变频器低电压穿越能力

低电压穿越能力

低电压穿越能力（Low voltage ride through capability），就是指风力发电机的端电压

降低到一定值的情况下不脱离电网而继续维持运行,甚至还可为系统提供一定无功以帮助系

统恢复电压的能力。具有低电压穿越能力的风力发电机可躲过保护动作时间,故障切除后恢

复正常运行。这可大大减少风电机组在故障时反复并网次数,减少对电网的冲击。

具有低电压穿越能力可保证风电机组在电网故障电压降低的情况下 ,

尽最大可能与电网连接 ,保持发电运行能力，减少电网波动。一般 230 kV 或更高电压等级线路的故障，在 6 个周波(120 ms)内被切除 ,电压恢复到正常水平的 15 %需要 100 ms ,恢复到正常水平的 75 %或者更高水平则需要1 s ，LVRT功能是要风电机组在故障电压短时间消失期间 ,保持持续运行的能力 ,如此后电压仍处在低压 ,风电机组将被低压保护装置切除。

低电压穿越能力的具体实现方式

目前实现低电压穿越能力的方案一般有三种：1).采用了转子短路保护技术，2).引入新型拓扑结构，3）.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：1).新型旁路系统 2).并联连接网侧

变流器 3).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。

让火电厂辅机也具备低电压穿越能力

——东北电网公司敏锐发现并组织解决火电厂对电网重大安全运行隐患

东北电网历史悠久，有着辉煌的过去。然而近年来，老电网不断遭遇新能源对于安全运行的考问。东北电网公司除积极应对外，还多次与国内外同行进行研讨。最近的一次是11月3日，美国西北太平洋国家实验室逯帅博士应邀拜访，介绍了美国在太阳能和风电接纳领域的一些应用和研究成果。

让风电场具备低电压穿越能力是保障风电安全入网的核心条件之一，在这项工作上东北电网公司投入了不少的精力，也得到了可观的成绩。不过，将电网安全作为第一要务的东北电网公司敏锐地发现，如果火电厂辅机不具备低电压穿越能力将给电网安全带来更大的威胁。

10月25日，内蒙古东部呼伦贝尔市秋寒渐浓。东北电网公司与东北地区各大电力单位专家齐聚伊敏发电厂，就东北电网火电厂辅机低电压穿越能力改造工作举行现场工作会。国内五大发电集团在东北地区派驻机构，辽宁、吉林、黑龙江三省公司调度通信中心，蒙东调度筹备组以及火电、科研、制造等单位专家和工作人员都参加了研讨。

通过6个月以来对给煤机变频器抗低电压穿越改造，华能伊敏发电厂研讨时认为：电厂采用抗低电压穿越设备改造是必要的，从技术角度解决低电压穿越问题也是可行的，通过对以上两种方案的改造试验来看，改造是成功的、有效的。

东北电网公司指出，经过近半年多的研究、试验和技改，内蒙古东部呼伦贝尔送端新建火电机组成功完成了火电机组辅机低电压穿越能力改造工作，两种成熟的技术改造方案均通过了实际检验，值得推广和借鉴。

今年1月2日，东北电网500千伏伊换1号线发生单相故障时，伊敏发电厂、呼伦贝尔发电厂机组给煤机停止运行，锅炉灭火，导致发电机组跳闸。由于火电厂辅机不具备低电压穿越能力，给电网安全稳定运行带来严重影响。

事故发生8天后，东北电网公司组织有关单位召开伊敏发电厂、呼伦贝尔发电厂机组事故跳闸分析会，要求两厂抓紧落实火电机组辅机低电压穿越能力改造工作，并对东北电网内火电机组辅机低电压穿越能力情况展开调查。

低电压穿越是指，小型发电系统在确定时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。风电场若不具备低电压穿越能力，同样会对电网安全稳定运行产生严重影响。但由于火电厂单机功率及全厂功率均较风电场大，威胁相对也就更大。

5月19日和6月10日，东北电网公司两次组织研讨，确定火电机组辅机低电压穿越能力技术改造工作思路和改造技术方向。8月31日，又对伊敏电厂、呼伦贝尔电厂辅机低电压穿越能力改造工作进行了阶段性总结。

9月7日，在2011年东北电网安全稳定领导小组年中工作会议上，东北电网公司研究确定将组织有关单位在试点火电厂召开现场工作会议，全面部署辅机不具备低电压穿越能力的火电厂进行技术整改工作，由网调及各省调度负责督促有关整改工作的完成。

近年来，东北全网电源建设速度明显超过负荷增长速度，发电供大于求的局面日益凸显，火电机组利用小时数下降明显，而风电的快速发展进一步加剧了这种状况。截至今年9月末，全网装机已达9473万千瓦，火电机组装机约7355万千瓦，风电机组运行装机约1360万千瓦。

在火电厂，给煤机（给粉机）变频器是重要的辅机设备，目前大多采用变频调速方式运行。因缺乏对变频器低电压闭锁保护方面的认识，很多电厂并没有认识到变频器会在电网低电压时闭锁输出，而引起全炉膛灭火保护（MFT）动作跳机。

如果火电厂因雷击、电气设备短路、接地等引起电网和电厂厂用电短时电压降低，造成变频器动力电源低电压和变频器控制电源低电压，这些变频器低电压闭锁保护会动作，安装

有变频器的辅机（电动机）会停止运行，造成停炉、停机事故，导致局部电网失去稳定，对电网产生重大影响。

对于电网来说，电网故障时电压会瞬时降低，亟须有功支持维持系统频率，但此时电厂再出现解网情况会使电网频率更加恶化，后果非常危险。火电厂采用抗低电压穿越设备改造是必要的，从技术角度解决问题是可行的。

近年来，发电公司和设计单位在许多火电厂辅机的设计上都越来越倾向于采取变频器技术。但是，多数变频器低电压穿越能力差，甚至根本不具备这种能力。可以说，火电厂辅机不具备低电压穿越能力的问题在全国范围内普遍存在。

在东北电网出现因火电厂辅机不具备低电压穿越能力机组跳闸前，这个涉及网厂协调的问题并未引起国内电网公司的足够重视。仅通过一次电网故障分析，东北电网公司便率先敏锐地发现了问题所在，并在国内最先提出了有效解决的方法，极大消除了电网安全运行隐患。

经东北电网公司组织研究，最可行的、易于实现的措施有两种：第一种是在给煤机变频器交流电源输入部分加装由东北电网公司与北京四方公司共同研发的抗低电压扰动设备；第二种是在变频器整流和逆变中间的直流环节（DC BUS）加装蓄电池组解决方案。前者突出的优点是节省电缆，后者在技术上相对来说更加成熟一些。

今年10月25日的这次会议上，专家们达成共识：并入东北电网火电厂将参照伊敏电厂经过实践检验的两种技术改造方式，结合实际情况尽快确定技术改造方案，并在2012年6月1日前完成已并网火电厂辅机低电压穿越能力的改造工作。东北网省调度将提前掌握各并网火电厂改造计划，按照调度管辖范围，分别督促火电厂辅机低电压穿越能力改造工作。

各发电公司和设计单位也纷纷表态：立即核查正在建设和处于可研设计阶段的火电机组的辅机情况，及时修正火电机组辅机的设计方案，达到新建火电机组并网前其辅机具备低电压穿越能力的要求，并在今后的火电机组辅机设计中，充分考虑火电机组辅机对电网故障的适应性。