風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償與電壓控制三

1、聲明：教學(xué)資料請(qǐng)匆轉(zhuǎn)載聲明：教學(xué)資料請(qǐng)匆轉(zhuǎn)載風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償主講：朱永強(qiáng)主講：朱永強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枨箫L(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枨髇在外界環(huán)境下，風(fēng)速與風(fēng)向的不可控、風(fēng)力發(fā)電機(jī)自身的在外界環(huán)境下，風(fēng)速與風(fēng)向的不可控、風(fēng)力發(fā)電機(jī)自身的影響都會(huì)使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率無(wú)法穩(wěn)定，無(wú)法向電影響都會(huì)使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率無(wú)法穩(wěn)定，無(wú)法向電網(wǎng)輸入穩(wěn)定的電能。網(wǎng)輸入穩(wěn)定的電能。n由于風(fēng)電場(chǎng)輸出功率無(wú)法穩(wěn)定，在某些并網(wǎng)點(diǎn)會(huì)引起電壓由于風(fēng)電場(chǎng)輸出功率無(wú)法穩(wěn)定，在某些并網(wǎng)點(diǎn)會(huì)引起電壓的明顯變化，其臨近的節(jié)點(diǎn)同樣也會(huì)發(fā)變化。若電機(jī)組大的明顯變化，其臨近的節(jié)點(diǎn)同樣也會(huì)發(fā)變化。若電機(jī)組大面積脫網(wǎng)則會(huì)對(duì)電網(wǎng)有很大

2、的影響。其電壓與頻率甚至?xí)娣e脫網(wǎng)則會(huì)對(duì)電網(wǎng)有很大的影響。其電壓與頻率甚至?xí)l(fā)生崩潰。發(fā)生崩潰。n風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)后必然會(huì)影響電力系統(tǒng)的潮流分布，增加了潮風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)后必然會(huì)影響電力系統(tǒng)的潮流分布，增加了潮流計(jì)算的難度，使得電網(wǎng)功率的調(diào)度更加困難。流計(jì)算的難度，使得電網(wǎng)功率的調(diào)度更加困難。風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枨箫L(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枨髇除去外界環(huán)境的影響，風(fēng)機(jī)組在輸出功率時(shí)，其不穩(wěn)定的除去外界環(huán)境的影響，風(fēng)機(jī)組在輸出功率時(shí)，其不穩(wěn)定的電壓與頻率會(huì)影響到其他設(shè)備元件的運(yùn)行狀況，輸出的電電壓與頻率會(huì)影響到其他設(shè)備元件的運(yùn)行狀況，輸出的電能中會(huì)含有諧波成分，進(jìn)一步降低電能的質(zhì)量。能中會(huì)含有諧波成分，進(jìn)一步降低電能

3、的質(zhì)量。n由于風(fēng)電場(chǎng)輸出電能質(zhì)量無(wú)法保證，相對(duì)煤等更加穩(wěn)定的由于風(fēng)電場(chǎng)輸出電能質(zhì)量無(wú)法保證，相對(duì)煤等更加穩(wěn)定的能源，為獲得良好的電能，其成本也就更高，無(wú)法創(chuàng)造高能源，為獲得良好的電能，其成本也就更高，無(wú)法創(chuàng)造高的經(jīng)濟(jì)效益。的經(jīng)濟(jì)效益。n在現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)中，有很多不同的發(fā)電機(jī)類型，每一種發(fā)在現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)中，有很多不同的發(fā)電機(jī)類型，每一種發(fā)電機(jī)都有不同的功率特性，其無(wú)功特性相對(duì)復(fù)雜。電機(jī)都有不同的功率特性，其無(wú)功特性相對(duì)復(fù)雜。風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枨箫L(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枨髇中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定 風(fēng)電場(chǎng)要充分利用風(fēng)電場(chǎng)要充分利用風(fēng)電機(jī)組

4、的無(wú)功容量及其調(diào)節(jié)能力風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功容量及其調(diào)節(jié)能力。為。為滿足并網(wǎng)時(shí)的功率因數(shù)的要求并進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，可在風(fēng)電滿足并網(wǎng)時(shí)的功率因數(shù)的要求并進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，可在風(fēng)電場(chǎng)配置補(bǔ)償設(shè)備。場(chǎng)配置補(bǔ)償設(shè)備。風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t風(fēng)電機(jī)組風(fēng)電機(jī)組自身調(diào)節(jié)自身調(diào)節(jié)與與電網(wǎng)補(bǔ)償電網(wǎng)補(bǔ)償相結(jié)合，相結(jié)合，容性容性無(wú)功補(bǔ)償與無(wú)功補(bǔ)償與感感性性無(wú)功補(bǔ)償配合應(yīng)用，風(fēng)電場(chǎng)必須在系統(tǒng)無(wú)擾動(dòng)和系統(tǒng)有無(wú)功補(bǔ)償配合應(yīng)用，風(fēng)電場(chǎng)必須在系統(tǒng)無(wú)擾動(dòng)和系統(tǒng)有擾動(dòng)兩種條件下都具有無(wú)功和電壓調(diào)節(jié)能力。擾動(dòng)兩種條件下都具有無(wú)功和電壓調(diào)節(jié)能力。風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌tn正常運(yùn)行方式下滿足無(wú)功就地平衡正常運(yùn)行方式下滿

5、足無(wú)功就地平衡主要解決風(fēng)電場(chǎng)出力波動(dòng)時(shí)，線路充電功率與網(wǎng)絡(luò)元件消主要解決風(fēng)電場(chǎng)出力波動(dòng)時(shí)，線路充電功率與網(wǎng)絡(luò)元件消耗無(wú)功的不平衡耗無(wú)功的不平衡n事故方式下滿足動(dòng)態(tài)無(wú)功平衡和快速無(wú)功調(diào)節(jié)需求事故方式下滿足動(dòng)態(tài)無(wú)功平衡和快速無(wú)功調(diào)節(jié)需求即在電網(wǎng)發(fā)生大擾動(dòng)事故后（三相短路故障），為避免電即在電網(wǎng)發(fā)生大擾動(dòng)事故后（三相短路故障），為避免電壓大幅度跌落，對(duì)事故后系統(tǒng)電壓恢復(fù)造成影響。風(fēng)電壓大幅度跌落，對(duì)事故后系統(tǒng)電壓恢復(fù)造成影響。風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功調(diào)節(jié)應(yīng)盡量具備滿足動(dòng)態(tài)無(wú)功平衡和快速無(wú)功調(diào)場(chǎng)無(wú)功調(diào)節(jié)應(yīng)盡量具備滿足動(dòng)態(tài)無(wú)功平衡和快速無(wú)功調(diào)節(jié)的需求節(jié)的需求風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌tn保持正常運(yùn)行方式下

6、電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電壓在適當(dāng)范圍保持正常運(yùn)行方式下電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電壓在適當(dāng)范圍n電網(wǎng)大擾動(dòng)事故后，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓應(yīng)以最快速度恢電網(wǎng)大擾動(dòng)事故后，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓應(yīng)以最快速度恢復(fù)，并盡可能對(duì)電網(wǎng)提供無(wú)功支持，加快系統(tǒng)電壓恢復(fù)復(fù)，并盡可能對(duì)電網(wǎng)提供無(wú)功支持，加快系統(tǒng)電壓恢復(fù)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒L(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒L(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ酗L(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ衟風(fēng)電機(jī)組自身的無(wú)功調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組自身的無(wú)功調(diào)節(jié)p配置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備配置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功調(diào)節(jié)直接并網(wǎng)的鼠籠型異步發(fā)電機(jī)組直接并網(wǎng)的鼠籠型異步發(fā)電機(jī)組 鼠籠型異步電機(jī)在運(yùn)行時(shí)需鼠籠型異步電機(jī)在運(yùn)行時(shí)需從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率從電網(wǎng)吸收無(wú)

7、功功率來建立來建立磁場(chǎng)，因此需要磁場(chǎng)，因此需要自身配有自身配有無(wú)功補(bǔ)償裝置，不能向系統(tǒng)發(fā)無(wú)功補(bǔ)償裝置，不能向系統(tǒng)發(fā)無(wú)功。無(wú)功。 發(fā)電機(jī)機(jī)端并聯(lián)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，常采用多組發(fā)電機(jī)機(jī)端并聯(lián)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，常采用多組電容器組電容器組分組投切分組投切的方式進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償容量一般是風(fēng)機(jī)容量的的方式進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償容量一般是風(fēng)機(jī)容量的30%50%左右，以保證風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的功率因左右，以保證風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)數(shù)大于大于0.98。雙饋發(fā)電機(jī)雙饋發(fā)電機(jī)恒頻變速雙饋發(fā)電機(jī)，由變流器對(duì)轉(zhuǎn)子繞組提供交流恒頻變速雙饋發(fā)電機(jī)，由變流器對(duì)轉(zhuǎn)子繞組提供交流勵(lì)磁電流。變流器一般采用背靠背的雙勵(lì)磁電流。變流器一般采用

8、背靠背的雙PWM變流器，變流器，兩個(gè)變流器既可以作為整流器、也可以作為逆變器，兩個(gè)變流器既可以作為整流器、也可以作為逆變器，保證功率可以根據(jù)需要在轉(zhuǎn)子繞組和電網(wǎng)之間雙向流保證功率可以根據(jù)需要在轉(zhuǎn)子繞組和電網(wǎng)之間雙向流動(dòng)。動(dòng)。恒頻變速雙饋發(fā)電機(jī)恒頻變速雙饋發(fā)電機(jī) 正常運(yùn)行時(shí)，可以通過控制轉(zhuǎn)子電流的正常運(yùn)行時(shí)，可以通過控制轉(zhuǎn)子電流的頻率、幅值和頻率、幅值和相位相位讓定子頻率、機(jī)端電壓和功率因數(shù)保持恒定，而讓定子頻率、機(jī)端電壓和功率因數(shù)保持恒定，而不需要不需要電網(wǎng)提供無(wú)功功率支持。電網(wǎng)提供無(wú)功功率支持。 電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)低電壓穿越控制的要求，需要電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)低電壓穿越控制的要求，需要機(jī)組

9、向電網(wǎng)提供一定的無(wú)功支持。因而有必要對(duì)風(fēng)電機(jī)組向電網(wǎng)提供一定的無(wú)功支持。因而有必要對(duì)風(fēng)電機(jī)組自身的無(wú)功特性調(diào)節(jié)進(jìn)行分析。機(jī)組自身的無(wú)功特性調(diào)節(jié)進(jìn)行分析。恒頻變速雙饋發(fā)電機(jī)恒頻變速雙饋發(fā)電機(jī)雙饋式風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變換器包括網(wǎng)側(cè)變流器和轉(zhuǎn)子側(cè)雙饋式風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變換器包括網(wǎng)側(cè)變流器和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器。變流器。DFIG的的網(wǎng)側(cè)變流器網(wǎng)側(cè)變流器主要是用來保持主要是用來保持直流母線電壓直流母線電壓的穩(wěn)定、的穩(wěn)定、輸入電流正弦和控制輸入電流正弦和控制輸入功率因數(shù)輸入功率因數(shù)，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器轉(zhuǎn)子側(cè)變流器則用則用來實(shí)現(xiàn)對(duì)來實(shí)現(xiàn)對(duì)DFIG定子定子輸出有功、無(wú)功功率輸出有功、無(wú)功功率的控制。的控制。則雙饋風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功源

10、有兩個(gè)：定子和網(wǎng)側(cè)變流器，則雙饋風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功源有兩個(gè)：定子和網(wǎng)側(cè)變流器，但一般情況下，雙饋風(fēng)機(jī)的網(wǎng)側(cè)變流器以單位功率因數(shù)但一般情況下，雙饋風(fēng)機(jī)的網(wǎng)側(cè)變流器以單位功率因數(shù)運(yùn)行，故主要研究定子側(cè)無(wú)功及無(wú)功容量。運(yùn)行，故主要研究定子側(cè)無(wú)功及無(wú)功容量。恒頻變速雙饋發(fā)電機(jī)恒頻變速雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器常采用定轉(zhuǎn)子側(cè)變流器常采用定定子電壓定向定子電壓定向的的控制策略控制策略在定子電壓定向下，在定子電壓定向下， DFIG定子輸出的有功、無(wú)功功率與定子輸出的有功、無(wú)功功率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子dq軸電流之間的關(guān)系：軸電流之間的關(guān)系：11323()2mss rdssssm rqsLPU iLUQUL iL rdrqii、

11、分別為有功、無(wú)功電流分量分別為有功、無(wú)功電流分量恒頻變速雙饋發(fā)電機(jī)恒頻變速雙饋發(fā)電機(jī)則改變無(wú)功電流的參考值即可調(diào)節(jié)輸出的無(wú)功功率則改變無(wú)功電流的參考值即可調(diào)節(jié)輸出的無(wú)功功率恒頻變速雙饋發(fā)電機(jī)恒頻變速雙饋發(fā)電機(jī)n雙饋電機(jī)定子側(cè)有功功率和無(wú)功功率運(yùn)行范圍受定、轉(zhuǎn)子雙饋電機(jī)定子側(cè)有功功率和無(wú)功功率運(yùn)行范圍受定、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的電流限制影響，但起主要作用的是繞組和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的電流限制影響，但起主要作用的是轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的電流限制轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的電流限制n給定有功功率給定有功功率Ps的情況下，的情況下，222minmax222maxmax33()2233()22smssrssssmssrsssUX

12、QU IPXXUXQU IPXX 當(dāng)有發(fā)出的有功功率一定，雙饋風(fēng)電機(jī)組對(duì)無(wú)功的送出當(dāng)有發(fā)出的有功功率一定，雙饋風(fēng)電機(jī)組對(duì)無(wú)功的送出和吸納能力并不是完全對(duì)稱的，其無(wú)功吸收能力，要強(qiáng)和吸納能力并不是完全對(duì)稱的，其無(wú)功吸收能力，要強(qiáng)于無(wú)功發(fā)出能力于無(wú)功發(fā)出能力直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī) 直驅(qū)永磁式同步發(fā)電機(jī)組，在定子繞組和電網(wǎng)之間直驅(qū)永磁式同步發(fā)電機(jī)組，在定子繞組和電網(wǎng)之間裝設(shè)有全功率變流器，從而控制發(fā)電機(jī)組輸出電壓裝設(shè)有全功率變流器，從而控制發(fā)電機(jī)組輸出電壓的幅值和頻率。的幅值和頻率。 風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行和風(fēng)電場(chǎng)故障時(shí)，可風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行和風(fēng)電場(chǎng)故障時(shí)，可借助全功率借助全功率變流器變流器進(jìn)

13、行無(wú)功功率調(diào)節(jié)，而永磁同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行無(wú)功功率調(diào)節(jié)，而永磁同步發(fā)電機(jī)不需不需要從系統(tǒng)吸收要從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率。變流器的容量和發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率。變流器的容量和發(fā)電機(jī)的容量是匹配的，因此對(duì)于風(fēng)電機(jī)組部分，可以容量是匹配的，因此對(duì)于風(fēng)電機(jī)組部分，可以不考不考慮增加慮增加無(wú)功補(bǔ)償容量。無(wú)功補(bǔ)償容量。常見補(bǔ)償設(shè)備及其原理常見補(bǔ)償設(shè)備及其原理無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹頍o(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹韓理想的電感理想的電感L和電容和電容C并不消耗有功功率。并不消耗有功功率。n電感和電容是兩種性質(zhì)相反的元件，當(dāng)電感電感和電容是兩種性質(zhì)相反的元件，當(dāng)電感L吸收能量時(shí)吸收能量時(shí)，電容，電容C放出能量，兩種元件間存在著放出能量，兩種元件間

14、存在著能量的變換能量的變換，也即，也即無(wú)功功率的無(wú)功功率的互相補(bǔ)償互相補(bǔ)償。n感性負(fù)載需要無(wú)功功率建立必要的磁場(chǎng)，即感性負(fù)載消耗感性負(fù)載需要無(wú)功功率建立必要的磁場(chǎng)，即感性負(fù)載消耗無(wú)功功率，而電容元件可發(fā)出無(wú)功功率，通過并聯(lián)電容器無(wú)功功率，而電容元件可發(fā)出無(wú)功功率，通過并聯(lián)電容器可補(bǔ)償感性負(fù)載所需的無(wú)功，提高系統(tǒng)功率因數(shù)?？裳a(bǔ)償感性負(fù)載所需的無(wú)功，提高系統(tǒng)功率因數(shù)。電容補(bǔ)償原理圖電容補(bǔ)償原理圖補(bǔ)償電容器容量計(jì)算補(bǔ)償電容器容量計(jì)算未加并聯(lián)電容器前負(fù)載中電流未加并聯(lián)電容器前負(fù)載中電流 ，無(wú)功電流無(wú)功電流 ，并聯(lián)電容以后，并聯(lián)電容以后，由于由于而而得得其中，其中， 為補(bǔ)償前功率因數(shù)角，為補(bǔ)償前功率因數(shù)

15、角， 為補(bǔ)償后功率因數(shù)角為補(bǔ)償后功率因數(shù)角1/ cosIPUL11sintan/IIPUrLcIIIr222sinsin2 /costan/IIPUPUcLrc12,(tantan)/IIIIPU212(tantan)/CPUcICU12并聯(lián)電容器組并聯(lián)電容器組/ /并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器n并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器/并聯(lián)電抗器是無(wú)功和電壓調(diào)節(jié)并聯(lián)電抗器是無(wú)功和電壓調(diào)節(jié)最基本最基本的的方法。將電容器方法。將電容器/電抗器連接成若干組，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)電抗器連接成若干組，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)出力水平與電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓變化規(guī)律確定每組容量，出力水平與電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓變化規(guī)律確定每組容量，分分組投切組投切，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的，實(shí)現(xiàn)無(wú)功

16、功率的不連續(xù)調(diào)節(jié)不連續(xù)調(diào)節(jié)，以保持電網(wǎng)關(guān)，以保持電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電壓處于適當(dāng)范圍為控制目標(biāo)。鍵節(jié)點(diǎn)電壓處于適當(dāng)范圍為控制目標(biāo)。并聯(lián)電容器組并聯(lián)電容器組/ /并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：投資費(fèi)用較少，且與總?cè)萘康拇笮o(wú)關(guān)投資費(fèi)用較少，且與總?cè)萘康拇笮o(wú)關(guān)；無(wú)；無(wú)旋轉(zhuǎn)部件，維護(hù)方便。尤其并聯(lián)電容器，運(yùn)行功率損旋轉(zhuǎn)部件，維護(hù)方便。尤其并聯(lián)電容器，運(yùn)行功率損耗只是額定容量的耗只是額定容量的0.3%0.5%，因而目前在國(guó)內(nèi)風(fēng)電，因而目前在國(guó)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)用比較普遍。場(chǎng)應(yīng)用比較普遍。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：機(jī)械式投切，不能進(jìn)行無(wú)功負(fù)荷的快速跟蹤；機(jī)械式投切，不能進(jìn)行無(wú)功負(fù)荷的快速跟蹤；輸出無(wú)功功率與電壓的平方成正比，在系統(tǒng)低

17、電壓期輸出無(wú)功功率與電壓的平方成正比，在系統(tǒng)低電壓期間無(wú)功的輸出反而降低；調(diào)節(jié)不平滑；可能出現(xiàn)誤操間無(wú)功的輸出反而降低；調(diào)節(jié)不平滑；可能出現(xiàn)誤操作；重復(fù)投切次數(shù)有限作；重復(fù)投切次數(shù)有限；可靠性較差可靠性較差。靜止無(wú)功補(bǔ)償器（靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）nSVC(Static Var Compensator)是目前電力系統(tǒng)中應(yīng)用是目前電力系統(tǒng)中應(yīng)用最最多、技術(shù)最為成熟多、技術(shù)最為成熟的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，主要應(yīng)用于提的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，主要應(yīng)用于提高線路輸送容量和提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。高線路輸送容量和提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。晶閘管控制電抗器（晶閘管控制電抗器（Thyristor Control Reacto

18、rTCR）晶閘管投切電容器（晶閘管投切電容器（Thyristor Switch CapacitorTSC）晶閘管投切電抗器（晶閘管投切電抗器（Thyristor Switch ReactorTSR）晶閘管控制高阻抗變壓器（晶閘管控制高阻抗變壓器（Thyristor Control TransformerTCT）磁控電抗器磁控電抗器 （Magnetic Controller Reactor, MCR）飽和電抗器（飽和電抗器（Saturation ReactorSR）靜止無(wú)功補(bǔ)償器（靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）TCR的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性在在正常運(yùn)行區(qū)域正常運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，內(nèi)，TCR可以

19、視作連續(xù)可以視作連續(xù)可調(diào)的電感可調(diào)的電感。當(dāng)。當(dāng)TCR按照某個(gè)按照某個(gè)固定的觸發(fā)延時(shí)角固定的觸發(fā)延時(shí)角進(jìn)行控制時(shí)，稱為晶閘進(jìn)行控制時(shí)，稱為晶閘管投切電抗器（管投切電抗器（TSR）。（a）TCR的運(yùn)行特性的運(yùn)行特性 （b）TSR的運(yùn)行特性的運(yùn)行特性6 6脈沖脈沖TCRTCR的三角形的三角形連接方式連接方式靜止無(wú)功補(bǔ)償器（靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）TSC的的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性n為了使為了使TSC電路的投入時(shí)的電路的投入時(shí)的過渡過程最短過渡過程最短，應(yīng)在輸，應(yīng)在輸入的交流電壓與電容上的殘留電壓相等，即晶閘管入的交流電壓與電容上的殘留電壓相等，即晶閘管兩兩端的電壓為端的電壓為0時(shí)將其首

20、次觸發(fā)導(dǎo)通當(dāng)其投入時(shí)，支路時(shí)將其首次觸發(fā)導(dǎo)通當(dāng)其投入時(shí)，支路的的容性電流與容性電流與加在其上的加在其上的電壓成正比電壓成正比，其，其U-I特性曲線特性曲線如圖所示。如圖所示。靜止無(wú)功補(bǔ)償器（靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）固定電容固定電容-晶閘管控制電抗型晶閘管控制電抗型SVCn其中其中電容支路為固定連接電容支路為固定連接，TCR支路采用支路采用延時(shí)觸發(fā)延時(shí)觸發(fā)控制，形成連續(xù)可控的感性電抗。通?？刂疲纬蛇B續(xù)可控的感性電抗。通常TCR的的容量容量大于大于FC的容量，以保證既能輸出的容量，以保證既能輸出容性無(wú)功容性無(wú)功也能輸出也能輸出感性無(wú)功感性無(wú)功。（a）FC-TCR型型SVC的單相結(jié)構(gòu)的單相結(jié)構(gòu) （

21、b）FC-TCR型型SVC的的U-I特性曲線特性曲線靜止無(wú)功補(bǔ)償器（靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）n不同的不同的SVC運(yùn)行特性存在差異，但是從外特性來看，運(yùn)行特性存在差異，但是從外特性來看，都可以看作是都可以看作是并聯(lián)型可控阻抗并聯(lián)型可控阻抗。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單、速度快?？刂坪?jiǎn)單、速度快。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：基于相控的基于相控的補(bǔ)償補(bǔ)償方法會(huì)導(dǎo)致電流波形畸變，生方法會(huì)導(dǎo)致電流波形畸變，生成成大量諧波大量諧波；此外由于電抗器吸收的無(wú)功功率與接入；此外由于電抗器吸收的無(wú)功功率與接入點(diǎn)的點(diǎn)的電壓的平方成正比電壓的平方成正比，當(dāng)電壓降低時(shí)，其無(wú)功控制，當(dāng)電壓降低時(shí)，其無(wú)功控制能力大大削弱。能力大大削弱。靜止無(wú)功補(bǔ)償器

22、（靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）n根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功變化特性，電容器投切相對(duì)比較頻繁，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功變化特性，電容器投切相對(duì)比較頻繁，為了保證無(wú)功功率補(bǔ)償可靠性與響應(yīng)速度，一般為了保證無(wú)功功率補(bǔ)償可靠性與響應(yīng)速度，一般推薦推薦使用使用TSC、TCR型的型的SVC。n根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度與風(fēng)電場(chǎng)與風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量裝機(jī)容量，確定電容器與電抗器的確定電容器與電抗器的分組數(shù)與各組容量分組數(shù)與各組容量，一般應(yīng)保，一般應(yīng)保證晶閘管投切電容證晶閘管投切電容TSC支路的容量支路的容量大于大于晶閘管控制電晶閘管控制電抗抗TCR支路容量。支路容量。靜止同步靜止同步補(bǔ)償器（補(bǔ)償器（STATC

23、OM）nSTATCOM是一種是一種更加先進(jìn)更加先進(jìn)的靜止型無(wú)功補(bǔ)償裝置，的靜止型無(wú)功補(bǔ)償裝置，具有比具有比SVC更快更快的響應(yīng)速度，的響應(yīng)速度，更寬更寬的運(yùn)行范圍，尤其的運(yùn)行范圍，尤其重要的是，重要的是，電壓較低時(shí)電壓較低時(shí)仍可以向電網(wǎng)注入仍可以向電網(wǎng)注入較大的無(wú)功較大的無(wú)功電流電流。逆變器逆變器電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)IU&IU&IS&ISjXI&I&SU&SU&I&I&SU&IU&jXjXI&jXI&IU&SU&領(lǐng)先領(lǐng)先落后落后+-連接變壓器器連接變壓器器dEUU&UU&

24、amp;STATCOM調(diào)節(jié)無(wú)功的原理示意圖調(diào)節(jié)無(wú)功的原理示意圖靜止同步靜止同步補(bǔ)償器（補(bǔ)償器（STATCOM）整個(gè)整個(gè)STATCOM相當(dāng)于一個(gè)電壓大小可以控制的電壓相當(dāng)于一個(gè)電壓大小可以控制的電壓源，設(shè)系統(tǒng)電壓為源，設(shè)系統(tǒng)電壓為 ，STATCOM輸出電壓為輸出電壓為 ，連連接電抗為接電抗為XsU1USTATCOM吸收的無(wú)功功率吸收的無(wú)功功率為為：1ssUUQUX1sUU吸收的無(wú)功功率吸收的無(wú)功功率 ，STATCOM相當(dāng)于相當(dāng)于電感電感0Q 1sUU0Q 吸收的無(wú)功功率吸收的無(wú)功功率 ，STATCOM相當(dāng)于相當(dāng)于電容電容STATCOM輸出電壓輸出電壓 的大小的大小可以可以連續(xù)快速連續(xù)快速地控制，

25、因此地控制，因此STATCOM吸收的無(wú)功功率可以連續(xù)地吸收的無(wú)功功率可以連續(xù)地由正到負(fù)由正到負(fù)快速地調(diào)節(jié)?？焖俚卣{(diào)節(jié)。STATCOM與與SVC的對(duì)比的對(duì)比無(wú)功特性對(duì)比無(wú)功特性對(duì)比當(dāng)系統(tǒng)在當(dāng)系統(tǒng)在SVC或或STATCOM裝設(shè)點(diǎn)對(duì)無(wú)功功率的需求在裝設(shè)點(diǎn)對(duì)無(wú)功功率的需求在補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償裝置的額定容量之內(nèi)額定容量之內(nèi)時(shí)，時(shí)，SVC與與STATCOM在功能在功能上上無(wú)優(yōu)劣之分無(wú)優(yōu)劣之分。超過額定容量超過額定容量時(shí)，時(shí)，SVC退化為退化為電容器或電抗器電容器或電抗器；STATCOM退化為退化為恒定電流源恒定電流源。SVC與與STATCOM的無(wú)功電流電的無(wú)功電流電壓特性對(duì)比壓特性對(duì)比STATCOM與與SVC

26、的對(duì)比的對(duì)比阻抗特性阻抗特性SVC裝置是裝置是電抗型電抗型的，需考慮安裝多臺(tái)的，需考慮安裝多臺(tái)SVC裝置后的裝置后的諧振諧振問題問題；STATCOM裝置為電壓源逆變裝置，投入系統(tǒng)后裝置為電壓源逆變裝置，投入系統(tǒng)后不不會(huì)改變會(huì)改變系統(tǒng)的系統(tǒng)的阻抗特點(diǎn)阻抗特點(diǎn)，不存在諧振問題。，不存在諧振問題。諧波問題諧波問題SVC裝置中裝置中TCR部分由于晶閘管的非全開通必然產(chǎn)生諧波，部分由于晶閘管的非全開通必然產(chǎn)生諧波，因此因此SVC裝置必須要裝置必須要安裝額外的濾波器安裝額外的濾波器，而，而STATCOM裝裝置通過合理設(shè)計(jì)可使逆變器輸出的電壓諧波含量較低，一置通過合理設(shè)計(jì)可使逆變器輸出的電壓諧波含量較低，一

27、般情況般情況不需要不需要安裝額外的濾波器。安裝額外的濾波器。STATCOM與與SVC的對(duì)比的對(duì)比響應(yīng)速度響應(yīng)速度SVC中中TCR裝置的響應(yīng)時(shí)間約為裝置的響應(yīng)時(shí)間約為5060ms；STATCOM最快的響最快的響應(yīng)時(shí)間可在應(yīng)時(shí)間可在10ms左右左右。占地面積占地面積SVC裝置采用電容器、電抗器作為無(wú)功補(bǔ)償器件，占地面積裝置采用電容器、電抗器作為無(wú)功補(bǔ)償器件，占地面積比較大；而比較大；而STATCOM裝置則無(wú)需大容量的交流電容器和電裝置則無(wú)需大容量的交流電容器和電抗器，占地面積較小。根據(jù)國(guó)外的工程經(jīng)驗(yàn)，同容量的抗器，占地面積較小。根據(jù)國(guó)外的工程經(jīng)驗(yàn)，同容量的STATCOM裝置占地面積僅為裝置占地面積

28、僅為SVC裝置的三分之一裝置的三分之一。制造成本制造成本SVC裝置采用一般的晶閘管，而裝置采用一般的晶閘管，而STATCOM裝置采用可關(guān)斷器裝置采用可關(guān)斷器件，件，導(dǎo)致導(dǎo)致同容量的同容量的STATCOM裝置的成本比裝置的成本比SVC裝置的成本裝置的成本高。高。風(fēng)電場(chǎng)補(bǔ)償方案的設(shè)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)補(bǔ)償方案的設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)暮侠砼渲?，做到與風(fēng)電場(chǎng)接入電為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)暮侠砼渲?，做到與風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和特性相適應(yīng)、相協(xié)調(diào)，一般應(yīng)結(jié)合每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和特性相適應(yīng)、相協(xié)調(diào)，一般應(yīng)結(jié)合每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)實(shí)際情況，計(jì)算分析論證來確定。接入系統(tǒng)實(shí)際情況，計(jì)算分析論證來確定。n為風(fēng)電場(chǎng)可靠運(yùn)行，除風(fēng)

29、電場(chǎng)升壓變采用有載調(diào)壓變壓為風(fēng)電場(chǎng)可靠運(yùn)行，除風(fēng)電場(chǎng)升壓變采用有載調(diào)壓變壓器外，要通過配置相應(yīng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備使風(fēng)電場(chǎng)升壓變高壓器外，要通過配置相應(yīng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備使風(fēng)電場(chǎng)升壓變高壓側(cè)電壓控制在規(guī)定范圍之間，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備一般應(yīng)為側(cè)電壓控制在規(guī)定范圍之間，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備一般應(yīng)為動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)型調(diào)節(jié)型，其響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)步長(zhǎng)應(yīng)能滿足風(fēng)電隨機(jī)性及風(fēng)，其響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)步長(zhǎng)應(yīng)能滿足風(fēng)電隨機(jī)性及風(fēng)電場(chǎng)最大功率變化率的要求。電場(chǎng)最大功率變化率的要求。n風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)采用風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)采用電壓及輔以功率因數(shù)自動(dòng)控制電壓及輔以功率因數(shù)自動(dòng)控制的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，響應(yīng)速度一般滿足秒級(jí)響應(yīng)速度一般滿足

30、秒級(jí)即可，不必即可，不必強(qiáng)調(diào)用強(qiáng)調(diào)用SVC，對(duì)于容量較大的風(fēng)電場(chǎng)不宜采用分組投切電，對(duì)于容量較大的風(fēng)電場(chǎng)不宜采用分組投切電容器。容器。補(bǔ)償方式的選擇補(bǔ)償方式的選擇n風(fēng)電場(chǎng)正常運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組突然全部退出時(shí)，應(yīng)將風(fēng)電風(fēng)電場(chǎng)正常運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組突然全部退出時(shí)，應(yīng)將風(fēng)電場(chǎng)的場(chǎng)的容性無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備同時(shí)退出容性無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備同時(shí)退出，防止風(fēng)電場(chǎng)及風(fēng)電場(chǎng)，防止風(fēng)電場(chǎng)及風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)變電所的電壓升高超過規(guī)定值。接入電網(wǎng)變電所的電壓升高超過規(guī)定值。n風(fēng)電場(chǎng)分期建成時(shí)，當(dāng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備一次建成時(shí)，其風(fēng)電場(chǎng)分期建成時(shí)，當(dāng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備一次建成時(shí)，其最最小補(bǔ)償容量小補(bǔ)償容量應(yīng)滿足風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)滿足風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)初期的要求建設(shè)初期的要求。對(duì)風(fēng)電場(chǎng)既。對(duì)風(fēng)電場(chǎng)既有感性又有容性無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，自動(dòng)控制策略須有感