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低电压穿越

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  • 发布时间:2015/10/11 15:30:25
  • 作者:银河电气
定义
低电压穿越(LVRT)是风力发电机组的一种能力,指在风力发电机并网点电压跌落的时候,风机能够保持并网,甚至向电网提供一定的无功功率,支持电网恢复,直到电网恢复正常,从而“穿越”这个低电压时间(区域)。
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电压穿越的基本要求

  低电压穿越是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。对于变频恒速双馈风力发电机,在电网电压跌落的情况下,由于与其配套的电力电子变流设备属于AC/DC/AC型,容易在其转子侧产生峰值涌流,损坏变流设备,导致风力发电机组与电网解列。在以前风力发电机容量较小的时候,为了保护转子侧的励磁装置,就采取与电网解列的方式,但目前风力发电的容量都很大,与电网解列后会影响整个电网的稳定性,甚至会产生连锁故障。于是,根据这种情况就提出了风力发电低电压穿越的要求。

  不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同。目前在一些风力发电占主导地位的国家,如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则,定量地给出了风电系统离网的条件(如最低电压跌落深度和跌落持续时间),只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网,当电压在凹陷部分时,发电机应提供无功功率。这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越(LVRT)能力,同时能方便地为电网提供无功功率支持。

国家电网对风电场低电压穿越基本要求

图示:国家电网对风电场低电压穿越基本要求

  对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的省(区域)级电网,该电网区域内运行的风电场应具有低电压穿越能力。

  a) 风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力;

  b) 风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时,风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。

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低电压穿越实现技术

  目前实现低电压穿越能力的方案一般有三种:采用了转子短路保护技术、引入新型拓扑结构、采用合理的励磁控制算法。

  1) 转子短路保护技术(crowbar电路)

  这是目前一些风电制造商采用得较多的方法,其在发电机转子侧装有crowbar电路,为转子侧电路提供旁路,在检测到电网系统故障出现电压跌落时,闭锁双馈感应发电机励磁变流器,同时投入转子回路的旁路(释能电阻)保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用,以此来维持发电机不脱网运行(此时双馈感应发电机按感应电动机方式运行)。

  2) 新型拓扑结构包括以下几种:新型旁路系统、并联连接网侧变流器、串联连接网侧变流器。

  3) 采用新的励磁控制策略

  从制造成本的角度出发,最佳的办法是不改变系统硬件结构,而是通过修改控制策略来达到相同的低电压穿越效果:在电网故障时,使发电机能安全度越故障,同时变流器继续维持在安全工作状态。


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