风电场无功补偿与电压控制三.ppt

补偿电容器容量计算 未加并联电容器前负载中电流 ， 无功电流 ， 并联电容以后， 由于 而 得 其中， 为补偿前功率因数角， 为补偿后功率因数角 并联电容器组/并联电抗器 并联电容器/并联电抗器是无功和电压调节最基本的方法。将电容器/电抗器连接成若干组，根据风电场出力水平与电网节点电压变化规律确定每组容量，分组投切，实现无功功率的不连续调节，以保持电网关键节点电压处于适当范围为控制目标。 并联电容器组/并联电抗器 优点：投资费用较少，且与总容量的大小无关；无旋转部件，维护方便。尤其并联电容器，运行功率损耗只是额定容量的0.3%～0.5%，因而目前在国内风电场应用比较普遍。 缺点：机械式投切，不能进行无功负荷的快速跟踪；输出无功功率与电压的平方成正比，在系统低电压期间无功的输出反而降低；调节不平滑；可能出现误操作；重复投切次数有限；可靠性较差。 静止无功补偿器（SVC） SVC(Static Var Compensator)是目前电力系统中应用最多、技术最为成熟的动态无功补偿设备，主要应用于提高线路输送容量和提高系统暂态稳定性。 晶闸管控制电抗器（Thyristor Control Reactor——TCR） 晶闸管投切电容器（Thyristor Switch Capacitor——TSC） 晶闸管投切电抗器（Thyristor Switch Reactor——TSR） 晶闸管控制高阻抗变压器（Thyristor Control Transformer——TCT） 磁控电抗器 （Magnetic Controller Reactor, MCR） 饱和电抗器（Saturation Reactor——SR） 静止无功补偿器（SVC） TCR的基本结构和运行特性 在正常运行区域内，TCR可以视作连续可调的电感。当TCR按照某个固定的触发延时角进行控制时，称为晶闸管投切电抗器（TSR）。 （a）TCR的运行特性 （b）TSR的运行特性 6脉冲TCR的三角形连接方式 静止无功补偿器（SVC） TSC的基本结构和运行特性 为了使TSC电路的投入时的过渡过程最短，应在输入的交流电压与电容上的残留电压相等，即晶闸管两端的电压为0时将其首次触发导通当其投入时，支路的容性电流与加在其上的电压成正比，其U-I特性曲线如图所示。 静止无功补偿器（SVC） 固定电容-晶闸管控制电抗型SVC 其中电容支路为固定连接，TCR支路采用延时触发控制，形成连续可控的感性电抗。通常TCR的容量大于FC的容量，以保证既能输出容性无功也能输出感性无功。 （a）FC-TCR型SVC的单相结构 （b）FC-TCR型SVC的U-I特性曲线 静止无功补偿器（SVC） 不同的SVC运行特性存在差异，但是从外特性来看，都可以看作是并联型可控阻抗。 优点：控制简单、速度快。 缺点：基于相控的补偿方法会导致电流波形畸变，生成大量谐波；此外由于电抗器吸收的无功功率与接入点的电压的平方成正比，当电压降低时，其无功控制能力大大削弱。 静止无功补偿器（SVC） 根据风电场无功变化特性，电容器投切相对比较频繁，为了保证无功功率补偿可靠性与响应速度，一般推荐使用TSC、TCR型的SVC。 根据风电场接入电网的网络强度与风电场装机容量，确定电容器与电抗器的分组数与各组容量，一般应保证晶闸管投切电容TSC支路的容量大于晶闸管控制电抗TCR支路容量。 静止同步补偿器（STATCOM） STATCOM是一种更加先进的静止型无功补偿装置，具有比SVC更快的响应速度，更宽的运行范围，尤其重要的是，电压较低时仍可以向电网注入较大的无功电流。 STATCOM调节无功的原理示意图 静止同步补偿器（STATCOM） 整个STATCOM相当于一个电压大小可以控制的电压源，设系统电压为 ，STATCOM输出电压为 ，连接电抗为X STATCOM吸收的无功功率为： 吸收的无功功率 ，STATCOM相当于电感 吸收的无功功率 ，STATCOM相当于电容 STATCOM输出电压 的大小可以连续快速地控制，因此STATCOM吸收的无功功率可以连续地由正到负快速地调节。 STATCOM与SVC的对比 ①无功特性对比 当系统在SVC或STATCOM装设点对无功功率的需求在补偿装置的额定容量之内时，SVC与STATCOM在功能上无优劣之分。 超过额定容量时，SVC退化为电容器或电抗器；STATCOM退化为恒定电流源。 SVC与STATCOM的无功电流电压特性对比 STATCOM与SVC的对比 ②阻抗特性 SVC装置是