霍江帥

摘 要：隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘坎粩嗌?，在很大程度上緩解了我?guó)電力能源不足的問題。不過大規(guī)模的風(fēng)電接入，對(duì)于并網(wǎng)系統(tǒng)中的電力保護(hù)造成了嚴(yán)重的影響，這不僅對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成了一定的危害，同時(shí)還在很大程度上限制了風(fēng)電的進(jìn)一步發(fā)展。因此，需要充分弄清大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)所造成的影響，并采取有效的措施進(jìn)行防范和規(guī)避，以促進(jìn)風(fēng)電技術(shù)獲得更好的發(fā)展?；诖?，本文主要對(duì)大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策進(jìn)行了研究和分析，以供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電技術(shù)；繼電保護(hù)；存在問題；解決對(duì)策

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）02-0138-01

與煤炭、石油等能源相比，風(fēng)能更加的清潔，并且是可再生資源。利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電，不僅能夠?qū)Νh(huán)境起到很好的保護(hù)作用，同時(shí)還能減少對(duì)煤、石油等不可再生能源的使用，從而在滿足社會(huì)電力需求的同時(shí)，緩解我國(guó)能源短缺的問題。然而由于風(fēng)能具有不可控的特性，當(dāng)大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)，將會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行造成較大的影響，比如電力系統(tǒng)出現(xiàn)電壓波動(dòng)、諧波污染、繼電保護(hù)不正確等，這會(huì)嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。本文重點(diǎn)對(duì)大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)造成的影響及相應(yīng)的解決對(duì)策進(jìn)行了分析和探討。

1 大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)造成的影響

在大規(guī)模風(fēng)電接入系統(tǒng)時(shí)，首先是通過升壓器進(jìn)行升壓，再并入電網(wǎng)，應(yīng)用的保護(hù)仍以電流速斷為主。但是由于風(fēng)力發(fā)電會(huì)受到風(fēng)能的影響，而風(fēng)能具有不可控的特性，所以風(fēng)電的輸出功率是在不斷變化的，這樣就導(dǎo)致風(fēng)電接入后造成線路保護(hù)性能下降，在故障時(shí)無法可靠動(dòng)作，運(yùn)行的完全可靠性無法得到有效保證。通過大量的分析和研究，總結(jié)了大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)造成的影響如下：

（1）小電流系統(tǒng)故障選線難。從我國(guó)35kV集電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況來看，大多數(shù)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)不接地的，對(duì)于單相接地的系統(tǒng)，往往存在著1-2h的運(yùn)行時(shí)間，這就使得了其適合架空線路的運(yùn)行。當(dāng)有大規(guī)模風(fēng)電接入時(shí)，勢(shì)必會(huì)給小電流系統(tǒng)的選線造成較大的難度。此外，由于小電流系統(tǒng)的單相接地隱患較難發(fā)現(xiàn)，這樣會(huì)導(dǎo)致電力故障的進(jìn)一步放大。因此，對(duì)于小電流系統(tǒng)的故障選線，可以借助于各種暫態(tài)信號(hào)，從而來提升機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（2）風(fēng)電機(jī)組短路。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，一般運(yùn)行電壓越高，其系統(tǒng)運(yùn)行越穩(wěn)定。例如對(duì)于330kV以上的運(yùn)行主網(wǎng)，一旦發(fā)生事故，事故的切除率高達(dá)100%，然而這將會(huì)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)處的電壓造成較大的影響。如圖1所示，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)短路故障后，如果故障的持續(xù)時(shí)間小于0.1s，在延遲1s后往往會(huì)進(jìn)行重合。這樣就導(dǎo)致了風(fēng)電機(jī)組即使承受住了第一次沖擊，也很難穿越第二次沖擊。

（3）頻繁脫網(wǎng)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用的檢同期是在同期開關(guān)合入前，先對(duì)開關(guān)兩端的同期條件（電壓、頻率、角度在允許范圍內(nèi)，可在定值內(nèi)整定）是否滿足進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)滿足時(shí)再合入同期開關(guān)。為了確保實(shí)現(xiàn)風(fēng)電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行以提高供電的可靠性，其以電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的方式來實(shí)現(xiàn)風(fēng)力電源的接入，一旦當(dāng)聯(lián)絡(luò)線跳閘，相應(yīng)的風(fēng)機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)為動(dòng)態(tài)過程，檢同期方式就會(huì)失效，進(jìn)而無法實(shí)現(xiàn)重合閘，造成風(fēng)電脫網(wǎng)。

2 對(duì)策分析

（1）加強(qiáng)并網(wǎng)電路重合閘能力。風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行的過程中，并網(wǎng)線路的重合閘功能對(duì)其運(yùn)行過程將會(huì)造成嚴(yán)重的影響，因此加強(qiáng)并網(wǎng)線路重合閘能力的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)的接地故障，對(duì)于不同的故障類型，將會(huì)采取不同的措施進(jìn)行解決。比如風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相瞬時(shí)接地故障，如果并網(wǎng)點(diǎn)的電壓低于20%，那么繼電保護(hù)裝置將會(huì)立即進(jìn)行故障切除，從而造成風(fēng)電機(jī)組的全部跳閘。并在故障排除后恢復(fù)電網(wǎng)，會(huì)出現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組全部脫網(wǎng)的情況。而當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓高于20%時(shí)，風(fēng)電機(jī)組仍將運(yùn)行，并且在故障排除后，風(fēng)電機(jī)組仍然處于并網(wǎng)的狀態(tài)。如果是出現(xiàn)永久性的接地故障，那么重合閘將無法成功動(dòng)作，需要采取其它措施進(jìn)行解決。由此可見，對(duì)于風(fēng)電機(jī)組單相瞬時(shí)接地故障，并網(wǎng)電路的重合閘能力能夠?qū)@一故障進(jìn)行有效地處理，因此相關(guān)人員需要對(duì)此給予足夠的重視，從而保證并網(wǎng)電路具有較好的重合閘能力。

（2）分析保護(hù)裝置。在35kV的集電系統(tǒng)中，為了保證風(fēng)電機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，需要確保相應(yīng)的保護(hù)裝置處于正常的工作狀態(tài)下。一般來說，由于風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電功率較低，因此風(fēng)電機(jī)組所提供的用電功率往往只有額定功率的10%-40%，這樣雖然發(fā)生故障后所造成的危害遠(yuǎn)小于正常電壓系統(tǒng)造成的危害，但是由于配電系統(tǒng)主要供用戶用電使用，一旦出現(xiàn)故障，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致用戶遭受停電的困擾。因此，對(duì)于風(fēng)電機(jī)組所出現(xiàn)的故障，一定要及時(shí)進(jìn)行處理，以免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。而最為有效的處理措施是做好集電系統(tǒng)的接地工作和使用繼電保護(hù)裝置來進(jìn)行電力系統(tǒng)的保護(hù)，這樣能夠?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行提供更加安全、可靠的條件。至于已經(jīng)投入運(yùn)行的風(fēng)電場(chǎng)，可以采用具有自動(dòng)跳閘功能的小電流接地選線裝置進(jìn)行保護(hù)，這樣一旦有接地事故的發(fā)生，能夠及時(shí)地對(duì)故障進(jìn)行消除。如果在短時(shí)間內(nèi)無法消除故障，則應(yīng)跳開主變低壓側(cè)開關(guān)隔離故障，待相關(guān)人員進(jìn)行檢查和維修處理。

（3）加強(qiáng)并網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)維管理。通過對(duì)風(fēng)電及并網(wǎng)運(yùn)行過程中事故數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確收集，對(duì)于提高繼電保護(hù)性能有著積極的意義。隨著在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，事故數(shù)據(jù)在后臺(tái)機(jī)能夠?qū)崟r(shí)的顯示、記錄，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、整理，能夠有助于改進(jìn)繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)、改造方案，進(jìn)而提高大規(guī)模風(fēng)電接入后繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性。

3 結(jié)語

總而言之，對(duì)于風(fēng)電技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)社會(huì)的發(fā)展具有積極地作用。但同時(shí)我們也應(yīng)該深刻認(rèn)識(shí)到大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)系統(tǒng)繼電保護(hù)所造成的影響，并且采取有效的措施進(jìn)行處理，這樣不僅能夠保證風(fēng)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)還能促進(jìn)我國(guó)的風(fēng)電進(jìn)一步發(fā)展壯大。

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