大理大風(fēng)壩風(fēng)電場無功補(bǔ)償裝置選型及應(yīng)用

　　1 引言
　　風(fēng)電場所接入電網(wǎng)的電壓水平較低，電壓維持能力較弱，風(fēng)電機(jī)組因低電壓保護(hù)動作而退出運(yùn)行的情況時有發(fā)生，在某些情況下甚至出現(xiàn)隨著風(fēng)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(fēng)電場對接入電網(wǎng)電壓／無功的影響已經(jīng)成為了限制風(fēng)電場裝機(jī)容量的主要障礙之一。
　　為滿足風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行要求和電網(wǎng)對并網(wǎng)風(fēng)電場無功功率與電壓調(diào)節(jié)的要求，風(fēng)電場裝設(shè)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(shè)了無功自動控制裝置，通過裝設(shè)靈活的調(diào)節(jié)裝置來改善系統(tǒng)的運(yùn)行性能。
　　2 大風(fēng)壩風(fēng)電場無功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計
　　2.1 大風(fēng)壩風(fēng)電場簡介
　　大理大風(fēng)壩風(fēng)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(fēng)電場，安裝了主機(jī)型號為WD50/750 的定槳失速風(fēng)力發(fā)電機(jī)64 臺，風(fēng)電機(jī)組沿山脊單線布置，總裝機(jī)容量為4.8 萬kW。根據(jù)電網(wǎng)要求，大風(fēng)壩風(fēng)電場配置35kV 高壓動態(tài)無功補(bǔ)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(fēng)壩風(fēng)電場的技術(shù)要求如下：
　　1）調(diào)度自動化設(shè)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(bǔ)償就地平衡的原則，合理裝置和投切無功補(bǔ)償裝置。功率因素在電網(wǎng)高峰時段應(yīng)達(dá)值為0.9。
　　2.3 無功補(bǔ)償方案設(shè)計
　　于2006 年9 月15 日印發(fā)的關(guān)于《國家電網(wǎng)公司風(fēng)電場接入電網(wǎng)規(guī)定（試行）》和《國家電網(wǎng)公司風(fēng)電場接入系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容深度規(guī)定（試行）》，規(guī)定了有關(guān)無功功率的要求，以降低整個風(fēng)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(bǔ)償設(shè)備是對電壓無功進(jìn)行控制的主要手段，合理的無功補(bǔ)償點的選擇以及補(bǔ)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(yuǎn)距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損，減少發(fā)電費(fèi)用。
　　2.3.1 無功補(bǔ)償容量計算方法
　　電網(wǎng)中無功補(bǔ)償設(shè)備的合理配置，與電網(wǎng)的供電電壓質(zhì)量關(guān)系十分密切，合理安裝補(bǔ)償設(shè)備可以改善電壓質(zhì)量。
　　負(fù)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(bǔ)償設(shè)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(bǔ)償電容后電壓損失減小了。由式（1）、（2）可得接入無功補(bǔ)償容量Qc 后電壓升高計算如下：