李武洲

【摘 要】社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，推動(dòng)了現(xiàn)代文明的進(jìn)程，加快了社會(huì)主義建設(shè)，撬動(dòng)了各行各業(yè)發(fā)展的諸多機(jī)遇，推動(dòng)風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的同時(shí)也帶來(lái)了諸多影響及作用。傳統(tǒng)電力事業(yè)依賴于不可再生能源，這使得經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源利用方面的矛盾日益尖銳。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，給傳統(tǒng)電力事業(yè)帶來(lái)了很多選擇與替代空間。風(fēng)電就是當(dāng)今代替?zhèn)鹘y(tǒng)電力的不二之選，因風(fēng)電屬于清潔能源，與此同時(shí)也與當(dāng)下環(huán)境保護(hù)發(fā)展策略是相吻合的，且風(fēng)電資源在我國(guó)分布廣、適用性強(qiáng)、發(fā)展?jié)摿Υ?。本文以風(fēng)力發(fā)電為研究對(duì)象，深入分析了風(fēng)電入網(wǎng)短路電流及繼電保護(hù)挑戰(zhàn)與影響，并對(duì)影響給予了解決措施。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電接入;繼電保護(hù);影響;措施

我國(guó)的地質(zhì)地貌以及氣候環(huán)境等地理因素給風(fēng)電發(fā)展提供了廣闊的空間和前景，以至于在當(dāng)今時(shí)代背景下，當(dāng)今世界嚴(yán)峻的環(huán)境形勢(shì)下，為我國(guó)大力發(fā)展風(fēng)電事業(yè)提供了很大的推動(dòng)力?，F(xiàn)如今，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電正如火如荼的進(jìn)行中，風(fēng)電場(chǎng)覆蓋范圍及發(fā)展規(guī)模已經(jīng)屹立于世界之巔，這已是無(wú)需辯駁的事實(shí)。但是，在風(fēng)電發(fā)展空前的背景下，風(fēng)電接入電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響和機(jī)電保護(hù)挑戰(zhàn)也是空前的。因此，若想在時(shí)下大力發(fā)展風(fēng)電事業(yè)，需克服風(fēng)電接入電網(wǎng)短路電流方向的控制和機(jī)電保護(hù)帶來(lái)的不利影響，需著眼于影響點(diǎn)，將影響因素及影響范圍降到最低，這樣才能推動(dòng)風(fēng)電事業(yè)穩(wěn)定、安全、高效的發(fā)展。

1.風(fēng)電并網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)的影響

現(xiàn)如今，風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組配置容量越來(lái)越大，單機(jī)容量和整體容量均在不斷增加，用以滿足電力事業(yè)發(fā)展需求。由于風(fēng)電設(shè)備容量的增加，對(duì)電網(wǎng)影響及威脅是不可小覷的，加之風(fēng)電受到諸多因素的影響，使得風(fēng)電具有不穩(wěn)定性、隨機(jī)性。因此，風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)影響有以下幾方面內(nèi)容。

1.1 部分電路故障存在選線問(wèn)題

電路選線問(wèn)題一直以來(lái)都必須嚴(yán)格按照電力系統(tǒng)規(guī)范要求執(zhí)行的，但在建設(shè)施工過(guò)程中難免會(huì)因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)管理疏忽大意、施工工藝問(wèn)題而導(dǎo)致電纜選線問(wèn)題層出不窮。在電氣工程施工過(guò)程中，需按照電纜的載荷能力、強(qiáng)度要求選擇不同線徑的電纜。且線纜施工過(guò)程需建設(shè)單位安排專業(yè)施工人員按照規(guī)范執(zhí)行，監(jiān)理單位需全程進(jìn)行監(jiān)督和旁站，如發(fā)現(xiàn)施工未滿足規(guī)范要求，監(jiān)理施工單位負(fù)責(zé)人有權(quán)及時(shí)叫停并責(zé)令整改。接地分為防雷接地、保護(hù)接地、工作接地，且接地需滿足接地要求，否則會(huì)對(duì)后期設(shè)備安全及運(yùn)行埋下很大的安全隱患。接地扁鐵或接地銅排的搭接面積也是有嚴(yán)格的規(guī)范要求的，尤其是風(fēng)電設(shè)備，若接地出現(xiàn)問(wèn)題，直接將影響風(fēng)電設(shè)備的正常運(yùn)行，風(fēng)電運(yùn)行設(shè)備的異?；蚨搪穼?huì)直接影響到主網(wǎng)電力供應(yīng)。故，風(fēng)電設(shè)備選線及施工工藝需嚴(yán)格執(zhí)行，否則后果不堪設(shè)想。

1.2短路對(duì)電壓的影響

在電力系統(tǒng)中，根據(jù)電壓等級(jí)劃分，可分為超高壓、高壓、中壓和低壓。線路短路的危害程度是十分高的，不同電壓等級(jí)與短路后的危害程度及范圍是成正比的，因此，勢(shì)必做好線路絕緣、接頭壓接等工作。因?yàn)?，電壓等?jí)越高，越容易擊穿絕緣層或空氣導(dǎo)致短路，短路對(duì)線路及設(shè)備的影響是致命的，因此在電氣系統(tǒng)中配置了三級(jí)保護(hù)繼電器進(jìn)行檢測(cè)和隔離，但即使如此短路事故發(fā)生概率仍居高不下。風(fēng)電場(chǎng)中發(fā)電設(shè)備經(jīng)過(guò)電壓、電流、功率、阻抗等各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)，如所檢測(cè)項(xiàng)目符合國(guó)家電網(wǎng)并網(wǎng)要求，風(fēng)電即可并網(wǎng)到國(guó)家輸送電網(wǎng)中。除此之外，在風(fēng)電利用過(guò)程中還會(huì)因線路短路、電氣間隔距離不足、設(shè)施設(shè)備老化等原因?qū)е露搪?，風(fēng)電短路會(huì)對(duì)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的電壓產(chǎn)生非常大的影響。因此，在風(fēng)電接入前和并網(wǎng)后需做好風(fēng)電機(jī)組短路事故預(yù)防，需做好后期的周期性維護(hù)保養(yǎng)工作，杜絕短路事故發(fā)生。

2.風(fēng)電接入配置原則

我國(guó)配電網(wǎng)主要集中在10KV及以下電壓等級(jí)，風(fēng)電及傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)變壓器將電壓升高并通過(guò)線纜輸送到變電站，在經(jīng)過(guò)變電站降壓變壓器將電壓等級(jí)將至380V，再供給末端用戶。鑒于風(fēng)電接入電網(wǎng)存在的問(wèn)題，需按照一定的配置原則進(jìn)行。配置原則就是在線路上設(shè)置三級(jí)保護(hù)裝置，若下端設(shè)備或線路出現(xiàn)異常，從上而下逐級(jí)保護(hù)跳閘，用以保護(hù)上級(jí)線路不受影響。通過(guò)保護(hù)措施的介入，一旦風(fēng)電接入電網(wǎng)后電能質(zhì)量出現(xiàn)峰值、過(guò)流、欠流、無(wú)功功率較大、欠壓、過(guò)壓等情況，使得風(fēng)電設(shè)備經(jīng)過(guò)保護(hù)裝置保護(hù)，進(jìn)而將風(fēng)電設(shè)備退出電網(wǎng)接入。保護(hù)裝置的有效設(shè)立，在很大程度上避免因單點(diǎn)故障而出發(fā)電網(wǎng)波動(dòng)，更不能因單點(diǎn)故障而導(dǎo)致受電設(shè)備損壞。風(fēng)電發(fā)電設(shè)備若因無(wú)功功率超過(guò)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，且補(bǔ)償結(jié)果需檢驗(yàn)是否合格，檢驗(yàn)合格才可將風(fēng)電并入到電網(wǎng)中去。

3.風(fēng)電接入的具體措施

隨著風(fēng)電設(shè)備配置容量逐年攀升，同時(shí)在風(fēng)電運(yùn)行過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，加強(qiáng)短路事故的防范和預(yù)防。風(fēng)電短路對(duì)電網(wǎng)接入的影響雖然可以在很大程度上可以避免，能夠保證單點(diǎn)故障時(shí)隔離，經(jīng)相關(guān)實(shí)際案例分析得知，容量增加對(duì)電網(wǎng)機(jī)電保護(hù)的挑戰(zhàn)非常大。風(fēng)電設(shè)計(jì)、安裝及運(yùn)行需嚴(yán)格按照規(guī)范要求執(zhí)行，與此同時(shí)，仍需做好電能質(zhì)量分析、風(fēng)電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。以下為風(fēng)電接入步驟及方法介紹：

3.1 使用集電系統(tǒng)接地的方法

通常來(lái)說(shuō)，大型電力系統(tǒng)均采用綜合接地系統(tǒng)，集成接地系統(tǒng)即將防雷、工作、保護(hù)以及靜電接地集成在一個(gè)接地系統(tǒng)中，這種綜合接地系統(tǒng)對(duì)于電氣系統(tǒng)保護(hù)起到了十分關(guān)鍵的作用，能夠有效地為電氣系統(tǒng)提供保護(hù)。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)也不例外，利用綜合接地的能夠保障風(fēng)電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。綜合接地系統(tǒng)中配給了不同容量的斷路開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)或繼電器，起到隔斷電路的作用。與此同時(shí)，也為電氣系統(tǒng)單點(diǎn)故障時(shí)的搶修、維修及檢查帶來(lái)了便利，操作更加靈活。

3.2 延長(zhǎng)故障穿越時(shí)間

在電氣監(jiān)控專業(yè)看來(lái)，當(dāng)電氣系統(tǒng)出現(xiàn)異?；蚬收蠒r(shí)，監(jiān)控點(diǎn)位的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)異常就會(huì)彈出告警，必要時(shí)可通過(guò)遠(yuǎn)程控制操作電氣設(shè)備的啟停。但對(duì)于風(fēng)電設(shè)備來(lái)說(shuō)，如果一旦設(shè)備出現(xiàn)異常，不經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的故障篩選或甄別就將風(fēng)電設(shè)備做退網(wǎng)處理，對(duì)于風(fēng)電設(shè)備、能效、電網(wǎng)影響都是至關(guān)重要的。因此，對(duì)于風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況將故障穿越時(shí)間延長(zhǎng)，以保證風(fēng)電接入的可靠性，保障電網(wǎng)時(shí)刻處于小波動(dòng)范圍之內(nèi)。這里所說(shuō)的延長(zhǎng)故障穿越時(shí)間是在毫秒級(jí)別，故并不會(huì)因故障而影響了設(shè)備安全、穩(wěn)定性。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地球賦予人類的資源是十分有限的，隨著逐漸使用，不可再生資源終究會(huì)有枯竭的一天，因此，新形勢(shì)下充分利用科學(xué)技術(shù)手段去開(kāi)發(fā)和使用可再生能源。對(duì)于電力事業(yè)來(lái)說(shuō)，需加大力度開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、風(fēng)能的開(kāi)發(fā)力度。由于全球生態(tài)環(huán)境逐步惡化，溫室效應(yīng)等的限制，新能源開(kāi)發(fā)已經(jīng)顯現(xiàn)的刻不容緩。我國(guó)風(fēng)電資源豐富，可作為傳統(tǒng)化石資源的替代品，未來(lái)發(fā)展前景不可限量。但是，風(fēng)電在實(shí)際運(yùn)行和并網(wǎng)過(guò)程中仍舊需要克服很多難題，比如說(shuō)短路電流對(duì)電網(wǎng)電壓的影響，接入電網(wǎng)后繼電保護(hù)的壓力，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變，潮流方向不確定等因素的影響。因此，為了更好的開(kāi)發(fā)和利用風(fēng)電，充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)社會(huì)主義建設(shè)，需做好電網(wǎng)機(jī)電保護(hù)的研究和突破。

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（作者單位：安徽吉電新能源有限公司）