海上风电交流送出系统谐振过电压产生原因及抑制措施.pdfVIP

第46 卷 第15 期 2022 年8 月10 日 Vol.46No.15 Aug.10，2022 DOI：10.7500/AEPS20220126001 海上风电交流送出系统谐振过电压产生原因及抑制措施 1 1 1 2 3 2 杨大业 ，宋瑞华 ，项祖涛 ，刘 冬 ，晁武杰 ，阎越圣 （1. 中国电力科学研究院有限公司，北京市 100192； 2. 浙江省新能源投资集团股份有限公司，浙江省杭州市 310000； 3. 国网福建省电力有限公司电力科学研究院，福建省福州市 350007） 摘要：电缆单位长度电容为同电压等级架空线路的20倍以上，越来越多的海上风电经交流电缆并网使 得送出系统自然谐振频率降低，增大了系统谐振风险。针对某海上风电场并网过程中出现的谐振 过电压现象，分析了故障录波数据。基于送出系统阻抗模型进行机理分析，并通过电磁暂态仿真验证 了送出系统存在2倍频附近自然谐振频率为风电场合空载变压器、合空载线路操作引发谐振过电 压的根本原因。结合工程实际，提出改变送出系统运行方式、优化静止无功发生器控制保护系统和增 加接入负荷量的联合抑制措施。最后，通过仿真及现场试验验证了所提措施的有效性。 关键词：海上风电；谐振过电压；空载变压器；空载线路；现场试验 0 引言 甩负荷、故障清除、空载线路合闸、空载变压器合 ［6-8］ 闸 。系统谐振过电压应考虑的主要因素有：接入 目前，中国海上风电场主要以交流方式接入电 主网的网架结构及强度、变压器磁饱和特性、负荷、 网，已投运及在建风电场单回电缆长度最长已接近 ［9-13］ 线路模型、避雷器等 。系统谐振过电压的抑制 100km，主要集中在江苏、浙江、福建等东部沿海省 措施主要有：改变系统运行方式、断路器加装合闸电阻、 份。“十四五”期间，海上风电场建设规模将保持快速 ［14-21］ 断路器加装选相合闸装置、并联滤波器 。系统谐 增长，并向深远海发展。 振现象由自然谐振频率、阻抗幅值、阻尼和谐波源等 相同长度和电压等级的交流电缆对地电容约为 因素共同决定。然而，与其相关的诸如电网运行方 ［1］ 陆上架空线路的20~40倍 。电网中大规模电缆的 式、变压器磁饱和特性、负荷特性及谐波源特性等均 应用较大程度上降低了接入电网的自然谐振频率， ［22］ 难以确定，给谐振过电压风险评估带来了挑战 。 在谐波源的作用下易引发谐波谐振，严重情况下会 2021年浙江某海上风电场进行合空载变压器 出现高幅值谐振过电压，危及电网安全稳定运行。 （空变）、合空载线路（空线）试验过程中出现了严重 国内陆上电网中典型的谐振过电压事件为二次 谐振过电压问题，最大相电压峰值达1.96p.u.，最长 ［2］ 谐波谐振引发的青藏直流闭锁故