作具有重要的现实意义，为此政府应当加大对风电行业的投入力度，为电力企业提供更多的优惠性政策。广大技术人员需要积极学习先进的科学知识、善于总结借鉴优秀的技术经验，在实际工作中保持认真严谨的态度，从而最大程度地促进我国风电事业的长足进步。

[1]李承尧，杨勇，朱彬彬.一种具有低电压穿越能力的单相光伏发电系统[J].中国电力，2016（03）.

[2]刘新刚，史波.双馈风电机组低电压穿越能力的研究[J].大电机技术，2012（06）.

TM315

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1004-7344（2016）20-0096-01

2016-6-27