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无功补偿成套装置对风电场的高效运行具有重要作用

随着人们环保意识的不断提高,越来越多的人开始提倡风力发电来节约能源。我国是一个风能资源十分丰富的国,还待开发利用的风能储量大约有10亿kw,这也就导致了我国的风电场越来越多了。风电场的运作离不开风力发电机,而风力发电机在正常运行时,向电网输送的电能是随风力的大小而变化的,因此要求无功随负荷的变化而变化的。这就要求无功补偿成套装置必须按照实际需要进行自动投切。

如果风力发电机在满载时匹配固定补偿电容器,在空载或轻载时,将出现过补偿,发电效率下降,电网电压升高,直接影响电气设备安全运行及寿命;如果风力发电机在空载或轻载时匹配固定补偿电容器,在满载时达不到较为理想的无功补偿要求,在风机停机解列时,同样会导致电网电压升高。

风电机组一般还配有大量的变压器、架空集电线路,也会消耗大量的容性无功,因此,风电场有必要配置动态无功补偿装置,以调节风电场无功功率。

目前,动态无功补偿装置主要有TCR (晶闸管控制电抗器)型SVC、MCR (磁控电抗器)型SVC、电压型无功自动补偿成套装置等类型,均能满足风电运行需要,性能上TCR 型SVC 至优, 具有快速抑制(响应时间10ms) 电压波动, 节约能源, 能平滑的控制无功负荷的允许波动, 负荷稳定, 目前国内应用较广,基于MCR 的SVC目前应用还不广泛, 其可靠性还需进一步调研。

电压型无功自动补偿成套装置价格相对低, 可靠性也能满足要求, 抑制电压波动的速度相对较慢,不能满足风电场运行要求。其余的几种应用较少。

无功补偿成套装置

因此综合考虑技术成熟程度及性能优势,选择无功自动补偿成套装置是比较合适的, 以适应风电场变化快, 满足电力系统稳定运行的需求。

风场一期工程为4.95MW,送出线路为220kV,在风场内建设220kV升压站,主变按远期规划容量为100MVA,根据电网要求及电力系统无功补偿配置技术原则,220kV变电站的无功补偿装置容量应按主变容量的10%——25%配置。综合考虑风场负荷(两期为99MW),按茂明风场负荷20%配置无功补偿容量计算,在主变35kV侧布置一组动态无功补偿,其容量为20 Mvar。

无功补偿采用恒功率因数方式,电压电流取样点为升压站主变220kV侧电压、电流。控制采用开、闭环结合的控制方式。开环以满足SVC控制器的响应时间,确保系统对电压波动和闪变抑制的要求。闭环控制来调节被控TCR电流精度,以确保功率因数的稳定。可实现三相同时控制、分相控制和三相平衡化等多种控制方式。

正常运行时,电容器全部投入运行,TCR接入35kV母线,无功补偿控制器接收到风场无功参数后,经过计算,可实现和功率因数运行,自动通过晶闸管调节无功补偿的动态容量。

因风场无功补偿控制器安装在晶闸阀,为了更好的监控无功补偿状态,通过RS232接口接入自动化系统,能够在主控室很好的监视到无功补偿的运行状态,及各项运行参数。

小编根据后续的调查了解到,目前无功补偿成套设备皆运行良好。从风场目前无功情况看,多台风机投入运行后,均能控制良好的无功输出,具备良好的无功调节效果。当电网出现故障时能够有效的消除电压波动对风机的影响。通过基建安装、调试过程,以及无功补偿成套装置的调试、试运,我们对风力发电系统无功补偿的重要性有了更为深刻的认识,无功补偿装置的可靠运行及配置,对风电场安全、稳定、高效运行具有十分重要的作用。

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