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随着风电产业的迅猛发展,风电与电网的相互影响也越来越明显,风电场的建设和运行要充分考虑风电场接入电网的实际情况,要对风电电源、电网以及负荷进行总体的考虑,满足电力系统中的基本平衡关系,实现电网和风电场稳定运行。风电并网问题已经成为风电大规模发展的“瓶颈”,越来越受到各方面的重视。
大唐三门峡风力发电有限公司一期工程(25.5MW)接入电网系统侧为三门峡电网公司虢都变,虢都变同时也是豫西陇海铁路牵引站所在的电源点之一。
下图为三门峡风电场及周边电网接线示意图:
从风电场投运以来,风力发电机在调试、运行过程中因常出现“三相电流不平衡”故障而跳机,直接影响到风电机组安全稳定运行及公司的经济效益。根据历次风机跳闸记录及电网运行方式综合分析,初步认为:一、河南三门峡地区承担着陇海铁路的大量牵引机车站,目前的电力化铁路牵引机车站的联接方式造成电网三相不对称现象严重,铁路机车牵引负荷是功率大、空间和时间分布随机性强的单相负荷。当陇海铁路有重机车通过时所造成的大量单相负荷形成的不平衡电流会对风场接入电源点的电能质量造成冲击,导致风电场接入点的电能质量下降;二、风电机组的电气控制系统变频器单元设置的不平衡电流跳闸值为70A,灵敏度较高,不能适应电网波动的要求。
此问题引起大唐河南分公司和机组厂家的高度重视,为彻底查清风电机组跳机原因,在分公司的大力支持下,大唐三门峡风力发电有限公司、风电机组厂家东方汽轮机有限公司联合委托中国电力科学研究院风电并网研究和评价中心对三门峡风电场、风电场电源接入点虢都变电站相关线路以及风电机组的电能质量状况进行全面测试,测试点包括风电场升压变压器高压侧、升压变压器低压侧、风电机组出口处和虢都变电站110kV 虢会线。测试内容涵盖了风电场分别在退出运行及投入运行的两种方式中,且牵引变负荷接入虢都变电站、牵引变负荷未接入虢都变电站两种运行方式下的风电场110kV线路、风电场35kV母线、风电场一条35kV线路首末两台风电机组690V侧及虢会线的各点电能质量测试。通过测试数据分析、比对以找到解决风电机组入网的各种技术问题。
根据全面分析测试数据,得到以下结论:
1)风电场升压站主变110kV侧供电电压允许偏差、三相电压允许不平衡度和闪变值等电能质量特性参数均在国标规定范围之内。铁路机车牵引站接入虢都变电站运行方式下,风电场升压站主变110kV侧电压总谐波畸变率 95%概率大值为2.16%,超过国标规定2.0%限值;铁路机车牵引站未接入虢都变电站运行方式下,风电场升压站主变110kV侧电压总谐波畸变率 在国标规定范围之内;风电场升压站主变35kV侧供电电压允许偏差、三相电压允许不平衡度和闪变值等电能质量特性参数均在国标规定范围之内。铁路机车牵引站未接入虢都变电站运行方式和铁路机车牵引站接入虢都变电站且风电场正常运行时升压站主变35kV侧电压总谐波畸变率 在国标规定范围之内;风电机组出口处供电电压允许偏差、三相电压允许不平衡度、电压总谐波畸变率 和闪变值等电能质量特性参数均在国标规定范围之内;110kV虢会线供电电压允许偏差、三相电压允许不平衡度和闪变值等电能质量特性参数均在国标规定范围之内。铁路机车牵引站接入虢都变电站运行方式下,110kV虢会线的电压总谐波畸变率 95%概率大值为2.15%,超过国标规定2.0%限值;铁路机车牵引站接入甘棠变电站运行方式下,110kV虢会线电压总谐波畸变率 在国标规定范围之内。