風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)換流器側(cè)無功補償探究

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1、風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)換流器側(cè)無功補償探究　　【摘要】當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障造成風(fēng)電場機端電壓降低時，電氣轉(zhuǎn)矩瞬時變小，將引起轉(zhuǎn)差功率突變造成風(fēng)機轉(zhuǎn)子側(cè)過流。本文分析了風(fēng)電場母線沒有安裝無功補償裝置與安裝靜止同步補償器兩種情況，在110kV線路瞬時故障跳閘導(dǎo)致母線電壓跌落后，其參與電壓調(diào)節(jié)的能力。通過算例表明，安裝了無功補償裝置較未安裝的情況，故障后母線電壓跌落較小?！娟P(guān)鍵詞】風(fēng)電場換流器無功補償靜止同步補償器（STATCOM）1引言能源、環(huán)境是當(dāng)今人類生存和發(fā)展所要解決的緊迫問題。隨著常規(guī)能源儲存量越來越少，同時對環(huán)境會造成嚴(yán)重的污染，可再生能源的開發(fā)

2、利用越來越受到重視，而風(fēng)力發(fā)電是其中最廉價、最有希望的綠色能源[1]。風(fēng)電并網(wǎng)區(qū)域的無功電壓問題尤其突出。因電網(wǎng)電壓波動引起風(fēng)電場大面積脫網(wǎng)事故，將會嚴(yán)重影響電網(wǎng)穩(wěn)定和設(shè)備安全運行，也給風(fēng)機壽命帶來不利影響。深入研究風(fēng)電機組并網(wǎng)的無功控制技術(shù)，對提高電網(wǎng)接納風(fēng)電能力和保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義[2]。2無功補償?shù)谋匾?在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中，雙饋型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組是目前國際風(fēng)力發(fā)電市場的主要機型。晶閘管變流器工作時需要吸收無功功率，并且在電網(wǎng)側(cè)會產(chǎn)生很大的諧波電流。對于整流側(cè)，換流站位于電廠群附近，在直流系統(tǒng)大負(fù)荷運行時，可以利用交

3、流系統(tǒng)的部分無功電源，以達(dá)到少裝容性無功補償設(shè)備的目的；在直流小負(fù)荷運行時，可以利用發(fā)電機的進相能力，吸收換流站的部分過補償?shù)臒o功，以達(dá)到少裝感性無功補償裝置的目的，因此整流站允許交直流系統(tǒng)之間存在較大的無功交換。而對于逆變站而言，它多位于負(fù)荷中心，交流系統(tǒng)的無功支撐能力較弱，在大負(fù)荷方式下，無功補償不足，導(dǎo)致逆變器換流站側(cè)母線電壓下降，而在小負(fù)荷方式下，交流系統(tǒng)無功過剩，導(dǎo)致電壓泵升，需要考慮無功就地平衡。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障造成風(fēng)電場機端電壓降低時，風(fēng)機的機械轉(zhuǎn)矩由于慣性不會瞬間發(fā)生變化，而電氣轉(zhuǎn)矩瞬時變小，將引起轉(zhuǎn)差功率突變造成風(fēng)機轉(zhuǎn)

4、子側(cè)過流[3]。3各種并聯(lián)無功補償裝置的補償特性目前，風(fēng)電場采用的無功補償方式主要有：固定電容器組、靜止無功補償器（SVC）和靜止同步補償器（STATCOM）。下面首先分析這三種無功補償裝置的補償特性[4]。4（1）固定電容器組（FC）：固定并聯(lián)電容器的補償容量與供電電壓平方成反比。當(dāng)電壓跌落嚴(yán)重時，其補償容量將急劇減少，無法對電壓提供有效的支撐。（2）靜止無功補償器（SVC）：SVC是指晶閘管控制的電抗器、晶閘管投切的電容器以及由它們的組合構(gòu)成的無功補償裝置。晶閘管控制的電抗器吸收無功功率，電容器發(fā)出無功功率，因此SVC可連續(xù)地輸出容性

5、或感性的無功功率，以控制母線電壓。但當(dāng)系統(tǒng)電壓水平過低，迫切需要SVC增加其輸出的無功功率時，由于電容器固有的特點，SVC輸出的無功功率無法增加。（3）靜止同步補償器（STATCOM）：STATCOM的基本原理是適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制其交流側(cè)電流，使其吸收或者發(fā)出滿足要求的無功功率，實現(xiàn)動態(tài)無功補償。由于換流器交流側(cè)的無功電流可控，且補償容量由換流器容量決定，與電容器容量無關(guān)，因此其輸出的無功功率不受系統(tǒng)電壓變化的影響。4算例分析考慮開關(guān)投切響應(yīng)慢，電容器組不能進行無功負(fù)荷的快速跟蹤，文章僅分析在電網(wǎng)故

6、障情況下，利用STATCOM進行無功補償參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的能力。110kV甲線末端發(fā)生三相短路，0.6s距離II段、零序過流II段保護動作，開關(guān)跳閘，1.5s瞬時故障消失，1.8s重合閘動作，系統(tǒng)示意圖如（圖1）。在沒有無功補償裝置以及安裝了20MvarSTATCOM兩種情況下，風(fēng)電場35kV母線電壓波形如（圖2）。4從（圖2）可以看出，沒有無功補償裝置的情況下，故障前風(fēng)電場的電壓為0.97Ue，故障后，電壓跌落到0.57Ue。加裝了STATCOM后，故障前風(fēng)電場的電壓維持在額定電壓；故障后，STATCOM補償?shù)臒o功功率增加，對母線電壓提

7、供了一定的無功支持，母線電壓跌落幅度減小，其值為0.66Ue；故障切除后，在STATCOM的控制下，母線電壓又恢復(fù)至額定電壓。5結(jié)語當(dāng)電網(wǎng)故障引起風(fēng)電場電壓發(fā)生較大跌落時，STATCOM能夠減輕風(fēng)電場母線電壓的跌落程度。參考文獻(xiàn)：[1]黃德琥，陳繼軍，張嵐.大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響[J].廣東電力，2010，23（7）：27-30.[2]劉楊華，吳政球，涂有慶，等.分布式發(fā)電及其并網(wǎng)技術(shù)綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（15）：71-76.[3]陳惠粉，喬穎，魯宗相，等.風(fēng)電場群的無功電壓協(xié)調(diào)控制策略[J].電力系統(tǒng)自動化，20

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