电气化铁路单相负载对风电机组安全运行影响的研究
作者:陈军
来源:大唐三门峡风力发电有限公司
评论: 更新日期:2014年09月24日
2)风电场各个测试点包括主变110kV侧、35kV侧以及风电机组出口处电能质量特性参数包括电压偏差和闪变在铁路机车牵引站接入甘棠变电站和虢都变电站时测得值没有明显差别;铁路机车牵引站接入虢都变电站各个测试点测得三相电压不平衡度和电压总谐波畸变率明显高于铁路机车牵引站接入甘棠变电站时测得值。说明风电场电能质量特性参数三相电压不平衡度和电压总谐波畸变率受铁路机车牵引站影响。
3)当铁路机车牵引站接入某一变电站,风电场并网运行时测得风电场升压站主变35kV侧 值明显小于风电场全部风电机组停机时测得值,可见风电场并网运行对风电场升压站主变35kV侧 有一定限制作用。当铁路机车牵引站接入某一变电站,风电场并网运行时测得风电机组出口处三相电压不平衡度和 值明显小于风电场全部风电机组停机时测得值,可见风电场并网运行对风电场风电机组出口处三相电压不平衡和 有一定限制作用。
4)在三相电压不平衡度较大时(未超过国标规定限值),风电机组输出三相电流值相差较大,超过风电机组相应保护定值,保护动作跳闸停机。
根据测试结论,三门峡风电场接入电网系统电能测试指标符合国家相关标准规定,但风电机组不能正常运行。三门峡风电场一期工程共安装东方汽轮机有限公司生产的FD77A变速型风电机17台。其配套的变频器均为阿尔斯通公司生产。因风电机组的保护定值由风电机组厂家设定,此种型号风机设置的不对称保护定值通常为:最大不平衡电流为大于5%(负序与正序的比值),延时0.1s动作;最大不平衡电压为大于2%(负序与正序的比值),延时60s动作。FD77A风电机出厂时三相电流不平衡设定值为70A。即发电机三相电流(定子电流+转子电流)的任意两相平均值与第三相的差值达到70 A,延时5S后,风电机主控器发出停机指令。设定值的设定原则是保护风电机组受电网扰动冲击程度降到最小,风电机组在受到电网扰动时采取自我保护措施与电网解列,但这种解列会对电网产生影响,尤其是当风电场装机容量在局部地区占有一定比重,风电场全部风电机组短时间全部停机,将会导致地区电网有功功率缺额,可能引起大面积停电或更加恶劣的后果。
为了尽快改变此种状态,风电场联合风机厂家实施了一系列技改措施,先是在调整三相不平衡设定值的角度进行试验,但铁路牵引机车单相负荷的时间、空间等不确定性造成对区域电网电能质量的扰动也不能确定,尤其是电网电能质量扰动中的电压三相不平衡度,还会在风电机的定子侧引起不平衡电流。根据观察,单一的提高风机保护定值不仅不能满足风电机在网运行,不平衡电流还会导致风电机定子绕组发热,加剧风电机的疲劳损耗,不能保证风电机的安全运行。
然后试图通过从变频器方面解决三相电流不平衡问题。将风电场内的两台风电机变频器的功率模块、检测板、控制板进行了更换;改进了变流器的功率控制部分,将变流器的功率控制采用新的核心控制算法,从而提高风电机变频器对电网三相电压不对称的耐受能力和对电网三相电流不平衡的抑制,改造后的风电机运行并网成功。就此借鉴更换过的变频器控制软件原理,将现场的其他风机的控制软件程序进行修改、重装升级,且在变频器控制软件中加入谐波抑制调节功能,将牵引机车单相负荷对电网引起的谐波、三相电压不平衡等诸多不利电能质量因素通过控制软件的不同算法得以抑制,至此,风电场所有风机经调试后在电网运行良好,不再出现因不平衡电流原因跳闸,已适应电网运行。
结束语:
经过历时一年的技术专题研讨和实施技改,风电机组能够稳定可靠的在电网中运行,使我们切实感受到解决好风电入网的各种技术、经济及管理问题任重而道远,我们要勇敢地面对和迎接这个挑战,必须做到解近忧与谋长远相结合,学术研究成果与生产实际相结合,在规划中的风电场要充分考虑风电场可能受到电气化铁路单相负荷的影响,在风电机组选型时考虑选择抗扰动能力强的风电机组,争取风电、电网、制造厂效益共赢。
二〇〇九年八月四日