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生，在某些情況下甚至出現隨著風電場出力增加，地區電網電壓質量無法保證的現象。風電場對接入電網電壓／無功的影響已經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對并網風電場無功功率與電壓調節的要求，風電場裝設電壓無功綜合控制系統成為了必然選擇。為了改善電壓質量和降低線路損耗，新建的變電站中均裝設了無功自動控制裝置，通過裝設靈活的調節裝置來改善系統的運行性能。
　　2 大風壩風電場無功補償系統設計
　　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。根據電網要求，大風壩風電場配置35kV 高壓動態無功補償控制裝置一套，容量為容性12000kVar、感性12000kVar。
　　2.2 電網要求
　　電網對大風壩風電場的技術要求如下：
　　1）調度自動化設備月可利用率不低于99%，單次故障持續時間不超過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 日印發的關于《國家電網公司風電場接入電網規定（試行）》和《國家電網公司風電場接入系統設計內容深度規定（試行）》，規定了有關無功功率的要求，以降低整個風電場電網的無功損失，提高輸電效率和電能質量。
　　針對供電環節，調節有載調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的電壓水平，提高系統的電壓穩定性，避免大量無功的遠距離傳輸，從而降低有功網損，減少發電費用。
　　2.3.1 無功補償容量計算方法
　　電網中無功補償設備的合理配置，與電網的供電電壓質量關系十分密切，合理安裝補償設備可以改善電壓質量。
　　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：