大规模风电机组脱网原因分析及对策

李远征

（大唐锡林郭勒风力发电有限责任公司 内蒙古锡林浩特市 026000）

大规模风电机组脱网原因分析及对策

李远征

（大唐锡林郭勒风力发电有限责任公司 内蒙古锡林浩特市 026000）

大规模风电机组脱网事故往往导致比较惨烈的后果，例如2011年酒泉风电基地发生的大规模风电机组脱网事故就造成很大的影响，其脱网原因主要在于风电场电气设备出现故障，造成系统及站内的电压瞬间跌落，大量风机因不具备低电压穿越能力而脱网，而故障解决之后，风电场没能立刻对电压进行自动调整，最终导致风机保护动作脱网。本文就针对这些问题，以酒泉风电基地为例，提出对风电机组进行改造，并对风电场的集电系统和保护措施加以完善，从而避免大规模脱网事故的发生。

大规模风电机组；脱网分析；对策

1 大规模风电基地的发展

近年来，我国在甘肃、新疆、吉林、内蒙古、江苏等省区建立了大规模风电基地，且通过了国家规划提出标准要求的审查。随着《山东半岛蓝色经济区发展规划》的颁布实行，山东将继河北、新疆、甘肃等地成为第8个千万kW级风电基地，我国风电基地不断在全国布局，推动我国风电事业的健康有序发展，提升了我国风电发电的整体水平，这8个大规模风电基地的总装机容量约占全国的80%，风电基地的安全运行是我国风电事业的最重要内容。

1.1 酒泉基地的发展

甘肃由于风能资源丰富，成为全国重要的风电事业省区之一，根据气象部门及研究机构的分析显示，全省风能总储量以2.37亿kW在全国居第五位，而酒泉地区最为典型，其年有效风能储量、年平均有效风能密度、有效风速时数等各项指标最具有优势，成为全省乃至全国最早开发的区域，在2007年甘肃省政府也提出了“建设河西风电走廊，再造西部陆上三峡”的战略部署。酒泉千万kW级风电基地项目开工建设，正是基于酒泉地区的地域广阔，风能条件有利于风电机组运行，这里气候环境干燥无盐、交通运输等都为酒泉风电基地的建设奠定了良好的基础。

1.2 基地特点

（1）开发的规模相对较大，且比较集中。

（2）局部电网的稳定性不够。

（3）投入使用的是超短期预测系统或者风电短期预测系统，不符合调度安排的要求。

（4）虽然风电建设速度较快，但是其技术及设备的水平太低，与负荷中心较远，电网安全水平较差。

（5）风电调峰主要依靠甘肃电网，安全压力非常大。

1.3 大规模风机脱网事故情况

统计数据显示，从2011年1月～4月连续几个月内，酒泉基地各风电场电气设备故障频发，大多是电缆头故障引起的集电线路跳闸及保护插件故障导致的设备跳闸或断路。事故情况表见表1。

表1 酒泉风电基地大规模脱网故障情况表

2 风电基地存在的安全运行问题

风电场现状：

（1）运行的大量风机主控参数和变流器定值都与LVRT不匹配，可能是由于并未进行资质认证，当然不具备相应的LVRT能力，部分风电场的风电机组出现电压不稳定且跌落的现象，在故障发生时系统电压仅为正常电压的80%，所以脱网电机数不断增多。

（2）风电基地都是统一接入电网，在这种系统条件下，运行波动较大，控制整个系统的电网电压变得极其困难，当某个风电场内部短路引起的局部电压跌落都会影响到所有风电场的机组运行，不具备LVRT能力的不达标准的风电机组必然不能经受住考验，便发生了大规模脱网事故[1]。

（3）由于目前风电场的35kV的集电系统更适用于架空线路，这种系统的特性决定了其不适用于大规模风电基地，对于基地的架空电缆混合发电系统很难符合要求。小电流选线装置选线不能及时发现单相接地隐患会使事故不断扩大，同时，由于参数、容量等指标的偏差都无法平衡35kV系统的电压波动，导致低压设备的疲劳度加大。

（4）风电场的设计都是独立配置的，不具备开放风电机组的无功调节能力，由于风电厂的所有风电机组所采用的是恒功率因数模式，所以在电网不能正常运行时也不能发挥作用。

（5）风机设备厂家技术没达到，导致关键参数含义不清晰，设置不科学，造成与大规模风电基地电网要求不协调，局部装置采集电压为330kV，与电厂监控系统电压不一致，影响了整个系统的调压作用，严重影响了风电场的自启动恢复能力[2]。

（6）对风电运行的管理水平不够，存在明显弱项，例如对升压站和风电场运行规程的规定和制度明显缺失，也没有完善的设备巡视制度。

（7）人员不足。由于自动化程度不够，对人员的技术水平及专业要求相对较高，但目前的人员配置既不熟悉操作规程和事故处理程序，也缺乏责任心和应急能力。

3 对大规模风电机组脱网的对策建议

3.1 保证风电场和风电机组复合并网技术要求

避免出现大规模风电机组脱网事故的关键环节是LVRT，只有保证并网机组中具有LVRT，或者对电组进行LVRT改造，才能确保达到风机运行标准。对于不具备LVRT的风电场，必须在规定期限内进行改造，并保证通过LVRT现场抽检，尤其要优先改造风电场中接入点比较集中的风机。

3.2 加大检查力度，做好隐患排查

（1）应对发生电缆头故障比较多的风电场，加大检查范围和力度，对安全隐患进行全面的排查，同时按照规章要求，进行高低压的试验。与此同时，做好刀闸接头和开关柜等设备的维护管理，完善监控手段和检查仪器，保证隐患排查的及时性和有效性[3]。

（2）应对设备材料的选用提高标准，避免不合格产品投入运行，必须严格按照图纸说明，在符合标准的场所安装电缆附件，配备专业的监理和技术人员，保证施工质量。

3.3 确保非接地线路和故障线路仅有微弱电容电流通过

当无法确定是哪条线路接地时，会使得故障查处非常复杂，如果利用小波变换的行波单项选线，可以很好地对故障进行排查。

3.4 加强学习，提高预防能力

国家电网公司已经发布了《防止风电大规模脱网重点措施》，应组织加强对这一措施的学习和实践，不断加强对动态无功补偿设备的管理，并加以改造，实现动态调整。要对并网风电场的调度运行加强管理，并网风电场必须具备无功补偿、调度运行值班、基础管理、风机信息上传和涉网保护等设备功能，否则不与其并网。

对风电场负责保护定值的整定管理加强管理，保证首道防线职责，并对管理人员加强培训，制定完善的运行规程，无证人员不得上岗作业，保证运行人员熟悉操作规程和电网调度规程，熟练掌握各种专业设备知识。

4 结束语

综上所述，只有及时总结经验，加强风电安全管理，保障设备技术水平和安全，才能真正避免大规模风电机组脱网事故的发生。

[1]何世恩，董新洲.大规模风电机组脱网原因分析及对策[J].电力系统保护与控制，2012（1）：131～137+144.

[2]闫忠平，刘汉民，雷为民，等.风电机组大范围脱网原因分析及对策[J].华北电力技术，2011（12）：16～18+32.

[3]王 辉.大规模风电机组脱网原因分析及对策探讨[J].硅谷，2014（5）：142+141.

TM614

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1004-7344（2016）26-0088-02

2016-8-31

李远征（1984-），男，吉林榆树人，初级工程师，本科，从事电力管理工作。