110kv线路缺相故障对双馈风机运行影响的分析

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1、110kV线路缺相故障对双馈风机运行影响的分析查显宝(北京国电思迗科技有限公司北京100039)【摘要】随着风电的快速发展以及随之出现的风电“消纳”问题，风电对电网的影响受到了越来越多的关注，但电网的不稳定或故障对风电机组的影响往往被忽视，而电网的不稳定或故障引起的破坏性影响却是风电机组安全运行的重要隐患。本文通过对黑龙江某风场发生的llOkV线路缺相故障进行了深入分析，针对故障造成的大量风机设备的损坏原因进行了探讨，以便通过具体的实例引起对风场高压侧电网稳定性的重视。【关键词】缺相故障；故障录波；瞬吋尖峰电压；器件烧毁0引言随着风机装机及并网数量的快速增长，至2012年底，我国风电

2、发电量已约占全部电力消费量的2%,风电己经成为继火电、水电之后的第三大常规电力来源，同时由于风电占比的增加而导致的风电消纳问题也越来越受到重视，但关注的重点多集中在风电消纳对电网的负面影响。实际上风场每年因高压送出线路或设备故障造成的风机设备损坏事故频繁发生，造成了很大的经济损失［1］,所以为保证风电设备的平稳、安全运行，应高度重视电网的不稳定性或故障对风机造成破坏性影响。风力发电机的运行环境往往条件恶劣，高温发热、汕水脏污、灰尘以及交变的电磁干扰等都很常见，如果再叠加上风能输送线路的故障影响，很容易导致风电机组电气设备故障或损坏，其至引起机械系统的连锁故障反应［2'3］。由于双馈感

3、应发电机(Doubly-fedInductionGenerator,DFTG)定子直接连接电网II变流器容量较小，使其对电网故障非常敏感［4］。电网故障时，DFIG转子屮的感应电流幅值可达额定电流的2-5倍［5］，若其4211乙"i421113110KYW«01，421U14201D63527D▲360®图1黑龙江某风电场接线图簪4202WfPT.02224502峄4205D10；4202乙.J9«2主变35KY二攻母线.V.35053527S505Dyi03&MD©濟弧、清请及PT雌I峨420235303504两端电压过高或过电流导致温度过高，都可能导致开关管超过耐受极限而击穿或烧

4、毁，有时甚至是永久性损坏；若转子侧变换器会因过电流而停止运行，转矩失衡会使转速急剧上升而威胁机械结构的安全。文中对黒龙江某风场发生的llOkV线路缺相故障进行了分析，讨论了故障期间电网侧、风场及机组侧的演变过程，对故障造成的大量风机设备损坏的原因进行了总结，希望通过具体的实例引起对风场高压侧电网稳定性的重视。4211D2j42114211甲^4211W1案例项目背景用于分析的故障案例来源于黑龙江某风电场。该风电场总装机容量99MW,分两期工程建设完成，毎期工程各选用33台1.5MW双馈风电机组；全风场共有6路35kV集电回路，所有风机通过0.69/35kV升压变分别接入6路35kV集

5、电线路;该风场建有110/35kV升压站1座，站内装有2台主变，35RV母线分成2段并列运行，整个风场通过1回llOkV线路并入电网。风场单线系统图如图1所示。2网侧故障及其引起的双馈风机事故风力发电机在运行过程中遭遇电网故障，功率无法馈送入电网或电压畸变导致功率直流侧和输出侧电压升高或者不对称、发电机在运行过程中由于负载突变产生过高的冲击电流、发电机及传输电缆绝缘老化导致匝间或相间短路形成短路电流等，如最终超过元件的耐受限度，都会造成风机部件的损坏。下面以该风电场于2013年2月1日所发生的一次电网电压跌落故障为例，介绍高压电网侧故障对该风场风机的影响。9时56分，风电场升压站的1

6、10kV送出线路发生故障而引起失压。发生故障时，风场的66台风机均处于运行状态，一期风场的平均风速为9.6m/s，主变低压侧有功负荷为3.92万kWh；二期风场的平均风速10.3m/s,主变低压侧有功负荷为4.12万kWh。故障所造成影响及损失如下：(1)、66台风机齿箱油泵电机空开、发电机风扇空开、液压站空开全部跳闸；(2)、烧坏8个变桨控制器PITCHMASTER；(3)、2个塔底屏损坏；(4)、2个油泵电机损坏；(5)、2个变桨系统预充电电阻烧坏；(6)、5发电机风扇电机烧坏；(7)、4台PLCCF卡程序紊乱;(8)、4台变桨编码器出现跑值；(9)、1个帕克液压站叶轮刹车开电磁

7、阀损坏；(10)、66台主控PLC全部死机；(11)、2个主控PLC损坏12、一个PLC模块bk3150损坏。3双馈风力发电机事故原因分析F面采用故障后分析方法，根据现场升压站系统侧的故障录波装置和风机故障数据，全面分析故障过程屮各系统的动态过程。除特殊说明外，以下所有电压、电流量的数值均为系统二次侧的测量值。3.1电网侧故障过程分析图2列出了首次故障中110KV线路的故障录波数据。C相电压最低值出现在红色纵线标记的时刻，该风电场发生首次网侧故障时，llO