2.2 有關(guān)具體措施和政策建議

2.2.1 具體措施

1）風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場滿足并網(wǎng)技術(shù)要求，具備LVRT是遏制風(fēng)電機(jī)組大規(guī)模脫網(wǎng)事故的關(guān)鍵。新并網(wǎng)的機(jī)組必須具備LVRT，已并網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組必須按要求的計(jì)劃整改。來不及LVRT改造的，首先確認(rèn)滿足基本的風(fēng)機(jī)運(yùn)行要求，如并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落0.8 pu以下時(shí)，需要不跳閘運(yùn)行0.1～0.2 s，見圖1，就能穿越大部分的電網(wǎng)瞬時(shí)故障。對(duì)已并網(wǎng)的風(fēng)電場LVRT進(jìn)行梳理、測試，不具備合格LVRT的風(fēng)電場，應(yīng)在規(guī)定的期限內(nèi)完成改造并通過LVRT現(xiàn)場抽檢，風(fēng)電場大規(guī)模集中接入點(diǎn)上的風(fēng)機(jī)，應(yīng)優(yōu)先安排改造。制造廠應(yīng)主動(dòng)配合現(xiàn)場，協(xié)商具體改造方案并立即實(shí)施。開放風(fēng)機(jī)控制及保護(hù)定值設(shè)置，優(yōu)化風(fēng)機(jī)保護(hù)與風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)間的配合關(guān)系，使風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)和LVRT功能相協(xié)調(diào)。研究LVRT期間風(fēng)機(jī)向電網(wǎng)提供無功支持的方案，風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)電壓跌落期間不脫網(wǎng)運(yùn)行的同時(shí)，提供必要的無功輸出。同時(shí)研究具備高電壓穿越（HVRT）的可行性及技術(shù)方案，應(yīng)繼續(xù)加大投入，提高風(fēng)機(jī)制造質(zhì)量和研發(fā)風(fēng)電機(jī)組控制保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)。

2）2011 年以來酒泉風(fēng)電基地多個(gè)風(fēng)電場連續(xù)多次出現(xiàn)電纜頭故障，應(yīng)對(duì)在網(wǎng)電纜、電纜頭及開關(guān)柜做全面的隱患排查，并按規(guī)程要求全面做高、低壓試驗(yàn)。加強(qiáng)對(duì)電纜、開關(guān)柜、刀閘接頭等設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理，完善運(yùn)行監(jiān)視手段，配置紅外、紫外成像儀等檢查儀器或設(shè)備，確保及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)并消除隱患。此外鑒于當(dāng)前低價(jià)中標(biāo)影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題，建議風(fēng)電場對(duì)設(shè)備材料采購過程嚴(yán)格把關(guān)，盡量選用大型企業(yè)或者能生產(chǎn)更高電壓等級(jí)電纜附件的企業(yè)的產(chǎn)品，避免不合格產(chǎn)品掛網(wǎng)運(yùn)行。電纜附件安裝是一個(gè)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，無滿足要求的安裝場所，不按圖紙說明的要求安裝，都會(huì)留下隱患。要對(duì)施工過程加強(qiáng)管理，監(jiān)理也要具備專業(yè)知識(shí)，組織具有資質(zhì)的技術(shù)人員安裝電纜頭，確保工程施工質(zhì)量。設(shè)計(jì)時(shí)盡可能放大導(dǎo)體截面，降低導(dǎo)體表面的電場強(qiáng)度等。

3）中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，故障線路和非接地線路僅僅流過微弱的電容電流，無法準(zhǔn)確確定是那一條線路發(fā)生接地，給接地查找和修復(fù)帶來困難?；诨阈螂娏鞯姆?、方向等原理的裝置的選線效果不太好。而基于小波變換的行波單相選線［13-14］，充分利用電網(wǎng)中普遍存在的電流行波來進(jìn)行故障選線，是故障選線原理的突破，為其提供了全新的思路和新的方案，實(shí)際運(yùn)行證明，有望從根本上解決小電流系統(tǒng)故障選線難題，從而實(shí)現(xiàn)快速可靠選線并及時(shí)跳閘，可防止故障擴(kuò)大。由此可見，為了快速自動(dòng)隔離風(fēng)場低壓系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，可以參照以下措施進(jìn)行整改：對(duì)已配置小電流接地選線裝置（有跳閘功能或可以容易改造為有跳閘功能）的風(fēng)電場升壓變電站，可將小電流接地選線裝置改造為在選線告警的基礎(chǔ)上增加選線跳閘功能：選線告警后應(yīng)經(jīng)過短延時(shí)（如0.5 s）直接跳該饋線開關(guān);若未切除接地線路，母線監(jiān)測到零序電壓且U0》50 V，則經(jīng)過較長延時(shí)（如1.0 s）通過母差保護(hù)直接跳開低壓母線所有支路開關(guān)。對(duì)配置小電流接地選線裝置無跳閘功能的變電站采用以下方式，若檢測到低壓母線零序電壓U0》50 V，經(jīng)過較長延時(shí)（0.6 s）通過母差保護(hù)直接跳開低壓母線所有支路開關(guān)，或直接切除主變低壓側(cè)開關(guān)，并要求該變電站盡快加裝具有選線跳閘功能的小電流接地選線裝置。對(duì)未配置小電流接地選線裝置的風(fēng)場升壓站，要求盡快配置具有跳閘功能的小電流接地選線裝置，優(yōu)先選用性能優(yōu)異的行波選線裝置。新建風(fēng)電場35 kV 集電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)為低電阻接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地）并配置接地保護(hù)。對(duì)已運(yùn)行的升壓站，要逐步改造為低電阻接地系統(tǒng)，因?yàn)榍笆龅男‰娏鬟x線準(zhǔn)確率低，誤切正常線路的可能性較大。可在35 kV 母線處裝設(shè)接地變壓器，其中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，電阻值需進(jìn)行計(jì)算，利用35 kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的零序電流，快速切除單相接地故障。

4）認(rèn)真落實(shí)國家電網(wǎng)公司《防止風(fēng)電大規(guī)模脫網(wǎng)重點(diǎn)措施》［15］，著力加強(qiáng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)行管理，及時(shí)處理缺陷并加以改造，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償設(shè)備的動(dòng)態(tài)部分投自動(dòng)調(diào)整功能，能自動(dòng)投切濾波支路，確保并且嚴(yán)格按照調(diào)度要求投入運(yùn)行。加強(qiáng)并網(wǎng)風(fēng)電場調(diào)度運(yùn)行管理，對(duì)已并入電網(wǎng)的風(fēng)電場涉網(wǎng)保護(hù)、無功補(bǔ)償、風(fēng)機(jī)信息上傳、調(diào)度運(yùn)行值班、基礎(chǔ)管理等方面進(jìn)行現(xiàn)場檢查摸底，不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的風(fēng)電場不與并網(wǎng)。嚴(yán)格風(fēng)電場負(fù)責(zé)保護(hù)定值的整定管理，確保繼電保護(hù)履行第一道防線職責(zé)。加強(qiáng)運(yùn)行及管理人員培訓(xùn)，完善運(yùn)行規(guī)程，嚴(yán)格持證上崗制度，強(qiáng)化設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理，提高隱患識(shí)別和事故處理能力。運(yùn)行人員熟練掌握風(fēng)機(jī)內(nèi)部主控系統(tǒng)及設(shè)備，熟悉電網(wǎng)調(diào)度規(guī)程。調(diào)度部門要加強(qiáng)指導(dǎo)、監(jiān)督。

2.2.2 進(jìn)一步研究的課題

1）國家標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》應(yīng)該針對(duì)我國大規(guī)模風(fēng)電基地的建設(shè)進(jìn)行分析研究實(shí)踐，提出切合實(shí)際技術(shù)要求，不要一刀切。在滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下，合理規(guī)范風(fēng)電機(jī)組性能，嚴(yán)格風(fēng)電機(jī)組制造技術(shù)、安裝工藝要求、檢測要求以及并網(wǎng)審批程序，做好宣貫，強(qiáng)化監(jiān)管，從源頭上把好風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)關(guān)。我國大規(guī)模風(fēng)電基地一般都直接并入220 kV及以上的輸電主網(wǎng)，而我國220kV及以上的主網(wǎng)繼電保護(hù)配置很完善［16］，事故快速切除率在多年保持為100%［17］，即主網(wǎng)發(fā)生短路事故時(shí)電壓可以到零，但持續(xù)時(shí)間一般小于0.1 s，對(duì)于單相故障，經(jīng)約1 s的延遲后重合，如果是永久故障，將對(duì)風(fēng)電場造成第二次沖擊，對(duì)風(fēng)機(jī)的LVRT能力是更加嚴(yán)峻的考驗(yàn);在長距離超高壓輸電通道上無功控制困難，如新疆-西北聯(lián)網(wǎng)通道上變電站大部分為單主變，主變跳閘后，失去對(duì)電壓的鉗制作用，同時(shí)失去低壓補(bǔ)償，電壓波動(dòng)大，而且有一定的低頻振蕩，應(yīng)該據(jù)此對(duì)風(fēng)電基地及其機(jī)組提出故障電壓穿越等一系列合理的技術(shù)要求。

2）風(fēng)電機(jī)組的LVRT技術(shù)已經(jīng)掌握，現(xiàn)在正在加緊改造實(shí)施。如果有了LVRT，不切除風(fēng)電機(jī)組，就不會(huì)出現(xiàn)隨后的高電壓，但是對(duì)于酒泉風(fēng)電基地來說，西北-新疆聯(lián)網(wǎng)通道均為750 kV長距離線路，充電功率大，750 kV哈敦、敦泉、泉河、河武雙回線高抗補(bǔ)償度為86.15%，77.12%，80.15%，76.78%，無功平衡主要依賴靜態(tài)高低壓感性補(bǔ)償。由N-1計(jì)算分析得知，聯(lián)網(wǎng)通道沿線網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較弱，短路容量小，聯(lián)網(wǎng)通道的短路容量僅為西北主網(wǎng)東部受端系統(tǒng)的一半，相同潮流變化下，電壓波動(dòng)是東部的二倍。如果750 kV線路輕載運(yùn)行，酒泉單臺(tái)主變故障切除后750 kV母線電壓將上升超過800 kV，出現(xiàn)高電壓。需要研究的問題是風(fēng)電機(jī)組需要不需要HVRT、零電壓穿越（ZVRT）功能，或者HVRT、ZVRT功能與系統(tǒng)無功電壓控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合，需要單一的功能，還是整個(gè)風(fēng)電基地整體加以解決，何種方案更優(yōu)？在某些情況下，具有LVRT能力的風(fēng)電場反而對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定不利。風(fēng)電基地風(fēng)機(jī)具備LVRT功能后，在聯(lián)網(wǎng)線路潮流大且發(fā)生故障的情況下，由于穩(wěn)定水平限制，輸電能力大幅降低，又需要切除風(fēng)電機(jī)組，兩者之間有無其他優(yōu)化解決方案［18］。

3）隨著大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組LVRT改造，在風(fēng)電基地內(nèi)如何高效檢測LVRT，風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)檢測手段的研究開發(fā)和優(yōu)化部署也是一個(gè)需要研究的問題。風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能檢測，關(guān)鍵是LVRT測試手段，中國電力科學(xué)研究院已經(jīng)研制配置了LVRT移動(dòng)測試設(shè)備并具備測試能力和資質(zhì)。因?yàn)轱L(fēng)電基地風(fēng)電機(jī)組的大規(guī)模投產(chǎn)，即使檢驗(yàn)1%的風(fēng)機(jī)，測試能力包括人員和設(shè)備都十分緊缺，為了滿足現(xiàn)在需要而培訓(xùn)人員和配置設(shè)備，以后就有可能出現(xiàn)設(shè)備閑置或使用率低的問題，是否需要研制簡易的測試設(shè)備，是否在必要時(shí)進(jìn)行電網(wǎng)人工接地試驗(yàn)來驗(yàn)證？

4）風(fēng)電場集電系統(tǒng)中的電纜接頭是一個(gè)薄弱點(diǎn)，酒泉200 MW大型風(fēng)電場一般經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后集電系統(tǒng)都選用架空線路方案，每臺(tái)風(fēng)機(jī)用電纜連接到箱式變的低壓側(cè)， 高壓側(cè)均用一根YJV22-3×50型電力電纜引接至臨近的35 kV架空輸電線路上，風(fēng)電機(jī)組所發(fā)電能先通過數(shù)條LGJ-185/30的35 kV架空線路輸送至距330 kV升壓變電所圍墻外約1 km處，再分別通過多回YJV22-3×150型電力電纜直埋敷設(shè)引至330 kV升壓變電所35 kV開關(guān)柜上，實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的連接。從這里可以看出，這種集電系統(tǒng)是電纜架空線混合系統(tǒng)，電纜接頭很多，而且所處環(huán)境惡劣，風(fēng)沙大，溫差也大，雖然部分電纜頭在密封箱內(nèi)，也都出現(xiàn)過事故。根據(jù)酒泉地區(qū)實(shí)際，研究風(fēng)電場35 kV線路不用或少用電纜轉(zhuǎn)接的可行性。

5）大規(guī)模風(fēng)電基地中的大型風(fēng)電場應(yīng)該按發(fā)電廠看待，新的國標(biāo)（征求意見稿）《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》中要求：風(fēng)電場要充分利用風(fēng)電機(jī)組的無功容量及其調(diào)節(jié)能力;當(dāng)風(fēng)電機(jī)組的無功容量不能滿足系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)需要時(shí)，應(yīng)在風(fēng)電場集中加裝適當(dāng)容量的無功補(bǔ)償裝置，必要時(shí)加裝動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。風(fēng)電基地主流風(fēng)電機(jī)組為雙饋機(jī)組（DFIG）和永磁直驅(qū)（PMSG）兩種，都可以實(shí)現(xiàn)有功無功控制的解耦，DFIG的功率因數(shù)cosΦ 可以在+0.95至-0.95范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，輸出或吸收的無功功率可達(dá)有功功率輸出的31%。而PMSG采用全功率變流器并網(wǎng)，無功電壓控制更加靈活，當(dāng)cosΦ 可以在+0.93至-0.93范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，輸出或吸收的無功功率可達(dá)有功功率輸出的37%。當(dāng)有功功率低于額定時(shí)，相應(yīng)的無功能力增大。所以要研究如何發(fā)揮風(fēng)電機(jī)組無功能力、發(fā)揮風(fēng)電機(jī)組無功能力后風(fēng)電場集中加裝多少容量的無功補(bǔ)償裝置，是否加裝動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。研究風(fēng)電機(jī)組、（動(dòng)態(tài)）無功補(bǔ)償裝置、電網(wǎng)（動(dòng)態(tài)）無功補(bǔ)償裝置和整個(gè)系統(tǒng)的多對(duì)象協(xié)調(diào)配合的無功電壓協(xié)調(diào)控制策略，提升低（故障）電壓穿越能力、整體抗擾動(dòng)能力的集群主動(dòng)式控制策略。按照規(guī)劃，酒泉風(fēng)電基地送出系統(tǒng)要加裝可控高抗、串補(bǔ)等靈活交流輸電裝置，還要建設(shè)特高壓直流送出工程，如何充分協(xié)調(diào)發(fā)揮其功能，有效提升風(fēng)電接納能力，是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的研究重點(diǎn)之一［19-20］。

3 結(jié)論

大規(guī)模風(fēng)電基地的建設(shè)運(yùn)行中出現(xiàn)的大規(guī)模脫網(wǎng)事故給我們上了一節(jié)及時(shí)的安全課，使我們能夠在風(fēng)電裝機(jī)容量世界第一的自豪面前保持清醒的頭腦。堅(jiān)定穩(wěn)健地發(fā)展風(fēng)電，是我國應(yīng)對(duì)氣候變化，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，保障能源安全的不二選擇。關(guān)鍵是總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性地加強(qiáng)風(fēng)電的安全管理，慶幸的是目前風(fēng)電的各種安全運(yùn)行和發(fā)展難題尚處于萌芽階段，還比較容易解決。本文通過對(duì)風(fēng)電發(fā)展、運(yùn)行及事故的不同層次分析，提出了改造風(fēng)電機(jī)組、改進(jìn)風(fēng)電場集電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、強(qiáng)化建設(shè)全過程管理和加強(qiáng)人員培訓(xùn)等措施，以系統(tǒng)的觀點(diǎn)提出了一些需要進(jìn)一步研究的課題，希望能有助于理性分析風(fēng)電發(fā)展中存在的問題并逐步加以解決，促進(jìn)風(fēng)電與電網(wǎng)的友好發(fā)展、和諧共贏。