风电机组运行稳定性研究

陈恒

摘 要：随着我国风力发电技术不断的发展，风电在电网中渗透率逐渐增加已经成为了一种发展趋势，风电机组运行稳定性也备受人们的关注，发电网络对风电机组的适应能力提出了更高的要求。所以，为了提高风电机组电力系统的稳定性，就需要从风电机组的角度来研究影响机组稳定性的因素，并对其加以改进。

关键词：风电机组；运行稳定性；动态性分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.154

在风电场的运行过程中，影响其运行稳定性的外在因素有很多，比如说，维修调试工作是否专业、回路保护的是否可靠以及风电机组是否安全等都会影响风电机组运行的稳定性，其中风电机组的安全对其稳定性的影响最大，本文针对对风电机组安全运行的机械、电气、环境控制等影响因素进行动态性的分析，并提出有效的解决策略。

1 风电机组运行的现状及问题

风电机组是我国重要的新能源之一，近几年来，为了响应国家环境保护的号召，我国的风电市场的发展连续大幅度增长，而且对风电有着更高的要求，近期的发展已经从数量转变成了质量，目前，国家对于风电机组并没有统一的规范标准和建设，所以，在不同的风电制造企业，对风电机组的要求和标准都有所不同，特别是在风电机组运行和操作过程中，有的操作人员不够专业、经验不丰富，而且管理制度不太完善，因此，在风电机组运作时，其稳定性和安全性难以保证，每年都会有此类的安全事故发生，后果不堪设想。

2 影响风电机组运行稳定性的因素

2.1 联接螺栓力矩的保证

在风电机组运行过程中，螺栓的联接起着非常重要的作用，所以，螺栓必须要有高标准的质量和安全系数分析，从而避免螺栓突然变形、断裂而引起的突发情况，然后，在风电机组安装完毕之后，要对螺栓力矩值进行分析和检验，使其相关的数据达到安全系数的标准。当风电机组使用一段时间后，要及时的对它们进行检修，在检修的过程中，主要用液压扳手对其进行检验，而且液压扳手不能超过3个百分点的数据误差，假如螺母的旋转角度与拧紧时的夹角超过了20度之后，就要对其进行全面的检查，假如夹角超过了50度之后，就要及时的更换螺母，避免螺母的损坏而破坏风电机组运行的稳定性。

2.2 良好的绝缘性能

风电机组在运行过程中，其运行的稳定性受风电设备绝缘性能的影响很大，如果线路与线路之间的绝缘性能出现问题，就会很容易被击穿，如果风电机长时间在这种环境下运行，热击穿以及电化学击穿的问题很有可能会发生，不利于风电机组的安全，如果绝缘性能不好，绝缘工作不到位，当最大的电压值比临界值要高时，发电机组就会损坏，很有可能会造成严重的火灾。所以，在选用风电机组时，要对它的各方面系数进行分析和测评，特别是对绝缘性能的分析要十分谨慎，选择优质的产品，才能保证其运作过程中的安全。

2.3 良好的环控装置

环控装置主要是在机组运作过程中起调节作用的装置，包括了变流器和发电机散热系统、 齿轮油冷却系统、以及双馈型机组等系统，良好的环控装置，可以使得风电机组运行更加稳定、安全可靠。在一般的风电机组中，设计的温度在25～45℃之间就可以了，但是，在极其恶劣的环境中，还需要增加一些相关的设备，适当的调整控制的设备，为风电机组的运行提供一个安全、稳定的环境。

2.4 机械部件的防腐处理

风电机组设备一般都是在比较恶劣的环境中使用，有的时候会受到高温、冷冻、风沙等自然环境的影响，所以制作风电机组的材料必须是耐腐蚀性比较强的材料，在设计的过程中，要提高风电机的防腐标准，一些重要的部位比如说塔架、叶轮等应该使用防腐等级比较高的C5_M材料，机舱、电机、螺栓等零部件也要进行比较严密的防腐处理。只有这样，才能使得风力电机组能够在任何环境中保持安全的运行状态。

3 风电机组运行的稳定性分析以及相关的结论

3.1 静态性稳定性分析

在风电机的运行过程中，增加风电机组的无功出力，可以有效的提高线路输送功率的水平，改变风电机的转速时，恒电压控制与恒功率因数控相比，恒速功率可以提高50W电线路传输功率极限。如果有载调压变压器，并对其进行分接头式的调节，可以提高负荷侧节点的电压，但是，很有可能会由于整个运作系统的无功功率不足，这样会使得其他节点的电压会有所下降。为了提高系统的无功功率水平，确保风电机组运行的稳定性，风电机组应该采用恒电压比恒功率因数控，才能很好的解决上述的问题。

3.2 动态性稳定性分析

恒电压控制以及恒功率因数控制两种都是风电机组控制的方式，当电压恒定时，风电机组的电导和电纳随功率因数的变化而变化；当风电机的功率不变时，风电机组的电导和电纳会随着端电压的变化而变化。比如说，变速恒频风电机组通过变频器与电网相连，电力电子元件对过电流非常敏感，当电网故障时，变频器的控制器会立即发现，为了保护变频器，变速风机会与电网分裂，从而引起大范围的电压降落，甚至会影响到整个系绕。所以，风电机组中的电压，需要具有在并网点中的电压，当改机器组运行时，到达20%预定电压能够保持并网运行625ms的低电压穿能力，可以很好的保证风电机组运行的稳定性。通过对风电机组动态性电压稳定性进行分析和研究，可以知道，风电机组可以提高系统的极限切除时间；恒电压控制与恒功率控制相比，有利于暂态后电压的快速恢复，确保风电机组的稳定与安全。

总而言之，在风电机组运行的过程中，风电机组的整体性和稳定性起着非常重要的作用，不容忽视，要想保证风电机组运行过程中的安全，就必须要对风电机组的质量进行管理，確保风电机组的稳定性。这就需要各方面的共同努力，作为风电机组制造行业，要有统一的制造标准和体系建设，确保设备的稳定性，制造出质量上乘的风电机组，国家也应该在运行管理、规划建设、并网监测等相关的方面制定出各种安全的标准，才能够使得风电行业有着更为安全稳定的发展。

参考文献：

[1]蒋章雷.风电机组传动系统运行稳定性劣化趋势预测方法研究[D].导师：徐小力；王西彬.北京理工大学，2014.

[2]丁明，李宾宾，韩平平.双馈风电机组运行方式对系统电压稳定性的影响[J].电网技术，2010（10）：26-31.

[3]舒进，郝治国，张保会，汪成根，薄志谦，褚云龙，孙建远.改善接入系统同步稳定性的变速风电机组控制[J].电力系统自动化，2015

（07）：65-69+80.