简述风电场低电压穿越能力测试

简述风电场低电压穿越能力测试

摘要：低电压穿越是指当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组仍能够不间断并网运行。对于电压跌落范围的界定，各国有其不同的规定。为了满足并网规定，包括变桨控制系统在内的所有电气设备均需满足电网故障时的低电压穿越要求。中国具有丰富的风能资源。提高并网能力成了中国要充分利用风力资源所面临的首要问题之一，这就对电网的稳定性提出了较高要求。本文主要针对风电机组低电压穿越检测技术及检测流程作以阐述。

关键词：风电机组，低压穿越，检测技术，检测内容，检测流程

Abstract: the low voltage across is when power grid failure or disturbance caused by wind farms and of the network voltage dips, in the voltage drop, within the scope of the wind generator can still uninterrupted parallel operation. For voltage dips demarcation, countries have different rules. In order to meet the grid rules, including change propeller control system, all electric equipment all needs to meet the power grid failure of low voltage across the requirements. China has a wealth of wind energy resources. Improve the grid has become China’s ability to make full use of wind resources face one of the primary problem, this to the grid stability put forward higher requirement. This article mainly aims at the enlargement of low voltage across detection technology and testing process paper discusses.

Keywords: wind power units, and the low voltage across, detection technology, testing content, test process

一、风电场低电压穿越理论

1、低电压穿越（LVRT）的概念

当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在一定电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。也有故障穿越的提法。LVRT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。

根据GB/T 《风电场接入电力系统技术规定》，风电场低电压穿越要求如下图

基本要求：

1）风电场并网点电压跌至20％标称电压时，风电场内的风电机组应保证不脱网连续运行625ms

2）风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到标称电压的90％时，风电场内的风电机组应保证不脱网连续运行

故障类型及考核电压：

电力系统发生不同类型故障时，若风电场并网点考核电压全部在上图中电压轮廓线及以上的区域内，风电机组必须保证不脱网连续运行；否则，允许风电机组切出。

有功功率恢复：

对电力系统故障期间没有切出的风电场，其有功功率在故障清除后应快速恢复，自故障清除时刻开始，以至少10％额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。

动态无功支撑能力：

总装机容量在百万千瓦级规模及以上的风电场群，当电力系统发生三相短路故障引起电压跌落时，每个风电场在低电压穿越过程中应具有以下动态无功支撑能力：

a）当风电场并网点电压处于标称电压的20%～90%区间内时，风电场应能够通过注入无功电流支撑电压恢复；自并网点电压跌落出现的时刻起，动态无功电流控制的响应时间不大于75ms，持续时间应不少于550ms。

b）风电场注入电力系统的动态无功电流,如下式：

2011年，国网公司范围并网风电发生多次非正常脱网事故，风电机组不具备低电压穿越能力是主要原因之一。如：甘肃桥西第一风电场：35kV侧设备故障，造成甘肃河西风电出力损失777MW,造成西北全网频率下降，最低至49.854Hz。赤峰赛罕坝风电场：风电机组无法耐受风电场自身产生的谐波，大范围跳闸停机。吉林电网发生500kV合松线：相间短路故障，大量风电机组切除，导致风电出力从805MW降到165MW。承诺具有低电压穿越能力的风电场其风电机组都未能实现低电压穿越。山东莱州风电场：风电机组的电网适应性不足，电网电压和谐波在正常范围内波动时，风电机组经常跳机。

2、风电机组低电压穿越的必要性

风电装机比例较低时：可以允许风电场在电网发生故障及扰动时切除，不会引起严重后果。

风电装机比例较高时：高风速期间，由于输电网故障引起的大量风电切除会导致系统潮流的大幅变化甚至可能引起大面积的停电，而带来频率的稳定问题。低电压穿越能力是必需的。

二、风电机组低电压穿越检测技术

1、风电机组低电压穿越检测装置分为阻抗分压形式、变压器形式、电力电子变换形式三类，变压器形式又分为单个升压或降压变压器组合形式和中心抽头变压器形式两种。

2、移动式低电压穿越检测装置介绍

装置接于风机箱变高压侧，采用阻抗分压结构形式，满足欧美各国风电机组并网标准和新国标《风电场接入电力系统技术规定》中关于低电压穿越测试的技术要求。

LVRT—6MW可满足最大额定容量为6MW及以下的风电机组低电压穿越试验要求，装置采用车载集装箱的结构。

可实现三相故障和两相不对称故障电压跌落的模拟。

移动式低电压穿越检测装置原理图

3、移动式低电压穿越检测装置原理

移动式低电压穿越（LVRT）测试装置，采用阻抗分压结构形式。

试验装置串联在风电机组与电网之间，通过改变阻抗分压比实现风电机组出口变压器处电压跌落，完成对风电机组低电压穿越性能的测试。

电抗器X1、X2均采用可调电抗器设计，通过改变阻抗分压比可实现上千种跌落深度组合，有效补偿系统运行方式改变给跌落精度造成的偏差。