李遠(yuǎn)征
(大唐錫林郭勒風(fēng)力發(fā)電有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古錫林浩特市 026000)
大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)原因分析及對策
李遠(yuǎn)征
(大唐錫林郭勒風(fēng)力發(fā)電有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古錫林浩特市 026000)
大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故往往導(dǎo)致比較慘烈的后果,例如2011年酒泉風(fēng)電基地發(fā)生的大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故就造成很大的影響,其脫網(wǎng)原因主要在于風(fēng)電場電氣設(shè)備出現(xiàn)故障,造成系統(tǒng)及站內(nèi)的電壓瞬間跌落,大量風(fēng)機(jī)因不具備低電壓穿越能力而脫網(wǎng),而故障解決之后,風(fēng)電場沒能立刻對電壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整,最終導(dǎo)致風(fēng)機(jī)保護(hù)動(dòng)作脫網(wǎng)。本文就針對這些問題,以酒泉風(fēng)電基地為例,提出對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行改造,并對風(fēng)電場的集電系統(tǒng)和保護(hù)措施加以完善,從而避免大規(guī)模脫網(wǎng)事故的發(fā)生。
大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組;脫網(wǎng)分析;對策
近年來,我國在甘肅、新疆、吉林、內(nèi)蒙古、江蘇等省區(qū)建立了大規(guī)模風(fēng)電基地,且通過了國家規(guī)劃提出標(biāo)準(zhǔn)要求的審查。隨著《山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》的頒布實(shí)行,山東將繼河北、新疆、甘肅等地成為第8個(gè)千萬kW級風(fēng)電基地,我國風(fēng)電基地不斷在全國布局,推動(dòng)我國風(fēng)電事業(yè)的健康有序發(fā)展,提升了我國風(fēng)電發(fā)電的整體水平,這8個(gè)大規(guī)模風(fēng)電基地的總裝機(jī)容量約占全國的80%,風(fēng)電基地的安全運(yùn)行是我國風(fēng)電事業(yè)的最重要內(nèi)容。
1.1 酒泉基地的發(fā)展
甘肅由于風(fēng)能資源豐富,成為全國重要的風(fēng)電事業(yè)省區(qū)之一,根據(jù)氣象部門及研究機(jī)構(gòu)的分析顯示,全省風(fēng)能總儲量以2.37億kW在全國居第五位,而酒泉地區(qū)最為典型,其年有效風(fēng)能儲量、年平均有效風(fēng)能密度、有效風(fēng)速時(shí)數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)最具有優(yōu)勢,成為全省乃至全國最早開發(fā)的區(qū)域,在2007年甘肅省政府也提出了“建設(shè)河西風(fēng)電走廊,再造西部陸上三峽”的戰(zhàn)略部署。酒泉千萬kW級風(fēng)電基地項(xiàng)目開工建設(shè),正是基于酒泉地區(qū)的地域廣闊,風(fēng)能條件有利于風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行,這里氣候環(huán)境干燥無鹽、交通運(yùn)輸?shù)榷紴榫迫L(fēng)電基地的建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)。
1.2 基地特點(diǎn)
(1)開發(fā)的規(guī)模相對較大,且比較集中。
(2)局部電網(wǎng)的穩(wěn)定性不夠。
(3)投入使用的是超短期預(yù)測系統(tǒng)或者風(fēng)電短期預(yù)測系統(tǒng),不符合調(diào)度安排的要求。
(4)雖然風(fēng)電建設(shè)速度較快,但是其技術(shù)及設(shè)備的水平太低,與負(fù)荷中心較遠(yuǎn),電網(wǎng)安全水平較差。
(5)風(fēng)電調(diào)峰主要依靠甘肅電網(wǎng),安全壓力非常大。
1.3 大規(guī)模風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故情況
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,從2011年1月~4月連續(xù)幾個(gè)月內(nèi),酒泉基地各風(fēng)電場電氣設(shè)備故障頻發(fā),大多是電纜頭故障引起的集電線路跳閘及保護(hù)插件故障導(dǎo)致的設(shè)備跳閘或斷路。事故情況表見表1。
表1 酒泉風(fēng)電基地大規(guī)模脫網(wǎng)故障情況表
風(fēng)電場現(xiàn)狀:
(1)運(yùn)行的大量風(fēng)機(jī)主控參數(shù)和變流器定值都與LVRT不匹配,可能是由于并未進(jìn)行資質(zhì)認(rèn)證,當(dāng)然不具備相應(yīng)的LVRT能力,部分風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定且跌落的現(xiàn)象,在故障發(fā)生時(shí)系統(tǒng)電壓僅為正常電壓的80%,所以脫網(wǎng)電機(jī)數(shù)不斷增多。
(2)風(fēng)電基地都是統(tǒng)一接入電網(wǎng),在這種系統(tǒng)條件下,運(yùn)行波動(dòng)較大,控制整個(gè)系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓變得極其困難,當(dāng)某個(gè)風(fēng)電場內(nèi)部短路引起的局部電壓跌落都會影響到所有風(fēng)電場的機(jī)組運(yùn)行,不具備LVRT能力的不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組必然不能經(jīng)受住考驗(yàn),便發(fā)生了大規(guī)模脫網(wǎng)事故[1]。
(3)由于目前風(fēng)電場的35kV的集電系統(tǒng)更適用于架空線路,這種系統(tǒng)的特性決定了其不適用于大規(guī)模風(fēng)電基地,對于基地的架空電纜混合發(fā)電系統(tǒng)很難符合要求。小電流選線裝置選線不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地隱患會使事故不斷擴(kuò)大,同時(shí),由于參數(shù)、容量等指標(biāo)的偏差都無法平衡35kV系統(tǒng)的電壓波動(dòng),導(dǎo)致低壓設(shè)備的疲勞度加大。
(4)風(fēng)電場的設(shè)計(jì)都是獨(dú)立配置的,不具備開放風(fēng)電機(jī)組的無功調(diào)節(jié)能力,由于風(fēng)電廠的所有風(fēng)電機(jī)組所采用的是恒功率因數(shù)模式,所以在電網(wǎng)不能正常運(yùn)行時(shí)也不能發(fā)揮作用。
(5)風(fēng)機(jī)設(shè)備廠家技術(shù)沒達(dá)到,導(dǎo)致關(guān)鍵參數(shù)含義不清晰,設(shè)置不科學(xué),造成與大規(guī)模風(fēng)電基地電網(wǎng)要求不協(xié)調(diào),局部裝置采集電壓為330kV,與電廠監(jiān)控系統(tǒng)電壓不一致,影響了整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)壓作用,嚴(yán)重影響了風(fēng)電場的自啟動(dòng)恢復(fù)能力[2]。
(6)對風(fēng)電運(yùn)行的管理水平不夠,存在明顯弱項(xiàng),例如對升壓站和風(fēng)電場運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定和制度明顯缺失,也沒有完善的設(shè)備巡視制度。
(7)人員不足。由于自動(dòng)化程度不夠,對人員的技術(shù)水平及專業(yè)要求相對較高,但目前的人員配置既不熟悉操作規(guī)程和事故處理程序,也缺乏責(zé)任心和應(yīng)急能力。
3.1 保證風(fēng)電場和風(fēng)電機(jī)組復(fù)合并網(wǎng)技術(shù)要求
避免出現(xiàn)大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是LVRT,只有保證并網(wǎng)機(jī)組中具有LVRT,或者對電組進(jìn)行LVRT改造,才能確保達(dá)到風(fēng)機(jī)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。對于不具備LVRT的風(fēng)電場,必須在規(guī)定期限內(nèi)進(jìn)行改造,并保證通過LVRT現(xiàn)場抽檢,尤其要優(yōu)先改造風(fēng)電場中接入點(diǎn)比較集中的風(fēng)機(jī)。
3.2 加大檢查力度,做好隱患排查
(1)應(yīng)對發(fā)生電纜頭故障比較多的風(fēng)電場,加大檢查范圍和力度,對安全隱患進(jìn)行全面的排查,同時(shí)按照規(guī)章要求,進(jìn)行高低壓的試驗(yàn)。與此同時(shí),做好刀閘接頭和開關(guān)柜等設(shè)備的維護(hù)管理,完善監(jiān)控手段和檢查儀器,保證隱患排查的及時(shí)性和有效性[3]。
(2)應(yīng)對設(shè)備材料的選用提高標(biāo)準(zhǔn),避免不合格產(chǎn)品投入運(yùn)行,必須嚴(yán)格按照圖紙說明,在符合標(biāo)準(zhǔn)的場所安裝電纜附件,配備專業(yè)的監(jiān)理和技術(shù)人員,保證施工質(zhì)量。
3.3 確保非接地線路和故障線路僅有微弱電容電流通過
當(dāng)無法確定是哪條線路接地時(shí),會使得故障查處非常復(fù)雜,如果利用小波變換的行波單項(xiàng)選線,可以很好地對故障進(jìn)行排查。
3.4 加強(qiáng)學(xué)習(xí),提高預(yù)防能力
國家電網(wǎng)公司已經(jīng)發(fā)布了《防止風(fēng)電大規(guī)模脫網(wǎng)重點(diǎn)措施》,應(yīng)組織加強(qiáng)對這一措施的學(xué)習(xí)和實(shí)踐,不斷加強(qiáng)對動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備的管理,并加以改造,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整。要對并網(wǎng)風(fēng)電場的調(diào)度運(yùn)行加強(qiáng)管理,并網(wǎng)風(fēng)電場必須具備無功補(bǔ)償、調(diào)度運(yùn)行值班、基礎(chǔ)管理、風(fēng)機(jī)信息上傳和涉網(wǎng)保護(hù)等設(shè)備功能,否則不與其并網(wǎng)。
對風(fēng)電場負(fù)責(zé)保護(hù)定值的整定管理加強(qiáng)管理,保證首道防線職責(zé),并對管理人員加強(qiáng)培訓(xùn),制定完善的運(yùn)行規(guī)程,無證人員不得上崗作業(yè),保證運(yùn)行人員熟悉操作規(guī)程和電網(wǎng)調(diào)度規(guī)程,熟練掌握各種專業(yè)設(shè)備知識。
綜上所述,只有及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn),加強(qiáng)風(fēng)電安全管理,保障設(shè)備技術(shù)水平和安全,才能真正避免大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故的發(fā)生。
[1]何世恩,董新洲.大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)原因分析及對策[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2012(1):131~137+144.
[2]閆忠平,劉漢民,雷為民,等.風(fēng)電機(jī)組大范圍脫網(wǎng)原因分析及對策[J].華北電力技術(shù),2011(12):16~18+32.
[3]王 輝.大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)原因分析及對策探討[J].硅谷,2014(5):142+141.
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1004-7344(2016)26-0088-02
2016-8-31
李遠(yuǎn)征(1984-),男,吉林榆樹人,初級工程師,本科,從事電力管理工作。