大理大風壩風電場無功補償裝置選型及應用

　　1 引言
　　風電場所接入電網(wǎng)的電壓水平較低，電壓維持能力較弱，風電機組因低電壓保護動作而退出運行的情況時有發(fā)生，在某些情況下甚至出現(xiàn)隨著風電場出力增加，地區(qū)電網(wǎng)電壓質(zhì)量無法保證的現(xiàn)象。風電場對接入電網(wǎng)電壓／無功的影響已經(jīng)成為了限制風電場裝機容量的主要障礙之一。
　　為滿足風電機組運行要求和電網(wǎng)對并網(wǎng)風電場無功功率與電壓調(diào)節(jié)的要求，風電場裝設電壓無功綜合控制系統(tǒng)成為了必然選擇。為了改善電壓質(zhì)量和降低線路損耗，新建的變電站中均裝設了無功自動控制裝置，通過裝設靈活的調(diào)節(jié)裝置來改善系統(tǒng)的運行性能。
　　2 大風壩風電場無功補償系統(tǒng)設計
　　2.1 大風壩風電場簡介
　　大理大風壩風電場位于云南省大理市南面與南詔古城巍山縣交界的山脊上，海拔2400m–2800m，是我國建成投產(chǎn)的第一個高原風電場，安裝了主機型號為WD50/750 的定槳失速風力發(fā)電機64 臺，風電機組沿山脊單線布置，總裝機容量為4.8 萬kW。根據(jù)電網(wǎng)要求，大風壩風電場配置35kV 高壓動態(tài)無功補償控制裝置一套，容量為容性12000kVar、感性12000kVar。
　　2.2 電網(wǎng)要求
　　電網(wǎng)對大風壩風電場的技術要求如下：
　　1）調(diào)度自動化設備月可利用率不低于99%，單次故障持續(xù)時間不超過1 小時；
　　2）用電按照無功補償就地平衡的原則，合理裝置和投切無功補償裝置。功率因素在電網(wǎng)高峰時段應達值為0.9。
　　2.3 無功補償方案設計
　　于2006 年9 月15 日印發(fā)的關于《國家電網(wǎng)公司風電場接入電網(wǎng)規(guī)定（試行）》和《國家電網(wǎng)公司風電場接入系統(tǒng)設計內(nèi)容深度規(guī)定（試行）》，規(guī)定了有關無功功率的要求，以降低整個風電場電網(wǎng)的無功損失，提高輸電效率和電能質(zhì)量。
　　針對供電環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭和投切無功補償設備是對電壓無功進行控制的主要手段，合理的無功補償點的選擇以及補償容量的確定，能夠有效地維持系統(tǒng)的電壓水平，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，避免大量無功的遠距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損，減少發(fā)電費用。
　　2.3.1 無功補償容量計算方法
　　電網(wǎng)中無功補償設備的合理配置，與電網(wǎng)的供電電壓質(zhì)量關系十分密切，合理安裝補償設備可以改善電壓質(zhì)量。
　　負荷（P+JQ）電壓損失ΔU 簡化計算如下：
　　ΔU=（PR+QX）/U
　　式中：U– 線路額定電壓，kV
　　P– 輸送的有功功率，kW
　　Q– 輸送的無功功率，kVar
　　R– 線路電阻，Ω
　　X– 線路電抗，Ω
　　安裝補償設備容量Qc 后，線路電壓降為ΔU1，計算如下：ΔU1=[PR ＋（Q － Qc）X]/U
　　很明顯，ΔU1 ＜ ΔU，即安裝補償電容后電壓損失減小了。由式（1）、（2）可得接入無功補償容量Qc 后電壓升高計算如下：