王繼偉 夏屹 黃青

摘 要：文章以某風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組的脫網(wǎng)現(xiàn)象，來(lái)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題進(jìn)行分析，以及無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電壓的影響并提出了改進(jìn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的措施。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng)；動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置；電壓水平；改進(jìn)措施

中圖分類號(hào)：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）32-093-02

近年來(lái)，風(fēng)電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)模越來(lái)越大，而風(fēng)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性問(wèn)題卻越來(lái)突出，風(fēng)網(wǎng)脫落事故的發(fā)生不僅會(huì)影響人們?nèi)粘５纳a(chǎn)、生活，還會(huì)影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，本文結(jié)合某地區(qū)的實(shí)際例子來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)風(fēng)場(chǎng)電壓水平的影響進(jìn)行分析。

1 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電壓的影響

以某風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)電場(chǎng)為例，該風(fēng)電場(chǎng)的送出系統(tǒng)總共有7個(gè)風(fēng)電場(chǎng)組成的，而且其裝機(jī)容兩分別為3個(gè)600 MW，1個(gè) 800 MW，1個(gè)1 300 MW以及1個(gè)1 800 MW。

各風(fēng)場(chǎng)送出的功率在經(jīng)過(guò)變壓器進(jìn)行升壓后，皆匯集到母線上，然后經(jīng)過(guò)主變后，再送出其他的地域，而且，各個(gè)電廠的母線上都有配置無(wú)功補(bǔ)償裝置。

該風(fēng)電場(chǎng)在運(yùn)行在某種工況下，其總共的傳輸功率為 2 260 MW，然后設(shè)置一側(cè)的母線發(fā)生三相短路故障，然后在故障0.1 s之后，對(duì)故障進(jìn)行切除動(dòng)作。其具體的分析如下，如果該電場(chǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)捻憫?yīng)時(shí)間為100 ms，那么，風(fēng)機(jī)在進(jìn)行低壓穿越以及高壓穿越的判據(jù)見表1及表2。

根據(jù)表1及表2的數(shù)據(jù)可知，該風(fēng)電場(chǎng)在低電壓時(shí)沒有風(fēng)機(jī)發(fā)生脫網(wǎng)的現(xiàn)象，但是，在高電壓時(shí)，有4個(gè)風(fēng)機(jī)發(fā)生了脫網(wǎng)的現(xiàn)象，因此，系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)曲線圖如圖1、2以及圖3所示。

由圖1、2以及3的顯示可知，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生了短路故障時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償裝置端的電壓曲線急劇下降，而由無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)控制的電納全部投入到晶閘管控制電抗器上，閘管控制電抗器瞬間進(jìn)入閉鎖的狀態(tài)，在故障切除后，風(fēng)場(chǎng)電壓也得以恢復(fù)，由于此時(shí)的電納仍然較高，這就導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功輸出仍然較高，系統(tǒng)的無(wú)功功率過(guò)多致使風(fēng)機(jī)落網(wǎng)。圖1～3可以很明顯的看出無(wú)功輸出是導(dǎo)致風(fēng)機(jī)落網(wǎng)的主要原因。

從上分析得知，無(wú)功補(bǔ)償裝置暫態(tài)調(diào)節(jié)的相應(yīng)時(shí)間可以很大影響風(fēng)機(jī)的暫態(tài)電壓，一旦該裝置不能夠滿足風(fēng)電場(chǎng)而加快調(diào)節(jié)時(shí)，就會(huì)引起風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)現(xiàn)象的發(fā)生。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，其最佳動(dòng)態(tài)的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于 30 ms。

2 改進(jìn)措施以及建議

2.1 開展動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置性能檢測(cè)及整改工作，加強(qiáng) 運(yùn)行的管理工作

針對(duì)現(xiàn)階段電廠無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)用不規(guī)范的現(xiàn)象，根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償裝置容量、運(yùn)行可靠性能以及配置上進(jìn)行規(guī)范統(tǒng)一優(yōu)化，以提高無(wú)功裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)而減少對(duì)電網(wǎng)電壓的影響，除此之外，還可以通過(guò)無(wú)功裝置的開發(fā)商來(lái)提高無(wú)功裝置的技術(shù)性能，以滿足風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電壓的控制要求。

除了用加強(qiáng)無(wú)功補(bǔ)償裝置性能的方法來(lái)控制風(fēng)電場(chǎng)的電壓外，還可以通過(guò)管理無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)行的方式以達(dá)到控制風(fēng)電場(chǎng)電壓的目的。即提高風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行、維護(hù)、修理人員的技術(shù)水平來(lái)提高無(wú)功補(bǔ)償裝置的現(xiàn)場(chǎng)管理水平，減少無(wú)功補(bǔ)償對(duì)風(fēng)電網(wǎng)電壓的影響。

建立完善的無(wú)功補(bǔ)償信息管理機(jī)構(gòu)，包括無(wú)功補(bǔ)償裝置的改造技術(shù)以及方案，建立相關(guān)的賬臺(tái)信息、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的管理方式以及工作的機(jī)制也是減少無(wú)功補(bǔ)償對(duì)風(fēng)電網(wǎng)電壓影響的一個(gè)措施。

2.2 其他裝置的運(yùn)用

由于無(wú)功補(bǔ)償裝置所輸出的無(wú)功特性對(duì)電壓的響應(yīng)具有滯后性，故而，會(huì)使風(fēng)機(jī)在低壓穿越后容易因?yàn)楦邏憾摼W(wǎng)，并且，無(wú)功補(bǔ)償裝置在系統(tǒng)短路時(shí)的無(wú)功支持能力有限，因此，可以考慮當(dāng)風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，將動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置也一并進(jìn)行切除，而且有相關(guān)規(guī)范數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置不能夠提供無(wú)功補(bǔ)償或者無(wú)功補(bǔ)償不足定容量的25%時(shí)，可以對(duì)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行切除處理。

除此之外，為了提高風(fēng)電機(jī)組在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)的低壓穿越能力，可以考慮在系統(tǒng)故障的時(shí)間里接入一個(gè)風(fēng)電機(jī)組的跨越器，這樣，系統(tǒng)內(nèi)的無(wú)功功率就由網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行提供。

當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)高壓側(cè)的母線電壓經(jīng)過(guò)測(cè)量，其數(shù)值低于0.50 pu（對(duì)應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘坎蛔泐~定容量的25%，該母線電壓閾值的選取具體可根據(jù)適應(yīng)不同的故障范圍需要確定，閾值取的越大可適應(yīng)的故障范圍越廣，但該閾值不應(yīng)高于風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下升壓站高壓側(cè)母線電壓可能達(dá)到的最低電壓值）時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制系統(tǒng)的子站就會(huì)發(fā)出封閉無(wú)功補(bǔ)償控制裝置指令，同時(shí)，將風(fēng)機(jī)跨接器轉(zhuǎn)接入電網(wǎng)的控制系統(tǒng)中，有風(fēng)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)的變流器為風(fēng)網(wǎng)下同提供無(wú)功支持，而提高風(fēng)機(jī)低壓穿越的能力，風(fēng)機(jī)無(wú)功出力應(yīng)滿足轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電流不超過(guò)其最大值的限制。

故障切除后，當(dāng)測(cè)量到風(fēng)電場(chǎng)升壓站高壓側(cè)母線電壓不低于0.85 pu時(shí)，經(jīng)延時(shí)控制中心提供的無(wú)功參考值計(jì)算出無(wú)功補(bǔ)償裝置的導(dǎo)入?yún)⒖贾?，然后再次接入無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)裝置，同時(shí)將風(fēng)機(jī)跨越器退出，完成了整個(gè)故障期間的無(wú)功協(xié)調(diào)控制。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)全文的敘述可以得出以下結(jié)論，風(fēng)電網(wǎng)在進(jìn)行供電時(shí)，風(fēng)機(jī)電組在進(jìn)行低壓穿越時(shí)不會(huì)發(fā)生脫網(wǎng)現(xiàn)象，但是在進(jìn)行高壓穿越時(shí)會(huì)產(chǎn)生風(fēng)電機(jī)組脫落的現(xiàn)象，當(dāng)風(fēng)網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，風(fēng)電機(jī)組因故障期間的電壓過(guò)高而導(dǎo)致脫落，在對(duì)風(fēng)網(wǎng)故障進(jìn)行切除時(shí)，可以將無(wú)功補(bǔ)償裝置一并進(jìn)行切除，然后由風(fēng)機(jī)跨接器進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功控制，故障切除后，再將風(fēng)機(jī)跨接器退出，重新接入無(wú)功補(bǔ)償裝置。

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