49.5MW的風力發(fā)電廠無功補償初步設(shè)計

熱心網(wǎng)友：按照每個公司不同的設(shè)計要求，我只能給你一些參考意見，如下。1 風力發(fā)電機的并網(wǎng)風力發(fā)電機組是將風能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，系統(tǒng)包括發(fā)電機、增速箱、剎車、偏航、控制等幾大系統(tǒng)。直接與電網(wǎng)相連接的是異步發(fā)電機。下面以甘肅玉門風力發(fā)電場的金風S43/600風機為例說明并網(wǎng)問題。異步發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單，其發(fā)電的首要條件是要吸收無功來建立磁場，如果沒有無功來源，也就是說沒有電網(wǎng)，異步發(fā)電機是沒有能力發(fā)電的。風機從系統(tǒng)吸收無功，必然會造成系統(tǒng)的電壓降低和線損的增加，所以每臺風力發(fā)電機都設(shè)有無功補償裝置，最大無功補償容量是根據(jù)異步發(fā)電機在額定功率時的功率因數(shù)設(shè)計的，一般為>0. 98。但由于風力發(fā)電機的無功功率需求隨有功變化因此，風機每個瞬時的無功需求量也都不同，該風機補償分為4組固定的容量(600kW風機：87.5 kV.A、50 kV.A、25 kV.A、12.5kV - A)，在每個補償段內(nèi)，不足部分無功從電網(wǎng)吸收。2.單臺風力發(fā)電機組自身有較全的保護系統(tǒng)風機主電路出口處裝有速斷和過流保護，其定值分別為2倍的額定電流、Os動作和1.5倍額定電流、12 s動作。風機還有靈敏的微機保護功能，設(shè)有三相電流不平衡，缺相，高壓、低壓，高周、低周，功率限制等項保護。因此當風電場內(nèi)或電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，風機的保護動作非常迅速，保證電網(wǎng)和風電場的安全。由于異步電機在啟動時沖擊電流較大，最大可以達到額定電流的5～7倍，對電網(wǎng)會造成沖擊。為解決以上問題，現(xiàn)在設(shè)計的風力發(fā)電機有性能優(yōu)越的軟并網(wǎng)控制電路。目前軟并網(wǎng)的控制方式有兩種：電壓斜坡方式和限流方式。軟并網(wǎng)過程可以做得很平穩(wěn)，整個軟啟動的過程可以在十幾個周波到幾十個周波內(nèi)完成，最高峰值電流可以限定在額定電流之內(nèi)，風機并網(wǎng)時的電流實際波形，采樣電流幅值衰減20倍。風機的軟啟動電流限制在500 A內(nèi)（小于額定電流），啟動過程約40個周波。另外，目前風電場占系統(tǒng)的容量很小，而且風電場的容量利用系數(shù)較低，因此風電負荷的變化不會對系統(tǒng)的周波造成較大的影響。2風電場并網(wǎng)中應(yīng)注意的幾個技術(shù)問題2.1 繼電保護在設(shè)置保護和確定保護定值時應(yīng)考慮以下因素。目前一般風機出口電壓是低壓系統(tǒng)，從35 kV側(cè)的等值電路來看，風機及相應(yīng)的低壓電纜相當于一個很大的限流電抗，短路電流無法送出。風力發(fā)電機為異步發(fā)電機，當系統(tǒng)短路時，風機出口電壓大幅度下降，沒有了勵磁磁場，則風機無法發(fā)電。風機自身具有全面的微機保護。由于以上特點，在考慮電網(wǎng)繼電保護和風電場的繼電保護方案時，只需設(shè)置速斷和過流保護，定值考慮躲過風電場最大負荷電流即可。2.2 電網(wǎng)電壓的調(diào)整有些風電場處于電網(wǎng)末端，電壓較低，在進行風電場設(shè)計時有一項很重要的工作就是變壓器電壓分接頭設(shè)計。既要保證風機的出口電壓，又要確保線路上其他用戶的要求。在設(shè)計時要認真調(diào)查不同季節(jié)、不同時間（白天與晚上的負荷）距離風電場最近的線路末端節(jié)點電壓的變化值，并根據(jù)該電壓值來設(shè)計電壓分接頭，風力發(fā)電機作為電源，其電壓允許的偏差值為額定電壓的+10%至-5%，如果電壓低于額定值，則輸送同樣功率時電流值就會增加，從而引起線路損耗的增加。另一方面，低電壓還會引起軟啟動電流值的增加。在風電場接入電網(wǎng)調(diào)試期間，應(yīng)反復(fù)測量變電站低壓側(cè)電壓，合理選擇分接開關(guān)位置，以確保風機出口電壓在規(guī)定的范圍之內(nèi)。2.3 風電場的無功補償風電的無功需求特點如下：在停風狀態(tài)下也保持與電網(wǎng)的聯(lián)接并從系統(tǒng)吸收無功。風機的無功需求量隨著有功變化而變化，一部分通過自身的無功補償裝置補償。但在無功補償?shù)?組固定的容量之間，仍需從電網(wǎng)吸收部分無功。風電場的無功造成的影響如下：①風電場的無功變化在滿發(fā)時會抬高風機出口電壓，在并網(wǎng)時會在瞬間較大幅度降低出口電壓。②對線路及變壓器損耗的影響。由于風電場設(shè)備長期并網(wǎng)，無論是否發(fā)電，變壓器都要向系統(tǒng)吸收一定的無功，其數(shù)量大約是變壓器容量的1%—1.4%。此外，隨著風機有功出力的變化，無功需求也在變化，當風機本身的無功補償不足以補償這些無功變化時，就需從電網(wǎng)吸收無功，這些無功在流經(jīng)線路時也會引起線路損耗。風電場中的風機是分散排布的，其間隔距離較大，因此從系統(tǒng)吸收無功所經(jīng)的線路較長，又會增加一定的線路或變壓器損耗。綜上所述，風電場的無功補償是一項有經(jīng)濟效益的工作，除了風機內(nèi)的補償外，在每臺箱式變壓器低壓側(cè)根據(jù)變壓器的空載電流大小增加一組補償電容器并長期投入，容量按照變壓器空載無功功率選取：以紅松風力發(fā)電場用的1 600/10. 5/0. 69箱式變壓器為例，空載電流為0. 6%，空載損耗2.11 kW，視在額定功率1 600 kV．A，變壓器空載無功約為9. 37 kV -A。另在35 kV升壓站內(nèi)增加無功補償裝置，以彌補由于出力變化引起的無功變化，從而起到降低線路損耗的作用。3結(jié)論大型風力發(fā)電機組在并網(wǎng)時選擇合適的繼電保護裝置、合理地調(diào)整電網(wǎng)電壓、配備足夠的無功補償裝置，就能順利并網(wǎng)。理論和實踐都已證明風力發(fā)電的并網(wǎng)過程比較簡單，不會對電網(wǎng)產(chǎn)生影響

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