光伏电站无功补偿容量配置研究

光伏电站无功补偿容量配置研究

0光伏电站无功补偿装置配置应根据电压分通常，有必要通过向电网提供能源行的能源，而电网的能源行的电力能力只能通过向电网提供能源行的能源。确保供电具有相同频率和相位的能源，并确保供电具有较高的滤波能力。但光伏电站应具备一定无功备用容量,在电网故障或异常时,向电网提供无功支持,防止电压崩溃。光伏电站参与电网电压调节方式包括调节光伏电站并网逆变器的无功功率、无功补偿设备的投入量和光伏电站升压变压器的变比。光伏电站无功补偿装置配置应根据光伏电站实际情况,如安装容量、安装形式、站内汇集线分布、送出线路长度、接入电网情况等进行无功电压专题研究后确定。在光伏电站设计过程中,若需精确配置无功补偿装置,详细计算。1计算方法1.1无功损耗和电纳更新线路等值电路如图1所示。图1中,分别以R、X、G、B表示线路的电阻、电抗、电导和电纳。线路无功损耗为线路的电抗产生的无功损耗和电纳产生的线路充电功率之和。QL为线路电抗产生的无功损耗,kvar,计算公式为:式(1)中,I为线路额定功率下电流,A,计算公式为:式(2)中,P为线路额定功率,kW;U为线路额定线电压,kV;cosφ为功率因数。X为线路等值电抗,Ω,计算公式为:式(3)中,x为导线单位长度电抗,Ω/km;L为线路长度,km。1.2线路放电频率QC为线路电纳产生的充电功率,kvar,计算公式为:式(4)中,U为线路额定线电压,kV;f为电力系统频率,取值50Hz;C为导线单相对地电容,μF;c为单位长度导线单相对地电容,μF/km。1.3变压器视在功率s变压器无功损耗计算公式为:式(5)中,QT为变压器无功损耗,kvar;UK%为变压器短路电压百分数;I0%为变压器空载电流百分数;S为变压器的视在功率,kVA;SN为变压器额定容量kVA。2光伏电站主要工艺系统某并网光伏电站设计容量30MWp,共分为30个子系统,电气设备还包括8座分支箱和一座开闭站。每个子系统容量为1MWp,包括两组太阳能单晶硅电池阵列,每组0.5MWp,电池阵列所发直流电通过逆变器转换为0.27kV交流电,用升压变压器升压至35kV,30台升压变压器经35kV汇集线路分别接入8座分支箱,其中前7座分支箱各接带4个子系统,第8座分支箱接带2个子系统,再经汇集线路由分支箱引入开闭站,最后以单回线路接入110kV某变电站35kV侧,光伏电站子系统接线示意图如图2所示,光伏电站并网工程示意图如图3所示。3主要计算参数3.1汇流网vf1)0.27kV线路。每个子系统内部的逆变器出口至升压变为0.27kV电缆线路,每相由4根ZR-YJV-0.6/1kV-1×50电缆并列使用,单根长0.01km。2)35kV汇集线路。汇集线路全部使用ZR-YJAV22-26/35kV-3×50电缆,汇集线路长度统计见表1。3)35kV送出线路。光伏电站35kV开闭站至110kV变电站35kV侧为送出线路,线路回路数为一回,由两段线路组成,其中LGJ-240架空线路2.5km,YJV62-26/35kV-1×400电缆线路1.3km。3.2线路参数光伏电站使用的线路参见表2。3.3y/s11-s11型箱变光伏电站升压变压器采用ZGS11-Z.G-1250/35型箱变,容量1250kVA,电压38.5±2x2.5%/0.27-0.27kV,接线组别Y/d11-d11,短路电压百分值为6.7%,空载电流百分值为0.4%。4计算非补偿能力的功率补偿能力4.1光伏电站的无功检测能力根据以上线路、升压变压器规格及参数,经计算,光伏电站无功功率损耗及充电功率见表3。表中,正号表示无功功率损耗,负号表示线路充电功率。光伏电站容性无功补偿容量应为光伏电站额定出力时升压变压器无功损耗、线路无功损耗及线路充电功率之和,其配置的感性无功补偿容量应能够补偿光伏电站零出力时全部线路充电功率。由表3可知,在计算电压为35kV时,光伏电站需配置容性、感性无功补偿容量为2222.53kvar、852.07kvar。正常运行时,光伏系统和并网点的三相电压允许偏差为额定电压值的±7%。变压器及线路无功损耗与电压的平方成反比,而线路的充电功率与电压的平方呈正比,经计算,当光伏系统和并网点电压为0.93倍额定电压时,光伏电站需配置容性、感性无功补偿容量为2827.49kvar、727.37kvar;当光伏系统和并网点电压为1.07倍额定电压时,光伏电站需配置容性、感性无功补偿容量为1722.63kvar、962.85kvar。综上所述,经计算光伏电站需配置容性、感性无功补偿容量为2827.49kvar、962.85kvar。为了增强光伏电站低电压耐受能力,降低脱网概率,建议光伏电站安装动态静止无功补偿器(SVC)或静止无功发生器(SVG),将计算结果取整,容性无功补偿容量为3.0Mvar,感性无功补偿容量为1.0Mvar。4.2无功容性无功补偿容量由计算结果看出,升压变无功损耗所占总无功损耗的比例接近70%,送出线路中的架空线产生的无功损耗占总无功损耗22%以上,光伏电站全部电缆线路产生的无功损耗所占比例约为8%;送出线路中的架空线容性无功充电功率所占总充电功率的比例不足1%,0.27kV线路电纳产生的容性无功充电功率更低,35kV电缆线路容性无功充电功率所占总充电功率比例在98%以上。为减少计算的工作量,可进行近似计算,其容性无功补偿容量只需考虑升压变无功损耗、35kV送出线路无功损耗和35kV电缆线路产生的充电功率,在电压为35kV时,需配置容性无功补偿容量为2113.88kvar,与第4节相比,误差在5%以下。若只考虑35kV汇集电缆线路和35kV送出电缆线路产生的充电功率,在电压为35kV时,需配置感性无功补偿容量为843.56kvar,计算误差在1%以下。4.3光伏电站并网工程采用0.32kv、33kv、32kv、32kv油在容性无功补偿容量配置问题上,实例中光伏电站并网工程采用一次升压,即0.27kV升压至35kV并网,其容性无功补偿容量可按光伏电站总容量的10%配置。考虑光伏电站容量对接入电网电压等级的要求及实际并网点对电压等级的限制,光伏电站并网工程可能需要两次升压,以本工程为例,若光伏电站接入系统电压等级为110kV,则还需进行35kV/110kV升压方可接入电网,若35kV/110kV升压变选择容量为31500kVA的三相双绕组变压器,变压器短路阻抗百分值为10.5,空载电流百分值为0.67,经计算,该变压器无功损耗为3021.11kvar,当光伏系统和并网点电压为0.93倍额定电压时,光伏电站需配置容性无功补偿容量为6320.51kvar,即,若实例中光伏电站并网工程中采用0.27kV/35kV、35kV/110kV两次升压,其容性无功补偿容量可按光伏电站总容量的20%配置。5容性无功补偿容量在PSD-BPA的软件系统上建立一个仿真模型,它包括光伏电站、集电线路、升压变、送出线和接入的电网系统。将仿真模型用于稳态潮流计算,验证无功补偿容量计算的正确性。当110kV变35kV侧电压运行在32.55kV(0.93倍额定电压)时,光伏电站满发且功率因数为1,容性无功补偿容量为3.0Mvar时,通过潮流计算,光伏电站向系统传输功率为(29500+j700)kVA,光伏电站开闭站、各汇流分支箱、汇流线路端电压均为33.0kV,电压合格。潮流计算结果表明,考虑线路充电功率,3.0Mvar容性无功补偿容量可以对光伏电站无功损耗进行完全补偿。光伏电站容性无功补偿容量为3.0Mvar时站内子系统潮流图如图4所示。当110kV变35kV侧电压运行在37.45kV(1.07倍额定电压)时,光伏电站零出力,感性无功补偿容量为1.0Mvar时,通过潮流计算,光伏电站向电力系统传输功率为(0.0-j0.0)kVA,光伏电站开闭站、各汇流分支箱、汇流线路端电压均为37.5kV,电压合格。潮流计算结果表明,1.0Mvar感性无功补偿容量可以对光伏电站所有线路充电功率进行完全补偿,光伏电站感性无功补偿容量为1.0Mvar时站内子系统潮流图如图5所示。6光伏电站容性及感性无功补偿容量计算针对光伏电站无功补偿容量配置问题,提出了分析方法,以某一