風電機組低電壓穿越能力與風電場繼電保護研究

郝永清

摘要：風力發電機的電壓如若在運行中降低到一定的數值且能夠維持其繼續運行，也能夠為系統提供一定的無功，可以將其稱為低電壓穿越能力了。現今我國各個風電場的繼電保護配置都逐漸完善，但在其運行的過程中也會存在風電場繼電保護、變流器等設備使用或者性能存在問題的情況，進而也會影響電網運行的安全與穩定。對此，筆者將重點針對低電壓穿越能力的風電機組的繼電保護裝置進行研究，確保其能夠正常發電，也能夠避免運行中出現故障，進而也能夠降低風電機組對電網的影響。

關鍵詞：風電機組;低電壓穿越能力;風電場;繼電保護

引言：

現今我國更為注重環保能源的發展，在風力發電廠運行的過程中風電機組的低電壓穿越能力對其電網運行以及其發電的穩定性和運行的安全具有直接的影響，在其運行的過程中要注重對風電運行的穩定性以及安全性進行保障，也利于保障其運行的安全，更能夠推動我國風力發電行業的發展，其技術也能夠得到提高。各個風力發電廠要注重對風電機組低電壓穿越能力以及風電場繼電保護裝置的研究，進而保障其運行的安全。

1課題背景

風力發電技術主要為節約能源且沒有污染的可再生能源技術，隨著現今我國風力發展技術水平的發展和提升，風力發電電力的容量占比電力系統的容量逐年提高，對我國風力發電并網的用電安全性以及穩定性都有較大的推動作用，風力發電接入電網之后也需要一系列技術，進而筆者重點對風力發電低壓穿越能力以及繼電保護裝置進行研究。美國是擁有最為現今的風電技術的國家，其并網情況根據實際情況而制定，也注重技術水平的提高，更在其基礎上確定了風電低電壓穿越能力的規則，大規模的并網運行，其能力是保障穩定運行的基礎。現今我國風電場的技術和規模也逐漸提高、擴大，各個電力電網企業也在風電場的發電中并入電網策略。

2風力發電機組低電壓穿越測試研究

風電接入系統設備以及繼電保護等裝置在使用中與其他發電機組的等級、接地方式都存在較大的差異，現今我國風電機組的接入規模逐年擴大，但繼電保護定制不符合運行安全，進而也發生了較大的事故，要想保障其接入系統運行的安全，就要對風機配合系統保護定值進行研究，進而保障其具有穿越能力，也能夠針對其接入電網時的穩定運行。低電壓穿越能力主要可以體現在以下等方面，與傳統的發電機相對比，風電機組在運行的過程中其發電機的額技術的靜態性較為明顯，電壓控制能力也較強，進而在其運行中區域電網的電壓穩定會直接受到風電場裝機容量和技術的影響。梁歪，電網接入風電之后，若干個同步的機組都會被風電機組所取代，風電機組成為唯一承擔所有運行能力的主體，進而為了保障其運行的安全與穩定，接入電網的過程中應該嚴格對發電廠的發電機組進行要求。低電壓穿越能力主要是能夠在電網運行出現故障導致電網電壓跌落之后而維持一段時間的電網連接的作用，在其過程中能夠向電網提供相對穩定的功率以保障電網電壓的恢復，電網恢復正常之后能夠穿越其低電壓區間。

機組的定轉子會在電路短路、故障等過程中進行短暫的過電，其電流會經過變流器，機組機端的電壓也會因為短路而降低，進而機組無法穩定的對電網輸送電能，其不平衡的情況下會導致電流速度增加，電壓也會持續升高。定轉子以及相關的電能供電設備都會因為過電壓而受到損壞。風電機組低壓穿越能力能夠確保在其過電的過程中出現故障的情況下也不會解裂，也能夠維持電網發電的特性。

3風電場繼電保護配置及整定

3.1風電場繼電保護的配置

35KV集電線路通常以兩段式或者距離等方式對電流進行保護，如若在保護的過程中也可以根據實際情況增加復合式電壓閉鎖元器或者方向元器件，技術人員要根據風電場的實際情況對箱變的短路情況制定選擇要求，也可以使用箱變熔斷器對故障部分進行處理。如若風電機沒有具備低壓的穿越功能，也要將其用降變壓的方式對其配置進行保護，差動保護以及高壓側后備保護都可以。如若風電機具備低壓穿越性能，就要使用升壓變的形式對其裝置進行保護，更要二次諧波制動保護，更要對其電流的大小進行控制。220KV線路要配置雙重化縱聯保護、后備保護兩種形式，如若風電機沒有穿越低壓的能力，就可以將后備保護當做單電源的形式對其進行保護，進而保障其運行的穩定與安全。

3.2風電場繼電保護整定

如若風電場在供電運行的過程中不對風力發動機低壓穿越的能力進行考慮，其故障位置與風電場之間相距較近，其短路電流發生的時間通常在120ms內，如若系統故障的位置和風電場之間的距離較遠，其電流時間可以設置為120ms，如若故障位置與風電場距離較遠，就不會因為故障而受到較大的影響，風電發電機也能夠持續正常運行。現階段的風力發電機在生產的過程中都增加了一些新功能，例如低電壓穿越。其功能能夠對電網高壓線路進行保護，220kv線路主要是使用縱聯進行保護，其可以分為兩類，其一是以基爾霍夫電流定律所使用的縱聯差動保護，其二是以方向判斷開展的縱聯方向保護。縱聯方向保護主要包括縱聯距離、零序突變量方向等。在縱聯差動保護應用的過程中，技術人員要對風力發電機的短路電流時間進行了解，并進行整定計算，從而合理的對其進行整定保護。

3.3風電場機組的保護

為了保障風電場機組的運行穩定，在其運行的過程中對其配備了較多的保護，風電機出口位置低壓斷路器是按照我國對發電機制造要求的標準配備的，一方面能夠對電壓低限進行保護，另一方面也能夠對頻率越限進行保護，更能夠對其運行的電流穩定進行保護，也能夠對風電機變流器起到保護作用，進而保障風電場機組能夠穩定運行。

結束語：

近幾年我國風電產業發展較為迅速，風電接入系統以及繼電保護等問題都會影響其運行的穩定與安全，進而要根據其應用的技術進行探究，進而對風機配合系統進行保護，也能夠保障電網運行的安全與穩定，更利于推動我國風力發電的建設與發展。

參考文獻：

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[2]楊勇.大型風電基地功率匯集拓撲方式的研究[D].華北電力大學（北京） 2016.

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