大規模風電機組脫網原因分析及對策

摘要：風能資源是一種清潔、環保、無污染的綠色能源，其開發利用的潛力很大，對我國能源的可持續開發具有重要的意義。國家對于風電產業的建設也給與了高度的重視，還相應出臺了一系列的政策來扶持風電資項目的開發。但是，風電產業發展的過程中也出現過一些不穩定因素，例如風電機組發生大規模脫網的事故，突發的事故不但使電網系統的負荷突然降低，還導致了大量無功功率的產生，使電網頻率產生波動。在這樣的背景下，本文主要分析了大規模風電機組脫網的原因，指出了解決大規模風電機組脫網問題的對策，可供參考。

關鍵詞：風電機組脫網;原因;對策

1大規模風電機組脫網的原因分析

大規模風電機組脫網是由多種原因造成的，是很多問題長期積累的結果，這些問題的集中爆發給電網系統造成了很大的危害。大規模風電機組脫網的原因主要有以下幾個方面。

1.1不具備低電壓穿越能力

對于運行中的風電機組來說，如果不具備低電壓穿越能力，那么風機很可能會面臨大規模脫網的風險，這是風電機組發生脫網事故的主要因素。如今，投入運行的風電機組由于研發時間較早，相關技術還不夠成熟，因此大多數都不具備面臨電網電壓下降時的低電壓穿越能力。當電網系統的電壓突然下降到正常電壓的百分之七十的時候，便會出現風機脫網現象。也有一些風電機組經過技術改造具備了一定的低電壓穿越能力，但是由于沒有經過實驗論證，同時也缺乏權威機構對其低穿效果的檢測，因此風電機組還是會有發生脫網的隱患。

1.2不具備足夠的無功調節能力

對于很多風電機組來說，不具備足夠的無功調節能力，尤其是動態無功調節，無功補償裝置的響應過慢，通常需要幾分鐘，遠遠不能滿足電網運行的需求。在此情況下，如果風電機組發生了低電壓穿越失敗的問題，就會造成機組脫網的問題。此時系統電壓會急劇上升，由于風電機組具有過電壓保護的動作，也會隨之而脫網，故障的范圍就進一步擴大，造成大規模機組脫網問題的出現。目前，很多風電機組都沒有動態無功調節的能力，都處于定功率因數的運行狀態下。如果需要調整系統中的無功電壓，就需要利用無功補償裝置。但是，大多數的無功補償裝置發出的功率還遠遠達不到補償范圍的要求，還需要對補償的時間進行提高，因此，有時無法滿足電網對系統電壓進行調整的要求。目前大多數投入商業運行的風電場采用的是MCR型無功功率補償裝置，通俗的講就是電磁電抗器，該設備對動態無功調節速率可以達到100ms以上，但是依舊不能滿足風電場的快速調壓要求，因為電網系統的電壓變化具有不可預知性，所以對無功補償裝置的反映速率有較高的要求。此外，很多無功補償裝置在容量配置方面也不能達到要求，在無功調節方面缺乏連續性，調節的速度也較慢，不能滿足風電機組無功調節的需要。

1.3缺乏電網適應性

很多風電機組不能很好地適應電網的需求，缺乏電網適應性，這也可能導致機組脫網的問題出現。這主要表現在以下兩個方面：第一，機組配置不能滿足電網需要，在保護配置和定值整定方面不能滿足電網運行需要。此外，很多機組本身就存在著質量問題，設備的性能和質量有待提高，在異常保護定值的設定方面也不夠規范，過于重視機組本身的保護，而對系統的安全問題缺乏考慮，導致風電機組的涉網保護與電網保護相互沖突，導致風電機組不能低于擾動，這種原因也容易造成風電機組脫網的問題。第二，在變壓器的安裝上，風電場的升壓變壓器的接頭位置不合理，不能與箱式變壓器的接頭位置相匹配。

1.4在風電場運營管理上出現問題

當前，風電場建設和運行管理都會面臨著諸多問題，在實際的管理層面與標準都存在著一定的差距。例如，風電場運行以及檢修人員的專業知識和技術水平不高，使電氣設備的發生誤操作事故，平時對設備的巡檢以及維護不到位等都加大了風電機組出現脫網事故的概率。

1.5風電場建設方面存在問題

在很多風電場建設的各環節中，都存在著這樣那樣的問題，在建設與管理上不能達到常規電源的水平。例如，如果風電場在設計環節出現問題，在設計的要求以及標準上不夠統一，就容易導致機組脫網的故障。近年來，很多的機組脫網問題都源于設備問題。

2解決風電機組脫網的有效對策分析

2.1采取技術受到改進風電機組低電壓穿越能力

風電機則應該具備的低電壓穿越能力，我國的相關技術部門已經制定了明確的技術標準。在建和投入運營的風電場應該在國家相關標準的要求下對風電機組進行低電壓穿越能力的技術改造工作，同時還要加強對風電機組的低穿能力調試工作，并且對其效果進行準確的測試工作。通過聘請權威的測試機構來制定合格的檢測報告，并將測試結果及時上報電網調度部門。

2.2提高無功補償裝置的性能

應當提高無功補償裝置的性能，設施合理的容量配置，并確保它的響應速率能夠滿足電網的需要。所以，要對無功補償裝置的性能和狀態進行準確地檢測，如果不能滿足需要就必須進行整改。對于無功補償裝置利用中的具體指標，如最大容性和感性無功容量等，要通過專題分析的形式確定，并遵循平衡的原則，合理地進行分層與分區，分門別類地對相關指標進行確定。

2.3提升風電機組適應電網的能力

應對風電機組適應電網的能力做適當提升，通過對設備參數以及保護定制的調整，避免風機的變流器保護定制與低電壓穿越能力相互影響，使多種偏壓的保護頻率都能夠與電網相適應，避免出現脫網故障，還應該在風機控制系統中加裝自動電壓控制設備，避免因電網出現小范圍電壓波動而引起的風電機組脫網現象。

2.4應用自動電壓控制設備

應當在風電機組中應用自動電壓控制設備，通過建立電壓控制系統避免電壓不穩的問題出現，有效避免機組脫網。

2.5其他措施

（1）應當積極研究與開發風電場匯集系統，并加強小電流接地系統的研究，及時地對現有的風電場進行改造與完善，通過風電場匯集系統和小電流接地系統的應用，可以有效控制故障，防止出現大規模的風電機組脫網。

（2）應當制定出詳細的行業標準與準入制度，并加強對技術人員的管理，并定期組織教育和培訓活動，使每一位技術人員都能夠明確工作的要求和相關技術指標，更好地做好風電機組的日常管理與維護。

結語：風電機組存在大范圍脫網事故的隱患給風電場的運行工作敲響了警鐘，同時也給相關技術人員上了一堂意義深刻的安全課。只有保證風電場安全穩定的運行，才能夠促進風電產業穩步的發展。總之，要準確分析機組脫網問題出現的原因，找出有針對性的解決對策，并加強風電場的安全管理，確保風電機組的安全運行。

參考文獻

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[3]馬龍昊.次同步振蕩引發風電機組脫網分析及其治理[D].華北電力大學（保定），2018.

作者簡介：常虎（1991.09.30），性別：男;籍貫：山西忻州;民族：漢;學歷：本科;職稱：助理工程師;職務：風電場項目負責人;研究方向：繼電保護及風電機組故障診斷;單位：晉能清潔能源風力發電有限責任公司;郵編：030000.

晉能清潔能源風力發電有限責任公司，山西太原?030000