技術交流 | 某風電場并網引起的電能質量問題分析

　　

　　隨著風力發電的規模化開發，大量的功率變流裝置接入電網，在并網和運行過程中產生高頻次的諧波注入電網，再加上風的隨機性引起的并網電壓波動和閃變等問題，可能導致風電場電能質量不穩定。特別是在一些電網末端的風電場，較長的集電線路使得電網無法吸收或有效衰減高頻諧波分量，高頻諧波分量在各機組之間相互傳導、疊加，最終導致風機無法可靠運行，造成發電量損失。本文結合湖北某風電場實例，通過理論分析和現場測試相結合的方法，對風電場并網引起的電能質量問題進行了分析并給出了解決措施，取得了良好效果，對今后的風電場并網電能質量分析和評估工作提供參考。

　　

　　

　　1. 故障定位　　

 

　　

　　湖北某風電場安裝2MW雙饋型風電機組28臺共計56MW，自并網以來風電場多次出現400V輔助供電回路微型空氣斷路器異常跳閘，開關電源、偏航變頻器異常損壞和偏航制動電阻異常動作導致過溫損壞等問題。經實地測量發現400V輔助回路存在電壓畸變，畸變電壓為高頻諧波，頻率約為3180Hz，高頻諧波導致400V回路出現過高的電壓，造成設備工作異常甚至損壞。查原理圖如圖1所示，可知導致400V電壓畸變的可能原因如下：

　　

　　1）輔助變壓器負載特性導致輸出電壓畸變；

　　

　　2）輔助變壓器自身質量問題導致輸出畸變；

　　

　　3）輸入異常導致輸出波形畸變；

　　

　　

圖1：400V供電原理圖

　　

　　針對每一個可能造成的原因，分析排查過程如下：

　　

　　

　　400V回路負載為開關電源、散熱電機、變槳的DC電源等，這些負載均為通用負載，且在其它風機已批量驗證。另外通過在風機上進行試驗，風機處于等風狀態，偏航動作、變槳動作、偏航及變槳同時動作，啟動發電機散熱電機、齒輪箱油泵電機、齒輪箱散熱電機，波形均未出現畸變，因此可以排除負載引起400V畸變。

　　

　　

　　風電機組處于待機狀態下，測試變壓器的輸入輸出未發現異常。說明400V電壓畸變不在變壓器，變壓器本身無問題。

　　

　　

　　對照原理圖可知輸入有兩級，分別為35kV和690V，對兩級輸入電壓分別進行分析。

　　

　　1.3.1 35kV電壓分析

　　

　　風電機組全部處于待機狀態，測試690V及400V回路電壓，波形無畸變，說明問題與35kV電壓無關。