风力发电机组故障穿越问题综述

高晓华

(福建海上风电运维服务有限公司，福建 福州 350000)

1 风电机组故障穿越概念

世界各国的标准对风力发电机的故障排除能力基本有相同的定义。基本内容可以总结如下：根据标准要求，该设备可确保连续运行而不会离网，并且可以平稳过渡到正常运行。通过对国家标准的研究，发现缺陷骑行包括低压骑行和高压骑行。目前，澳大利亚和其他国家/地区对HVRT有明确的标准，但在中国仍然空白。当前，所有国家/地区都对LVRT电网连接法规有明确的要求。

2 发电机组由穿越性故障所造成的影响

风电机组作为风力发电的核心设备，由于在工作过程中的工作原理不同大致可以分为3类，并且这3类造成穿越性故障的原理略有不同。首先，双反馈异步电机组。这种电机组在工作的过程中，如果电网所提供的电压突然降低，会造成电流瞬间发生巨大变化，使转子的转速骤然提升，会对发电机组产生严重的冲击，造成发电机组的物理损坏。其次，定速异步风电机组。这种发电机组在进行工作时，出现穿越性故障主要表现在转子的频率和电压上，会给转子的工作造成较大硬伤。最后，直驱永磁风电机组。这种发电机组产生穿越性故障主要是变流器导致的，在设备工作时，由于无法在出现问题时对电流进行及时地调整，导致整个设备的能量失衡，从而造成设备的故障。

3 在风力发电系统中风力发电系统故障穿越能力的重要性

3.1 在电压控制方面的作用

在风力发电的过程中，涉及到了多种类型和型号的风力发电机组，并且每个风力发电机组在发生穿越性故障时，对功率、电压以及无功功率的影响存在一定的差异。此外，在发生故障期间，对电压的补偿方面也存在多种进行补偿的相关设备，保证设备能够在正常的电压下进行正常工作。因此，在进行故障穿越时，要保障补偿设备能够根据当时的故障环境，做出针对性及时有效的措施，来确保在发生问题时保障系统的潮流分布，由此可以看出故障穿越能力对电压方面的控制有很大作用。

3.2 在对风力发电的系统规划等方面的作用

在进行风力发电的规模和规划等方面设计时，要严格地参考故障穿越能力的大小来进行相关的风力发电规模和风力发电的系统进行相关的规划工作，保证在风力发电机组进行工作时，如果出现穿越性故障，能够很好地对故障进行穿越，保证发电机组的正常工作。由此，可以看出风力发电的故障穿越能力对整个发电工程具有重要作用。

3.3 在发电系统稳定性中的作用

在整个风力发电机组进行工作的过程中，如果没有很好的故障穿越能力，在发生故障时，会导致数台发电机组一并发生脱网，对整个供电系统会产生巨大的压力，甚至使整个发电系统陷入瘫痪状态，造成重大后果。此外，在没有故障穿越能力的机组在发生故障时，还会由于电压骤然下降，风电机组会进行自保护，进一步地降低整个工程电压。由此，可以看出故障穿越能力对整个发电系统具有重要意义。

4 怎样才能提高风力发电机组的故障穿越能力

随着风力发电能力的不断提高，世界上许多国家/地区都需要风力发电机的除尘能力。当前，国内外已经进行了许多关于如何提高风力发电机故障行驶能力的研究。首先是分析制动电阻对风力发电系统的影响。在系统故障的情况下，分析了连接到变速双电源风电场升压变电站的低压站和双电源风力发电机机械级的制动电阻的影响。无论制动电阻是连接到风电场的升压变电站低压站还是风电场的每个单元的端子，都可以提高风力发电机的故障穿越能力，这有利于风力发电机的暂态稳定性。当制动电阻器连接到故障发电机端时，将制动电阻器连接到风电场升压变电站中的低压站要比改进的方法更好。

要提高发电机组的故障穿越能力，还必须根据不同的风力发电机组的特点，进行相应的针对性措施，进行适配性地改进。

对于提升定速异步风力发电机组的故障穿越能力，通过一些外加的设备措施和相关的技术进行改进。通过有关技术，用一整套的SVG对电网和发电机组进行串联工作，防止故障的发生过程中，定子由于故障问题，电流和电压产生巨大逆转，造成对发电机组部件的损坏。

对于提升双反馈异步发电机组的故障穿越能力，主要是根据跌落的电压差来判断使用何种设备进行电机组的保护工作。对于电压差较小的，可以通过一定的技术手段进行控制，无需进行设备的引入。对于电压差较大或适中的要采用技术和设备的双结合工作，主要是进行变流器直流侧电路的投入使用，以及进行一系列的相关技术调控手段，来确保电压的稳定，防止由于电压差过大造成设备部件的损坏，从而极大地提升了发电机组的故障穿越能力。

对于提升永磁风电机组的故障穿越能力，这类发电机组产生穿越性故障时，主要是在发电机组工作时由于相关故障原因，造成电网两侧的能量不平衡，长时间积累下去，造成设备部件的损坏。因此，在进行这类设备的处理工作时，主要是平衡电网两侧的能量差，在控制时主要是通过正、负双电流内环独立控制的策略，来对电网两侧进行协调，从而提升故障穿越能力。

5 结束语

风力发电机的驱动能力包括许多指标，以LVRT / HVRT为例，需要克服的12个技术要素：电压变化水平、故障电压持续时间、故障恢复时间、故障类型、故障情况下的有功功率控制、故障情况下的无功功率控制、故障速度判别、故障发生时的无功功率响应时间、故障后的有功功率恢复率、故障后的无功功率持续时间、超调控制功能和故障频率。总之，要确保现代风力发电机组工作过程的稳定性，必须针对不同的风力发电机组进行针对性地研究，不断提高风力发电机组的故障穿越能力，确保整个发电过程的良性运作。