风电场SVG无功补偿设备及其在风电场中的应用

1、风电场SVG无功补偿设备及其在风电场中的应用-精品资料 本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 最新最全的 学术论文 期刊文献 年终总结 年终报告 工作总结 个人总结 述职报告 实习报告 单位总结 摘要：随着风电场建设规模的增大，装机容量的大幅上升，其接入系统后对电网的影响也日益严重。风电场的随即波动的负荷特性及所处于电网末端的特点，导致风电场所在的系统质量问题及系统稳定性问题日益突出，而动态无功补偿装置在维持风电场并网点电压平衡、维持电力系统暂态稳定、改善电能质量等方面起着重要作用。本文主要针对SVG动态无功补偿设备及其在风电场的应用进行探讨。 关键词：风电场 SVG 无功补偿 P319.1+

2、1 A 在电力紧缺和能源危机日趋严重的今天，风力发电具有重要的战略地位。风力发电的显著特点之一是它的波动性和间接性，这直接导致了风电场的并网运行时的电能质量问题及系统稳定性问题。在实际应用中，传统的并联电容器无功功率补偿方法已经不能满足风电场电压控制的要求，而风电场动态无功补偿的主要作用是解决电压控制，同时兼有提高电力系统运行稳定性、增加风电场的输出能力和提高经济效益的作用等特点，据此选择动态无功补偿设备是解决上述问题的最好手段。随着技术的发展和完善，SVG的优势越来越明显，在风电场的设计中，无功补偿装置也越来越多的采用了SVG技术。 一、SVG的基本原理 静止无功发生器（Static Var

3、 Generator-SVG）是一种用全控型电力电子器件（GTO或IGBT）实现变流的静止无功补偿装置，也成为高级静止无功补偿器（Advanced Static Var Compensator），或静止同步补偿器（Static Compensator-STATCOM）。SVG电路有电压型桥式和电流型桥式2种类型，在实际应用中由于运行效率的原因，迄今投入使用的SVG大多为电压型，它的结构简单，能量损耗小，成本低且易控制。典型的电压型桥式基本组成电路如图1所示： 图1 电压型SVG电路原理图 电压型SVG电路由6个全控型开关器件（T1T6）、二极管桥式整流器及电容C储能元件组成，SVG电路交流侧经

4、电抗器L、变压器TM与电力网相连作为其输出端，根据电网无功功率变化情况，通过控制器控制6个全控型开关器件构成的三相逆变器向系统输入感性或容性无功功率。 SVG的基本原理就是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联到电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。 图1的等效电路如图2所示。SVG等效为一个电压源，其等效电阻为RS；L为变压器和电抗器的等效电抗值。由图2可知，SVG向电力网注入的无功功率 （1） 式中：US为系统电压，RS为逆变器等效电阻；为SVG输出电压U1和US的夹角。由式（1）可知

5、，通过调节的大小，就可以控制SVG注入电网的无功功率。 图2SVG单相等效电路 二、SVG的优势 在风电场无功补偿装置的选择过程中，为了满足电网的要求及对风电场风机机组的保护，设计单位对SVC和SVG无功补偿的进行了详细比较。 SVG对比SVC有以下技术优势： 1)响应时间更快。SVG响应时间5 ms；TCR型SVC响应时间10 ms；MCR型SVC响应时间200 ms。相比之下，SVG比SVC可在更短的时间之内完成从额定容性无功功率到额定感性无功功率的相互转换。 2)抑制电压闪变能力更强。SVC对电压闪变的抑制最大可达2：1，SVG对电压闪变的抑制可以达到5：1，甚至更高。SVC受到响应速度

6、的限制，其抑制电压闪变的能力不会随补偿容量的增加而增加。而SVG由于响应速度极快，增大装置容量可以继续提高抑制电压闪变的能力。 3)运行范围更宽。SVG能够在额定感性到额定容性的范围内工作，比SVC的运行范围宽很多。当SVC需要在正负全范围运行时，需要TCR或MCR和FC配合使用，整个装置损耗较大，占地面积也较大。更重要的是，在系统电压变低时，SVG还能够输出与额定工况相近的无功电流。而SVC输出的无功电流与电网电压成正比，电网电压越低，其输出的无功电流也越低，所以对电网的补偿能力也相应变弱。 4)补偿功能多样化。SVG可以实现不同的多种补偿功能，可单独补偿无功、谐波、负序，也可同时进行综合治

7、理，所以SVG具有强大的补偿功能。SVC并不具备多种功能的综合。 5)损耗小。SVG损耗是同容量MCR型SVC的20%，是同容量TCR型SVC的25%。 6)占地面积较小。由于无需大容量的电容器和电抗器做储能元件，SVG的占地面积通常只有相同容量SVC的50%，甚至更小。 通过以上比较可以看出，SVG相比SVC技术上更先进、占地更少，因此在风电场的设计中，无功补偿装置越来越多的考虑采用了SVG技术。 三、工程应用 1、工程概况 本文以山东烟台某实际风电工程为例介绍SVG的应用情况。该风电场工程规模为49.5 MW，风电机组由机端变压器升压至35 kV，经3条集电线路接入升压站35 kV配电装置

8、，安装1台50 MVA（110/35 kV）双绕组变压器；从风电场新建1回110 kV出线以变压器线路组型式送出。本工程在35kV母线上安装一套SVG型动态无功补偿装置，成套补偿装置采取SVG的补偿形式，总补偿容量为12Mvar，成套补偿装置可以实现-12Mvar+12Mvar无功功率连续可调。 2、SVG装置构成 本工程动态无功补偿装置主要包括：1套额定容量±12Mvar的以大功率可关断电力电子器件组成的逆变器（IGBT）为其核心部分的SVG型静止无功发生器，并成套配备相应的SVG本体自动控制监控和SVG本体保护系统等成套装置。本套动态无功补偿装置主要由控制柜、功率柜和启动柜组成。

9、其中功率柜主要由功率单元组成，是SVG的主体，功率单元板接收主控单元发来的控制信号，经过解码生成触发脉冲控制IGBT的开通与关断，产生预期的补偿电流，同时功率单元板同时还有直流侧电压检测、故障检测以及通讯功能等；SVG控制柜由电源系统、控制系统硬件和监控通讯系统组成，用来控制SVG实现预期控制目标、监控系统运行状态、与上位机进行通讯等。 SVG系统接线图如图3所示。 3、控制性能 成套装置控制系统应可根据系统电压/无功的变化情况，实现脉冲发生和分配功能，自动调节装置无功输出成套装置以110kV侧母线无功功率、110kV、35kV母线电压作为控制目标，自动无级调节SVG输出容量，实现任意风段的高

10、功率因数运行，在无功容量足够的条件下，任意风段下，可实现变电站110kV接入点的平均功率因数为0.98。 4、保护功能 成套装置应采用了综合保护策略，以提高装置可靠性； 保护类型如下：母线过压、母线欠压、过流、速断、直流过压、电力电子元件损坏检测保护、丢脉冲、触发异常、过压击穿、阀室超温、保护输入接口、保护输出接口控制和系统电源异常等保护功能。 5、显示功能 可分别显示高、低压侧的电压、电流、功率因数、无功功率、有功功率； 显示SVG输出容量、电流； 显示补偿装置的总无功出力。 显示相应的高压断路器的通断状态，显示各类保护动作情况及故障告警等信息。 6、事件顺序记录 当各类保护动作或监视的状态

11、发生变化时，控制器将自动记录事件发生的类型、相别及动作值，事件按顺序记录，可通过液晶进行查询，并以通讯方式远传。动作次数可永久保存，即使掉电也不丢失。事件的清除靠液晶菜单中的“信号复归”完成。 7、通讯功能 本工程SVG控制柜完全具有在线监测模块所具有的功能，SVG监控在后台实现，采用RS485通讯方式，以modbus协议为标准，采用通讯管理机实现就地和远方通讯。 结语： SVG是无功补偿领域的重要技术分支，它由于能适应风电场的快速补偿要求，在国内风电场的应用也逐步增多，随着技术的发展和完善，SVG的优势将越发明显，对于风电场的无功补偿的研究，依照山东电网风电场并网运行重点问题整改措施，风电场

12、要加装无功补偿装置在线监测模块，对无功补偿装置运行状态进行监测。所以按照本措施要求在以后的工程中尽量采用加装无功补偿装置在线监测模块来解决无功补偿装置性能检测和运行状态监视等方面的问题。 参考文献： 1庄文柳，张秀娟，刘文华.静止无功发生器SVG原理及工程应用的若干问题J. 华东电力，2009(8):1295-1299. 2李鑫. 基于SVG技术的风力发电系统电压稳定控制研究D.华北电力大学(河北)：2008:7. 3祝贺，徐建源，张明理等.风力发电技术发展现状及关键问题J. 华东电力，2009，37(2):314-316.7.5. 4 梁国艳大型风力发电场并网运行引起的问题及对策大众用电，2010,1： 20-21 5 王兆安，杨君，刘进军等.谐波抑制和无功功率补偿M.2版.北京：机械工业出版社，2006. 阅读相关文档:简析改性沥青SMA混合料摊铺施工 论建筑工程施工安全管理的若干问题 浅谈新形势下监理单位如何做好建设工程安全生产监理工作 浅析家庭装修市场招投标的可行性 监理档案电子信息化管理的优势与存在的问题 公路施工过程中的质量管理控制 水利建设项目工程造价与财务的协同管理 使用塑料试模成型混凝土抗渗试件操作方法与工程应用 水下基槽开挖及边坡质量控制 超高层建筑空调计费系统分析 道人山涂围涂工程的环境