淺談風(fēng)電場無功補(bǔ)償治理改造的影響因素

夏小培

摘要：隨著風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中變頻器、UPS等非線性負(fù)載的應(yīng)用增多，非線性電流注入到電網(wǎng)中往往會產(chǎn)生電壓畸變、電力電纜和母線過熱、變壓器溫升升高、發(fā)電機(jī)組過熱和附加力矩、電容器過熱與過壓等現(xiàn)象對于二次設(shè)備來說，諧波會使繼電保護(hù)和自動裝置誤動作，干擾正常通信，同時造成電氣測量失準(zhǔn)。本文從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出口電壓690V系統(tǒng)的實(shí)際情況出發(fā)，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出口電壓690V側(cè)系統(tǒng)的諧波、電壓、頻率、有無功進(jìn)行檢測和分析，并提出治理電能質(zhì)量的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場無功補(bǔ)償 治理改造 影響因素

隨著風(fēng)電系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及風(fēng)能的不可控性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大功率電力電子開關(guān)設(shè)備得到普及應(yīng)用，由此產(chǎn)生的電能質(zhì)量缺陷也備受業(yè)界關(guān)注，眾多業(yè)內(nèi)精英和專家學(xué)者紛紛嘗試研發(fā)新技術(shù)來彌補(bǔ)電能質(zhì)量缺陷，提高風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行效率。

隨著風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中變頻器、UPS等非線性負(fù)載的應(yīng)用增多，非線性電流注入到電網(wǎng)中往往會產(chǎn)生電壓畸變、電力電纜和母線過熱、變壓器溫升升高、發(fā)電機(jī)組過熱和附加力矩、電容器過熱與過壓等現(xiàn)象對于二次設(shè)備來說，繼電保護(hù)和自動裝置會在諧波的影響下誤動作，不僅干擾正常通信，還會造成電氣測量儀表失準(zhǔn)。諧波已成為電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的一大隱患。本研究從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出口電壓690V系統(tǒng)的實(shí)際情況出發(fā)，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出口電壓690V側(cè)系統(tǒng)的諧波、電壓、頻率、有無功進(jìn)行檢測和分析，并提出治理電能質(zhì)量的技術(shù)措施。

電能質(zhì)量是一個綜合的概念，它不僅包括電流、電壓的質(zhì)量，而且涵蓋了供電、用電質(zhì)量。而電能質(zhì)量缺陷我們可以將其理解為引起電力設(shè)備故障的電流、電壓或頻率的偏差，比如供電聯(lián)系性、電壓暫升暫降或中斷、波形畸變（諧波）、三相不平衡、電壓波動與閃變、暫時或瞬態(tài)過電壓等。

下面羅列了一些電能質(zhì)量的主要類型、特征描述、引起擾動的主要原因及其一般解決方法。在特定條件下，即使是微小的電能質(zhì)量問題都可能對風(fēng)電系統(tǒng)造成巨大的損害。有的電能質(zhì)量缺陷的危害具有破壞性。另一方面，某些電能質(zhì)量問題主要影響電氣設(shè)備的性能指標(biāo)。隨著計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、過程控制技術(shù)、微電子和電力電子技術(shù)、集成電路技術(shù)的發(fā)展和普遍應(yīng)用，有些電力用戶對電能質(zhì)量的要求越來越高，由于電能質(zhì)量的問題造成的經(jīng)濟(jì)損失也越來越大，提高電能質(zhì)量和供電可靠性，為企業(yè)提供增值服務(wù)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。

1 電壓偏差

供電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的電能質(zhì)量問題是由電壓偏差造成的電壓暫降和中斷現(xiàn)象。電力設(shè)備低電壓運(yùn)行過程中極易產(chǎn)生故障。按照GBl2325-90《電能質(zhì)量-供電電壓允許偏差》中的相關(guān)規(guī)定，小于10kV的三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%；大于等于35kV的供電電壓正負(fù)偏差的絕對值之和應(yīng)小于額定電壓的10%；220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%～10%。

2 三相電壓允許不平衡度

根據(jù)GB/T15543-1995《電能質(zhì)量-三相電壓允許不平衡度》中的相關(guān)要求，電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2%～4%，對每個用戶電壓不平衡度的一般限值為1.3%。

3 頻率

按照國內(nèi)電力企業(yè)的供電標(biāo)準(zhǔn)，電力系統(tǒng)的標(biāo)稱頻率必須達(dá)到50Hz。另外，根據(jù)GB/T15945-1995《電能質(zhì)量-電力系統(tǒng)頻率允許偏差》中的相關(guān)要求，如果電力系統(tǒng)容量達(dá)不到正常值，允許偏差調(diào)整到±0.5Hz。一般情況下必須達(dá)到±0.2Hz。但是標(biāo)準(zhǔn)尚未明確界定系統(tǒng)容量。這一問題在《全國供用電規(guī)則》中得到很好的解決。《規(guī)則》以300萬千瓦的電容量為界限，小于這個數(shù)值的允許偏差為±0.5HZ，大于等于這一數(shù)值的允許偏差設(shè)定為±0.2HZ。

4 功率因數(shù)

功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個系數(shù)。功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場轉(zhuǎn)換的無功功率大，從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。

5 電壓閃變

GBl2326——如《電能質(zhì)量一電壓允許波動和閃變》明確界定了公共供電點(diǎn)的電壓波動允許值，即電壓大小于等于10kV的波動允許值應(yīng)該為2.5%；電壓在35～110kV之間的，波動允許值為2%；大于等于220kV的電壓等級波動允許值為1.6%。

6 諧波

電網(wǎng)諧波是電能質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，它反映了電力系統(tǒng)中諧波污染的程度，直接影響到電網(wǎng)和用戶電氣設(shè)備的正常安全運(yùn)行。接入電網(wǎng)的各種整流設(shè)備和其它諧波源設(shè)備所產(chǎn)生的諧波電流注入電網(wǎng)，大幅降低了電能利用率，并造成電力設(shè)施振動、發(fā)熱，產(chǎn)生噪聲，并造成絕緣老化，時間長了故障多發(fā)，服務(wù)年限大大縮減。諧波能夠造成電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，嚴(yán)重時可能會燒毀電容器。另外，繼電保護(hù)裝置誤動作引發(fā)計量混亂，大多數(shù)情況下也是諧波造成的。對于電力系統(tǒng)外部，諧波對通信設(shè)備和電子設(shè)備會產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。

以上是我在實(shí)際工作中總結(jié)的幾點(diǎn)影響無功補(bǔ)償?shù)囊蛩兀m不全面，但有效的控制以上幾個方面，也可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場效益的增加。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB12325-90，電能質(zhì)量一供電電壓允許偏差[S].

[2]GB/T15543-1995，電能質(zhì)量-三相電壓允許不平衡度[S].

[3]GB/T15945-1995，電能質(zhì)量-電力系統(tǒng)頻率允許偏差[S].

[4]GBl2326，電能質(zhì)量-電壓允許波動和閃變[S].