風電接入對電網繼電保護的影響

李武洲

【摘 要】社會經濟持續高速發展，推動了現代文明的進程，加快了社會主義建設，撬動了各行各業發展的諸多機遇，推動風電行業發展的同時也帶來了諸多影響及作用。傳統電力事業依賴于不可再生能源，這使得經濟發展與能源利用方面的矛盾日益尖銳。隨著科學技術的不斷發展，給傳統電力事業帶來了很多選擇與替代空間。風電就是當今代替傳統電力的不二之選，因風電屬于清潔能源，與此同時也與當下環境保護發展策略是相吻合的，且風電資源在我國分布廣、適用性強、發展潛力大。本文以風力發電為研究對象，深入分析了風電入網短路電流及繼電保護挑戰與影響，并對影響給予了解決措施。

【關鍵詞】風電接入;繼電保護;影響;措施

我國的地質地貌以及氣候環境等地理因素給風電發展提供了廣闊的空間和前景，以至于在當今時代背景下，當今世界嚴峻的環境形勢下，為我國大力發展風電事業提供了很大的推動力。現如今，我國風力發電正如火如荼的進行中，風電場覆蓋范圍及發展規模已經屹立于世界之巔，這已是無需辯駁的事實。但是，在風電發展空前的背景下，風電接入電網對電網的影響和機電保護挑戰也是空前的。因此，若想在時下大力發展風電事業，需克服風電接入電網短路電流方向的控制和機電保護帶來的不利影響，需著眼于影響點，將影響因素及影響范圍降到最低，這樣才能推動風電事業穩定、安全、高效的發展。

1.風電并網后對電網的影響

現如今，風電場機組配置容量越來越大，單機容量和整體容量均在不斷增加，用以滿足電力事業發展需求。由于風電設備容量的增加，對電網影響及威脅是不可小覷的，加之風電受到諸多因素的影響，使得風電具有不穩定性、隨機性。因此，風電并網對電網影響有以下幾方面內容。

1.1 部分電路故障存在選線問題

電路選線問題一直以來都必須嚴格按照電力系統規范要求執行的，但在建設施工過程中難免會因為現場管理疏忽大意、施工工藝問題而導致電纜選線問題層出不窮。在電氣工程施工過程中，需按照電纜的載荷能力、強度要求選擇不同線徑的電纜。且線纜施工過程需建設單位安排專業施工人員按照規范執行，監理單位需全程進行監督和旁站，如發現施工未滿足規范要求，監理施工單位負責人有權及時叫停并責令整改。接地分為防雷接地、保護接地、工作接地，且接地需滿足接地要求，否則會對后期設備安全及運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格的規范要求的，尤其是風電設備，若接地出現問題，直接將影響風電設備的正常運行，風電運行設備的異常或短路將會直接影響到主網電力供應。故，風電設備選線及施工工藝需嚴格執行，否則后果不堪設想。

1.2短路對電壓的影響

在電力系統中，根據電壓等級劃分，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，不同電壓等級與短路后的危害程度及范圍是成正比的，因此，勢必做好線路絕緣、接頭壓接等工作。因為，電壓等級越高，越容易擊穿絕緣層或空氣導致短路，短路對線路及設備的影響是致命的，因此在電氣系統中配置了三級保護繼電器進行檢測和隔離，但即使如此短路事故發生概率仍居高不下。風電場中發電設備經過電壓、電流、功率、阻抗等各項指標的檢測，如所檢測項目符合國家電網并網要求，風電即可并網到國家輸送電網中。除此之外，在風電利用過程中還會因線路短路、電氣間隔距離不足、設施設備老化等原因導致短路，風電短路會對電網節點處的電壓產生非常大的影響。因此，在風電接入前和并網后需做好風電機組短路事故預防，需做好后期的周期性維護保養工作，杜絕短路事故發生。

2.風電接入配置原則

我國配電網主要集中在10KV及以下電壓等級，風電及傳統發電系統通過變壓器將電壓升高并通過線纜輸送到變電站，在經過變電站降壓變壓器將電壓等級將至380V，再供給末端用戶。鑒于風電接入電網存在的問題，需按照一定的配置原則進行。配置原則就是在線路上設置三級保護裝置，若下端設備或線路出現異常，從上而下逐級保護跳閘，用以保護上級線路不受影響。通過保護措施的介入，一旦風電接入電網后電能質量出現峰值、過流、欠流、無功功率較大、欠壓、過壓等情況，使得風電設備經過保護裝置保護，進而將風電設備退出電網接入。保護裝置的有效設立，在很大程度上避免因單點故障而出發電網波動，更不能因單點故障而導致受電設備損壞。風電發電設備若因無功功率超過電力行業標準時，需啟動柴油發電機進行無功補償，且補償結果需檢驗是否合格，檢驗合格才可將風電并入到電網中去。

3.風電接入的具體措施

隨著風電設備配置容量逐年攀升，同時在風電運行過程中不斷總結經驗教訓，加強短路事故的防范和預防。風電短路對電網接入的影響雖然可以在很大程度上可以避免，能夠保證單點故障時隔離，經相關實際案例分析得知，容量增加對電網機電保護的挑戰非常大。風電設計、安裝及運行需嚴格按照規范要求執行，與此同時，仍需做好電能質量分析、風電系統監測。以下為風電接入步驟及方法介紹：

3.1 使用集電系統接地的方法

通常來說，大型電力系統均采用綜合接地系統，集成接地系統即將防雷、工作、保護以及靜電接地集成在一個接地系統中，這種綜合接地系統對于電氣系統保護起到了十分關鍵的作用，能夠有效地為電氣系統提供保護。對于風力發電系統也不例外，利用綜合接地的能夠保障風電系統安全、穩定、高效運行。綜合接地系統中配給了不同容量的斷路開關、隔離開關或繼電器，起到隔斷電路的作用。與此同時，也為電氣系統單點故障時的搶修、維修及檢查帶來了便利，操作更加靈活。

3.2 延長故障穿越時間

在電氣監控專業看來，當電氣系統出現異常或故障時，監控點位的監控數據異常就會彈出告警，必要時可通過遠程控制操作電氣設備的啟停。但對于風電設備來說，如果一旦設備出現異常，不經過嚴格的故障篩選或甄別就將風電設備做退網處理，對于風電設備、能效、電網影響都是至關重要的。因此，對于風電機組來說，根據實際運行情況將故障穿越時間延長，以保證風電接入的可靠性，保障電網時刻處于小波動范圍之內。這里所說的延長故障穿越時間是在毫秒級別，故并不會因故障而影響了設備安全、穩定性。

4.結語

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有枯竭的一天，因此，新形勢下充分利用科學技術手段去開發和使用可再生能源。對于電力事業來說，需加大力度開發太陽能、風能的開發力度。由于全球生態環境逐步惡化，溫室效應等的限制，新能源開發已經顯現的刻不容緩。我國風電資源豐富，可作為傳統化石資源的替代品，未來發展前景不可限量。但是，風電在實際運行和并網過程中仍舊需要克服很多難題，比如說短路電流對電網電壓的影響，接入電網后繼電保護的壓力，網絡拓撲結構的改變，潮流方向不確定等因素的影響。因此，為了更好的開發和利用風電，充分發揮優勢，推動社會主義建設，需做好電網機電保護的研究和突破。

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（作者單位：安徽吉電新能源有限公司）