技术交流 | 某风电场并网引起的电能质量问题分析

　　

　　随着风力发电的规模化开发，大量的功率变流装置接入电网，在并网和运行过程中产生高频次的谐波注入电网，再加上风的随机性引起的并网电压波动和闪变等问题，可能导致风电场电能质量不稳定。特别是在一些电网末端的风电场，较长的集电线路使得电网无法吸收或有效衰减高频谐波分量，高频谐波分量在各机组之间相互传导、叠加，最终导致风机无法可靠运行，造成发电量损失。本文结合湖北某风电场实例，通过理论分析和现场测试相结合的方法，对风电场并网引起的电能质量问题进行了分析并给出了解决措施，取得了良好效果，对今后的风电场并网电能质量分析和评估工作提供参考。

　　

　　

　　1. 故障定位　　

 

　　

　　湖北某风电场安装2MW双馈型风电机组28台共计56MW，自并网以来风电场多次出现400V辅助供电回路微型空气断路器异常跳闸，开关电源、偏航变频器异常损坏和偏航制动电阻异常动作导致过温损坏等问题。经实地测量发现400V辅助回路存在电压畸变，畸变电压为高频谐波，频率约为3180Hz，高频谐波导致400V回路出现过高的电压，造成设备工作异常甚至损坏。查原理图如图1所示，可知导致400V电压畸变的可能原因如下：

　　

　　1）辅助变压器负载特性导致输出电压畸变；

　　

　　2）辅助变压器自身质量问题导致输出畸变；

　　

　　3）输入异常导致输出波形畸变；

　　

　　

图1：400V供电原理图

　　

　　针对每一个可能造成的原因，分析排查过程如下：

　　

　　

　　400V回路负载为开关电源、散热电机、变桨的DC电源等，这些负载均为通用负载，且在其它风机已批量验证。另外通过在风机上进行试验，风机处于等风状态，偏航动作、变桨动作、偏航及变桨同时动作，启动发电机散热电机、齿轮箱油泵电机、齿轮箱散热电机，波形均未出现畸变，因此可以排除负载引起400V畸变。

　　

　　

　　风电机组处于待机状态下，测试变压器的输入输出未发现异常。说明400V电压畸变不在变压器，变压器本身无问题。

　　

　　

　　对照原理图可知输入有两级，分别为35kV和690V，对两级输入电压分别进行分析。

　　

　　1.3.1 35kV电压分析

　　

　　风电机组全部处于待机状态，测试690V及400V回路电压，波形无畸变，说明问题与35kV电压无关。