大規(guī)模風(fēng)電接入對電路繼電保護的影響與對策探析

陳安慶

摘 要：能源問題和生態(tài)環(huán)境問題無疑是當(dāng)今世界各國所面臨的共同難題，一方面國家經(jīng)濟的快速發(fā)展離不開能源的開發(fā)利用，另一方面人類的正常生存離不開穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境。在現(xiàn)今能源的急劇短缺和生態(tài)環(huán)境的日益惡劣的發(fā)展背景下，風(fēng)電裝機技術(shù)受到世界各國的高度重視。我國實行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，大力發(fā)展風(fēng)電裝機技術(shù)。然而，大規(guī)模風(fēng)電接入尚存在多方面問題，對電路繼電保護產(chǎn)生著眾多影響，需要合理有效的措施來解除影響，風(fēng)電裝機技術(shù)才能真正緩解社會資源與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾。

關(guān)鍵詞：大規(guī)模的風(fēng)電接入；電路繼電保護；影響；對策研究

在眾多保障電路安全的方式中，繼電保護尤其重要。憑借繼電保護，相關(guān)的技術(shù)人員可以快速地、精準地找到電力系統(tǒng)中產(chǎn)生故障的線路部分，以對產(chǎn)生故障的線路部分進行隔絕的方式來保障電網(wǎng)的安全。在我國，越來越多的人開始深入探究有關(guān)生態(tài)環(huán)境的問題與可持續(xù)發(fā)展的問題，全面利用可再生能源是所有從事能源開發(fā)事業(yè)的技術(shù)人員的共同目標。風(fēng)電裝機技術(shù)作為世界關(guān)注點之一，其發(fā)展尤其重要。大規(guī)模風(fēng)電接入對電路繼電保護的影響，多方面限制了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，并對總電網(wǎng)的安全造成隱患。因而，全面分析大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電對電路繼電保護的影響，并給予妥善的處理是該技術(shù)發(fā)展道路上須解決的首要難題。

1 我國風(fēng)電并網(wǎng)存在的問題

首先，是小電流的選線裝置的動作率降低。[1]

目前，我國采用的風(fēng)電場集電系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)，然而這種接地方式對于電纜與架空電路相混合的發(fā)電系統(tǒng)其實并不合適，在風(fēng)電系統(tǒng)中，它適用于接電線流小的架空線路。而這造成了小電流選線裝置動作率低的問題，使得小電流的選線裝置出現(xiàn)錯誤的概率增加，如果相關(guān)的技術(shù)人員在這種情況下不能迅速找到發(fā)生故障的部位，并及時采取措施，將會使得故障加重，進而導(dǎo)致安全事故。該錯誤在電力系統(tǒng)中比較常見，當(dāng)產(chǎn)生故障的時候，僅僅只有微小的電流顯現(xiàn)，這使得相關(guān)的技術(shù)人員找到故障點變得困難。

其次，主網(wǎng)繼電保護配置必須保持完善。

故障的性質(zhì)以及產(chǎn)生故障的部位的電氣距離，直接地決定了主網(wǎng)發(fā)生短路事故時風(fēng)電場的并網(wǎng)點的電壓，目前，其持續(xù)的時間大多是少于0.1秒的，而在0.1秒后將重合。[2]但若是在這種情況下，故障持續(xù)的時間超過了0.1秒，便會使風(fēng)電場遭受第二次的損害。而且第一次的故障和第二次的故障是不同的，風(fēng)機出力的大小左右著風(fēng)電機組的短路特性。因此，主網(wǎng)的繼電保護配置必須持久地保持完善，這樣才能降低風(fēng)電場出現(xiàn)故障的幾率。

另外，波動性能源采用并網(wǎng)形式將加大故障產(chǎn)生幾率及故障程度。

在風(fēng)電進行并網(wǎng)后，由于有眾多電子元件的加入，當(dāng)發(fā)生故障的時候，處理故障部位的方式則需要相關(guān)的技術(shù)人員作出相應(yīng)變化。在我國，有龐大數(shù)目的風(fēng)力發(fā)電機組，而這些機組可能同時接入電力系統(tǒng)，這些用于風(fēng)力發(fā)電的線路的總距離難以控制。在這種情況下，風(fēng)力發(fā)電的波動將會致使風(fēng)能的浪費和大范圍的、影響較大的變化，此時僅僅依賴電力系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)并不能解除其對電網(wǎng)的影響。如果長期沒有施行相應(yīng)的解決措施，即使電網(wǎng)中僅僅產(chǎn)生一個微小的故障，也將是大隱患。

2 風(fēng)電接入對電路繼電保護的影響

2.1 不適宜的發(fā)電系統(tǒng)增大電路保護的難度

目前，由于發(fā)電系統(tǒng)采用了不恰當(dāng)?shù)牟唤与娤到y(tǒng)，使得電路易出現(xiàn)小電流選線裝置動作率低的問題，這些問題增大了小電流的選線裝置出現(xiàn)故障的幾率。在這種情況下，當(dāng)該故障部位未被及時找到，發(fā)生故障的部位給電網(wǎng)造成的損害便會進一步加重，進而給電力系統(tǒng)造成嚴重危害，造成保護電路的難度增大。即我國采用的不接地系統(tǒng)加大了電力系統(tǒng)產(chǎn)生故障的幾率，降低了繼電保護的有效性，并且限定了繼電保護的作用。

2.2 風(fēng)電脫網(wǎng)的風(fēng)險加大

目前，為了使風(fēng)力發(fā)電實現(xiàn)穩(wěn)定的供電，相關(guān)的技術(shù)人員會在電力系統(tǒng)中的并網(wǎng)點處接入風(fēng)力電源。[3]通過這種方式，與之對應(yīng)的風(fēng)機將隨著聯(lián)絡(luò)線的跳閘而步入動態(tài)的過程中。與之對應(yīng)的聯(lián)絡(luò)線在這種方式失效的情況下不能進行有效合閘，風(fēng)電脫網(wǎng)問題由此產(chǎn)生，這將給繼電保護增加維護電網(wǎng)的難度。簡單來說，當(dāng)大規(guī)模的風(fēng)電場并網(wǎng)，降低風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定性，使風(fēng)電容易脫網(wǎng)，造成能源的浪費，并加大電網(wǎng)危的險性。

2.3 影響兩側(cè)保護

當(dāng)大規(guī)模的風(fēng)電接入繼電保護，將會在一定程度上影響兩側(cè)保護，致使隔離系統(tǒng)顯現(xiàn)側(cè)短路限流現(xiàn)象。當(dāng)風(fēng)電機組的穩(wěn)定性降低即產(chǎn)生解列，而多種因素能對解列的時間產(chǎn)生影響，如負荷電流。當(dāng)風(fēng)電場中輸入電流，斷路器將由于短路電流的影響而產(chǎn)生閉關(guān)現(xiàn)象。在這種情況下應(yīng)該馬上停止電流的輸出，以免使設(shè)備受到巨大損傷。即風(fēng)電大規(guī)模的并網(wǎng)會加大電網(wǎng)產(chǎn)生故障的可能性。

3 解決對策

3.1 對應(yīng)地改進繼電保護系統(tǒng)的性能

相關(guān)技術(shù)部門可以創(chuàng)新研發(fā)更加可靠的小電流選線裝置，將集電系統(tǒng)整改為以小電阻接地的形式，并裝配快速接地保護。進一步改善母線保護，并且也需要改善變壓器保護，以便適應(yīng)風(fēng)電的短路特性。改變現(xiàn)有的保護，創(chuàng)新新原理保護和重合閘，用以順應(yīng)運行方式的變化，確保電力元件的靈敏度，并改進系統(tǒng)保護。

3.2 做好系統(tǒng)運行的維護、相關(guān)事故的數(shù)據(jù)收集以及分析工作

做好大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運行的維護、相關(guān)事故的數(shù)據(jù)收集以及分析工作能夠有效地、合理的提高電網(wǎng)的運行效率。[4]一般在風(fēng)電場的調(diào)控室里都配備著用以監(jiān)控電網(wǎng)的系統(tǒng)，這套監(jiān)控電網(wǎng)的系統(tǒng)可以對電氣的相關(guān)故障信息進行記錄。比如說，記錄電氣數(shù)據(jù)，保護和開關(guān)這一類動作信息。這樣便實現(xiàn)了依據(jù)記載的故障報告來改進和創(chuàng)新繼電保護系統(tǒng)的目的。

3.3 采用新型接電方式

如果我國采用新型的接電方式，即集電系統(tǒng)，便不會影響電網(wǎng)的正常運作，也不會影響居民的使用，更加不會再出現(xiàn)過去送電系統(tǒng)，一旦切除了線路，所有使用的用戶就將停電的現(xiàn)象。采用新型接電方式，可以最大程度的避免故障事故的進一步加深。為了使風(fēng)電機組的運行更加穩(wěn)定，靈敏性更高，需要適時適地安裝運用小電流方式的接電選線設(shè)備，整合繼電保護系統(tǒng)，方能在發(fā)生故障時迅速找到部位并切除。

3.4 改進整體技術(shù)

現(xiàn)今，中國已經(jīng)在建造數(shù)量方面成為風(fēng)機大國，然而也僅僅表現(xiàn)在數(shù)目上。我國在風(fēng)電機組的元件的創(chuàng)新設(shè)計上并沒有突破，仍然依靠國外的設(shè)計技術(shù)，比如說調(diào)控系統(tǒng)還有逆變系統(tǒng)等等。除此之外，還有一些至關(guān)重要的元件，也是主要靠進口。目前，我國已經(jīng)能夠制作這些零件，但是其水平落后于國外，制作出來的產(chǎn)品的壽命、穩(wěn)定性和質(zhì)量均需要改進。另外，我國也因更加深入地改進整體風(fēng)電發(fā)力系統(tǒng)，確保其功能以及穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

通過分析我國風(fēng)電技術(shù)尚存的問題，以及大規(guī)模風(fēng)電接入對繼電保護造成的影響可知，我國想要促進風(fēng)電裝機技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，還需要長期的實踐和檢測。無論是從能源利用方面，還是從經(jīng)濟發(fā)展角度來說，采取合理有效的措施來保護電網(wǎng)的安全都是至關(guān)重要的。

參考文獻

[1]賈瑩超，楊航.大規(guī)模風(fēng)電接入的繼電保護問題綜述[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015，5（33）.

[2]吳邦興，覃志毅，韋桂鋒.電力系統(tǒng)繼電保護典型故障分析[J].工程技術(shù)：全文版，2017（2）：00289-00290.

[3]喻婷.淺談大規(guī)模風(fēng)電接入的繼電保護問題[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)：學(xué)術(shù)版，2016，35（2）：56-57.

[4]酈菊英.大規(guī)模風(fēng)電接入對繼電保護的影響與對策[J].科技與創(chuàng)新，2016（21）：96-96.