风力发电机组接入配电网对继电保护的影响及对策

风力发电机组接入配电网对继电保护的影响及对策
摘要：在当今社会，随着社会经济的快速发展，电力工业也取得了很大的进步。

近年来，我国发电机组投资逐步增加，产能也在不断增加。

年复一年，导致电能
质量问题。

同时，风电容量的份额也在增加，短路电流也在增加。

因此，有必要
做好风电场继电保护配置工作。

关键词：风力发电机组；配电网；继电保护；影响；对策
前言
我国土地面积非常广阔，风能资源也相当丰富，且具备集中化的特征，风电
场与电网在进行连接时采用集中接入的方式。

风电产业得到了快速的发展，使得
风电场的的规模和容量在逐渐的加大，但是电力系统中集中接入方式对电能具有
非常大的影响，倘若电网出现短路，风电场能对电流进行供应，因此在进行电网
建设的过程中，一定要对继电保护配置引起高度重视。

1风电场的保护作用分析
1.1风电场对电缆、变压器及其周围区域进行保护
在电力系统中，风电场具有一定的保护作用，主要体现在电缆、变压器等环节：风轮机塔的地面安装着断路器，该断路器能够很好的保护发电机和下垂电缆；从风力发电机变压器到风轮机塔的机柜都是使用电缆来对其进行连接的，采用断
路器和保险丝来进行变压器的制作，且对侧电缆进行保护；对变压器和附近地区
进行保护，分析变压器的激磁浪涌电流问题，并且在故障检测时，发现问题存在
要及时采取相应的对策进行处理；如果低压端发生故障就会造成电流比较小，倘
若保险丝不能对其进行有效的切除，就会使用分段开关对其进行切断。

1.2风电场可有效接地进行故障保护
对于风电场，通常情况下受到资源环境的限制，风电场所在的位置要根据环
境来对其进行选择，选择的位置都比较空旷，且风力充足。

因为该地区的位置比
较空旷那么雷电袭击的概率就会增大，针对这样的现状一定要做好防雷措施，并
且做好风电场的保护工作。

2风力发电机对配电网的影响分析
国内的配电网基本采用的都是辐射网，其最为突出的特点是用户侧无电源，
而风力发电机组的接入使得辐射网变为一个遍布电源和用户互联的网络结构，如
果风力发电机在配电网中的接入数量与容量超过一定的规模，将会对配电网的运
行造成影响，具体体现在如下几个方面：
2.1对网损的影响
对于配电网而言，网损的高低与经济运行有着直接关系，当风力发电机接入
配电网之后，会使系统的有功与无功功率的分布情况发生改变，从而影响系统内
部的损耗。

为便于分析，假设风电机组由节点A接入配电网络，因A下游的负荷
一定，所以流入A的功率是固定的，故此，A下游的损耗与风电机组接入无关，
换言之，该段线路的损耗不会受到风力发电机组接入的影响。

而A的上游线路会
由于风力发电机组出力的变化，使潮流分布发生改变，从而使线路损耗受到影响。

配电网本身具有辐射的特性，风力发电机组对网损的影响主要体现在与接入点相
连的线路上，因风力发电机组接入配电网前后，线路上各个节点的电压不会出现
太大的变化，所以基本可将之忽略不计，而馈线上各节点的电压与额定电压比较
接近，故此，可认为它们近似相等。

若是风电机组从外网吸收或输出无功超过一
定的范围，则风电机组的接入会导致系统的网损增加。

2.2对配电网电压的影响
当风力发电机组接入到配电网之后，会对馈线中的有功和无功功率的大小及
方向产生一定程度的影响，在这一前提下，还会对配电网的稳态电压分析造成影响，由此会直接影响到配电网的静态电压稳定性，相关研究结果表明，这种影响
有可能是正面的，也可能是负面的，其决定的因素有风电机组的类型、无功补偿
方案以及接入位置等。

目前，配电网的负荷呈现出急剧增长的态势，这与国民经
济的快速发展和人们生活水平的不断提高有着密切的关联，基于这一前提，配电
网中的电气设备常常处于极限运行状态，由此会导致系统的电压稳定水平降低。

对于异步发电机而言，其在输出有功的过程中，会从系统吸收一部分无功，因此，风电机组接入后的无功补偿情况对系统电压具有较大的影响。

3风电场的并网对电网继电保护影响分析
3.1关于整体的影响分析
风力发电存在间隙性，其保护的方式与常规的配电具有所不同。

有风时，风
力发电机组向电网输送电能，风速在启动风速附近波动时，风电机组存在着频繁
的投切，这将损伤接触器。

为了避免出现这种情况，电机组可以在比较短的时间
之内电动机运行，在此过程当中，系统的潮流方向会发生改变，可能导致其保护
装置出现误动作。

恒速风力发电系统并网运行中，如果出现故障，其电机电流将
发生突变，此外也会存在着衰减，一直到为零。

普通感应电机应用固定转速风电机，所以其定子的暂态和绕组的不规律初值直接决定了感应器的电流初值，然而
电流根据其暂态的参数和绕组期限的参数进行了一定程度的衰减，并且转子转速
合适对电流的频率带来了一定的影响。

并且单独的励磁单元也并不是存在异步发
电机之中，由于电机的电压具有着比较明显的一个下降，因此在运行中存在着故障，并没有励磁也是无法可以向电网去传输短路的电流。

如果电网发生故障，异
步电动机能够持续提供微小的电流，并且风电机的出口电压是0．69kv，是低压
系统，如果到35kV甚至是更高的一侧，其阻抗需要能够和K2=(u35／uo)2进行相乘，那么35kV的测量数值的电路来说，其风机和电缆也是作为其两个较大的极
限电抗，对于这种情况下的短路电流并不能够进行输出。

3.2具体的影响分析
一是对于配置的影响，通过分析风电场与电网系统的互联，如果出现故障，
风电场将会向故障点提供短路电流，所提供的方式和异步电动机相似。

此外风电
场的继电保护和电网联络保护之间依然是存在着一个比较大的区别。

对于后者而言，可将风电场可以作为一个整体所在，在继电保护设计中，必须要能够和风电
场进行连通后从而直接的影响了相应的考核评估，对于每一个机组的型号以及地
理空间分布而言，存在着一定程度的不同，并且在电网进行保护的时候需要考虑
周到。

二是对于线路的零序电路保护所带来的一些影响，针对于机组的变压器而言，一般情况下选择Yn／△的形式进行连接，如果存在接地故障，那么其零序电流保护会作出一定程度的保护，快速跳闸，避免短路电流通过。

但是与电网的连
接将会让风电场的零序电流灵敏度出现一定程度的下降，风电场在低功率发电时，自身的灵敏度并不会存在着比较大的影响；满发时，灵敏度会有一定程度的下降。

在线路保护中，灵敏度的高低与保护距离远近存在着正比例的关系。

三是线路距
离保护所带来的影响。

在和电网连接之后，多个方面的原因在相同进行作用到风
电场的距离保护之中，但是其距离保护要想可以得到稳定运行，需要可以从下述
的方面进行重点的人手分析：首先则是要能够做到气动元件配置方面的保护工作，其次则是能够进行配置距离的元件，其目的主要是进行检测以及计算机的装置和
故障的位置距离，但是要是出现了短路方面的故障，便需要对其故障的对称性进
行合理的判断，同时也是需要能够对其启动距离的保护功能做出合理有效的判断。

结束语
综上所述，目前我国有很多地区相互连通了风电场和电网系统，但因为继电
保护受到风电场严重影响，因此一定要对其配置问题进行高度重视，对其进行合
理的配置，从而才能确保电网系统的稳定运行，促使电力行业得到可持续发展。

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