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大规模风电机组脱网原因分析及对策(4)

北极星电力网技术频道    作者:何世恩,董新洲   2013/1/16 13:43:49   

 关键词:  脱网 风电机组 风电并网

8)各风场运行人员不足,在自动化、保护等专业运行人员配置方面达不到要求,缺乏风电运行经验,技术培训、事故预案等针对性不强,有关仪器设备配置不全,如无红外、紫外成像仪,没有提前介入风电场安装、调试和验收,对装置原理、运行和事故处理规程不熟悉,设备巡视不规范,不能及时发现设备缺陷,如4·17 事故中,35 kV 母差拒动原因为各馈线柜母差保护跳闸回路接线错误,造成后备保护动作,延长了故障切除时间。

2.2 有关具体措施和政策建议

2.2.1 具体措施

1)风电机组和风电场满足并网技术要求,具备LVRT是遏制风电机组大规模脱网事故的关键。新并网的机组必须具备LVRT,已并网的风电机组必须按要求的计划整改。来不及LVRT改造的,首先确认满足基本的风机运行要求,如并网点电压跌落0.8 pu以下时,需要不跳闸运行0.1~0.2 s,见图1,就能穿越大部分的电网瞬时故障。对已并网的风电场LVRT进行梳理、测试,不具备合格LVRT的风电场,应在规定的期限内完成改造并通过LVRT现场抽检,风电场大规模集中接入点上的风机,应优先安排改造。制造厂应主动配合现场,协商具体改造方案并立即实施。开放风机控制及保护定值设置,优化风机保护与风机控制系统间的配合关系,使风机主控系统和LVRT功能相协调。研究LVRT期间风机向电网提供无功支持的方案,风机在电网电压跌落期间不脱网运行的同时,提供必要的无功输出。同时研究具备高电压穿越(HVRT)的可行性及技术方案,应继续加大投入,提高风机制造质量和研发风电机组控制保护等关键技术。

2)2011 年以来酒泉风电基地多个风电场连续多次出现电缆头故障,应对在网电缆、电缆头及开关柜做全面的隐患排查,并按规程要求全面做高、低压试验。加强对电缆、开关柜、刀闸接头等设备的运行维护管理,完善运行监视手段,配置红外、紫外成像仪等检查仪器或设备,确保及时准确发现并消除隐患。此外鉴于当前低价中标影响产品质量的问题,建议风电场对设备材料采购过程严格把关,尽量选用大型企业或者能生产更高电压等级电缆附件的企业的产品,避免不合格产品挂网运行。电缆附件安装是一个技术性很强的工作,无满足要求的安装场所,不按图纸说明的要求安装,都会留下隐患。要对施工过程加强管理,监理也要具备专业知识,组织具有资质的技术人员安装电缆头,确保工程施工质量。设计时尽可能放大导体截面,降低导体表面的电场强度等。

3)中性点不接地或经消弧线圈接地系统,故障线路和非接地线路仅仅流过微弱的电容电流,无法准确确定是那一条线路发生接地,给接地查找和修复带来困难。基于基波零序电流的幅值、方向等原理的装置的选线效果不太好。而基于小波变换的行波单相选线[13-14],充分利用电网中普遍存在的电流行波来进行故障选线,是故障选线原理的突破,为其提供了全新的思路和新的方案,实际运行证明,有望从根本上解决小电流系统故障选线难题,从而实现快速可靠选线并及时跳闸,可防止故障扩大。由此可见,为了快速自动隔离风场低压系统发生单相接地故障,可以参照以下措施进行整改:对已配置小电流接地选线装置(有跳闸功能或可以容易改造为有跳闸功能)的风电场升压变电站,可将小电流接地选线装置改造为在选线告警的基础上增加选线跳闸功能:选线告警后应经过短延时(如0.5 s)直接跳该馈线开关;若未切除接地线路,母线监测到零序电压且U0>50 V,则经过较长延时(如1.0 s)通过母差保护直接跳开低压母线所有支路开关。对配置小电流接地选线装置无跳闸功能的变电站采用以下方式,若检测到低压母线零序电压U0>50 V,经过较长延时(0.6 s)通过母差保护直接跳开低压母线所有支路开关,或直接切除主变低压侧开关,并要求该变电站尽快加装具有选线跳闸功能的小电流接地选线装置。对未配置小电流接地选线装置的风场升压站,要求尽快配置具有跳闸功能的小电流接地选线装置,优先选用性能优异的行波选线装置。新建风电场35 kV 集电系统应设计为低电阻接地系统(中性点经小电阻接地)并配置接地保护。对已运行的升压站,要逐步改造为低电阻接地系统,因为前述的小电流选线准确率低,误切正常线路的可能性较大。可在35 kV 母线处装设接地变压器,其中性点经电阻接地,电阻值需进行计算,利用35 kV系统发生单相接地故障时的零序电流,快速切除单相接地故障。

4)认真落实国家电网公司《防止风电大规模脱网重点措施》[15],着力加强动态无功补偿设备运行管理,及时处理缺陷并加以改造,实现无功补偿设备的动态部分投自动调整功能,能自动投切滤波支路,确保并且严格按照调度要求投入运行。加强并网风电场调度运行管理,对已并入电网的风电场涉网保护、无功补偿、风机信息上传、调度运行值班、基础管理等方面进行现场检查摸底,不满足标准要求的风电场不与并网。严格风电场负责保护定值的整定管理,确保继电保护履行第一道防线职责。加强运行及管理人员培训,完善运行规程,严格持证上岗制度,强化设备运行维护管理,提高隐患识别和事故处理能力。运行人员熟练掌握风机内部主控系统及设备,熟悉电网调度规程。调度部门要加强指导、监督。

来源:电力系统保护与控制
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