浅谈风电场无功补偿治理改造的影响因素
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摘要：随着风电行业的快速发展，风力发电机组中变频器、UPS等非线性负载的应用增多，非线性电流注入到电网中往往会产生电压畸变、电力电缆和母线过热、变压器温升升高、发电机组过热和附加力矩、电容器过热与过压等现象对于二次设备来说，谐波会使继电保护和自动装置误动作，干扰正常通信，同时造成电气测量失准。本文从风力发电机组出口电压690V系统的实际情况出发，对风力发电机组出口电压690V侧系统的谐波、电压、频率、有无功进行检测和分析，并提出治理电能质量的技术措施。
随着风电系统规模的不断扩大及风能的不可控性，风力发电机组大功率电力电子开关设备得到普及应用，由此产生的电能质量缺陷也备受业界关注，众多业内精英和专家学者纷纷尝试研发新技术来弥补电能质量缺陷，提高风电系统运行效率。
随着风电行业的快速发展，风力发电机组中变频器、UPS等非线性负载的应用增多，非线性电流注入到电网中往往会产生电压畸变、电力电缆和母线过热、变压器温升升高、发电机组过热和附加力矩、电容器过热与过压等现象对于二次设备来说，继电保护和自动装置会在谐波的影响下误动作，不仅干扰正常通信，还会造成电气测量仪表失准。谐波已成为电网稳定运行的一大隐患。本研究从风力发电机组出口电压690V系统的实际情况出发，对风力发电机组出口电压690V侧系统的谐波、电压、频率、有无功进行检测和分析，并提出治理电能质量的技术措施。
电能质量是一个综合的概念，它不仅包括电流、电压的质量，而且涵盖了供电、用电质量。而电能质量缺陷我们可以将其理解为引起电力设备故障的电流、电压或频率的偏差，比如供电联系性、电压暂升暂降或中断、波形畸变（谐波）、三相不平衡、电压波动与闪变、暂时或瞬态过电压等。
下面罗列了一些电能质量的主要类型、特征描述、引起扰动的主要原因及其一般解决方法。在特定条件下，即使是微小的电能质量问题都可能对风电系统造成巨大的损害。有的电能质量缺陷的危害具有破坏性。另一方面，某些电能质量问题主要影响电气设备的性能指标。随着计算机技术、信息技术、过程控制技术、微电子和电力电子技术、集成电路技术的发展和普遍应用，有些电力用户对电能质量的要求越来越高，由于电能质量的问题造成的经济损失也越来越大，提高电能质量和供电可靠性，为企业提供增值服务，提高企业经济效益的重要手段。
1 电压偏差
供电系统中最关键的电能质量问题是由电压偏差造成的电压暂降和中断现象。电力设备低电压运行过程中极易产生故障。按照GBl2325-90《电能质量-供电电压允许偏差》中的相关规定，小于10kV的三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%；大于等于35kV的供电电压正负偏差的绝对值之和应小于额定电压的10%；220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%～10%。
2 三相电压允许不平衡度
根据GB/T15543-1995《电能质量-三相电压允许不平衡度》中的相关要求，电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2%～4%，对每个用户电压不平衡度的一般限值为1.3%。
3 频率
按照国内电力企业的供电标准，电力系统的标称频率必须达到50Hz。另外，根据GB/T15945-1995《电能质量-电力系统频率允许偏差》中的相关要求，如果电力系统容量达不到正常值，允许偏差调整到±0.5Hz。一般情况下必须达到±0.2Hz。但是标准尚未明确界定系统容量。这一问题在《全国供用电规则》中得到很好的解决。《规则》以300万千瓦的电容量为界限，小于这个数值的允许偏差为±0.5HZ，大于等于这一数值的允许偏差设定为±0.2HZ。
4 功率因数
功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。
5 电压闪变
GBl2326――如《电能质量一电压允许波动和闪变》明确界定了公共供电点的电压波动允许值，即电压大小于等于10kV的波动允许值应该为2.5%；电压在35～110kV之间的，波动允许值为2%；大于等于220kV的电压等级波动允许值为1.6%。
6 谐波
电网谐波是电能质量的一项重要指标，它反映了电力系统中谐波污染的程度，直接影响到电网和用户电气设备的正常安全运行。接入电网的各种整流设备和其它谐波源设备所产生的谐波电流注入电网，大幅降低了电能利用率，并造成电力设施振动、发热，产生噪声，并造成绝缘老化，时间长了故障多发，服务年限大大缩减。谐波能够造成电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，严重时可能会烧毁电容器。另外，继电保护装置误动作引发计量混乱，大多数情况下也是谐波造成的。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。
以上是我在实际工作中总结的几点影响无功补偿的因素，虽不全面，但有效的控制以上几个方面，也可实现风电场效益的增加。
参考文献：
[1]GB12325-90，电能质量一供电电压允许偏差[S].
[2]GB/T15543-1995，电能质量-三相电压允许不平衡度[S].
[3]GB/T15945-1995，电能质量-电力系统频率允许偏差[S].
[4]GBl2326，电能质量-电压允许波动和闪变[S].