风电场动态无功补偿方案探究

1、风电场动态无功补偿方案探究摘要本文简要介绍了风电场的动态无功补偿设备，对几 种风电场无功补偿方案进行了研究，着重分析了 svc静止无 功补偿方案中的不足和改进，对提高风电场动态无功补偿能 力提出了一些建议和看法。关键词风电场；动态无功补偿；无功补偿中图分类号：tm315文献标识码：a文章编号： 16717597 (2013) 022-064-1我国的风力资源非常丰富，但是风电场一般位于远离负 荷中心的地方，对冲击的承受能力弱，随着风电厂规模的不 断扩大，风电的不可控性也变会增加，只靠传统的并联固定 电容方式不能满足维持电网稳定的要求，动态补偿方案则是 解决这个问题的重要途径。1风电场动态无功补

2、偿设备目前应用在风电场的动态无功补偿设备主要有同步调 相机，静止无功补偿器和静止同步补偿器。同步调相机与同 步发电机类似，只不过它没有原动机和机械负荷。同步调相 机的无功补偿的控制部件是调压器。静止无功补偿器(svc)是广泛应用在风电场中的动态 补偿设备。svc的静止适合同步调相机对比而言的，它是一 系列设备的统称，主要结构是并联的电容器和电抗器，既能 补偿容性无功也能补偿感性无功，但在实际运行中风电场的 运行状态不同，所以需要多组svc协调配置。静止电容器statcom是电力电子装置，和svc的补偿原 理不同。它通过可控硅阀和可控硅开关实现电容器的连续控 制和开关投切，调节平滑速度快，耗能低

3、，但是由于含有绝 缘栅双极晶体管igbt等全控部件，所以价格比svc贵。2风电场动态无功补偿方案目前国内发电厂主要使用在发电机机端并联固定电容 的方法进行补偿，但是异步发电机出线端的变压器也会产生 无功耗损，这种方法没有办法同时满足两者的无功补偿。因 此，在风电场中应用动态无功补偿方案是非常重要的。目前 风电场的动态补偿装置的主要目的是动态补偿风电场的变 压器和线路负载的无功功率。2.1静止无功补偿器svc+并联固定电阻这种方案再风电场异步发电机端并联安装固定电容器 组，几组并联的风电发电机组群的出口电压分别通过变压器 升高，之后在汇总的输电线路上安装svc装置，也有的风电 场采用每个并联的风

4、电发电机组使用一个svc装置后再汇总 的方法。这种方案已经在很多风电场得到了应用，在遇到短 路问题时可以很快的重建电压，但是如果设置的svc容量不 合适，就可能会发生补偿过高的现象，从而升高冲击电压， 造成电压不稳。所以对于这种方案，也根据风电成的实际情 况选择合适的容量，设置位置，控制方式等，避免过电压的 危险。2.2静止同步补偿器statcom+并联固定电阻这种方案在风电场异步发电机端并联介入固定电容组， 在风电发电机的出口电压经变压器升高后但是未再次升高 接入无穷大系统的输电线上安装静止同步补偿器，安装位置 与静止无功补偿器类似。静止同步补偿器在无功补偿时需要 一定的无功容量，所以不同的

5、风电站需要预先估计出其容量 大小，在相同条件下，静止同步补偿器所需的无功容量和静 止无功补偿器svc的容量相近，运行费用也接近，但是静止 同步补偿器每兆乏的价格比静止无功补偿器贵得多。在线路 出现短路问题时，这种方案的电压恢复速度最快，无功补偿 能力较强。2.3同步调相机+并联固定电阻这种方案的结构与上述两个方案形同，只是将放置的 svc或者statcom设备换成同步调相机。同步调相机能够在 电网发生故障时立刻向电网提供无功，svc方案则是在清除 故障后，电网电压在一定值之上时开始作为无功源使用，在 限定的电压值之下svc设备则达到增压限值。同步调相机恢 复电压用的时间落后于svc和statc

6、om方案，所以现在已经 被逐渐套件。2.4风电场动态无功补偿方案的不足综合比较三个方面，静止同步补偿器方案的补偿效果最 好，但是价格偏贵，同步调相机的补偿效果较差，静止无功 补偿器svc+并联固定电容的方案性价比最优，而且对于三相 短路等问题有很好的处理能力，所以在我国的风电厂中应用 较多。svc方案在应用中也出现了一些问题。首先，由于有的 发电厂每组风电发电机都配有svc设备，所以运行中会出现 svc静止无功补偿设备不均衡的现象，另外由于svc设备具 有自己的电容器组所以可能出现同时投切的情况，对电网的 冲击比较大。因此svc方案需要进一步改进。首先应该合理 设置svc方案中各个svc设备的

7、无功补偿容量。保证电网电 压稳定的重要措施是使每条母线的电压实时值都控制在一 定的范围内，所以要保证节点无功功率的动态平衡就需要设 计合理的svc容量，这是svc方案正常运行的基础条件。这 里的容量应该包含调整稳定电压的无功补偿量和事故发生 时对电压支持需要的补偿量。其次，风电场可以采用总控电 压模式控制方法。总控系统通过计算分析得升压站需要的无 功补偿量，在根据实际的无功功率分配对策将升压站需要的 无功补偿合理的分配给每台svc静止无功补偿设备，svc静 止补偿设备主控制器接收到控制信号后就可以调节其无功 补偿量，从而实现svc设备的协调运行。改进后的svc方案 需要增加一套总控制设备，对各个svc装置的主控制设备升 级，然后通过工业控制计算机进行管理。通过对svc方案中 的控制策