低电压穿越详解

低电压穿越详解

前言

当电网的电源由于电压过低或者切换调配供电导致风电场不能正常工作而停机，被停止工作后的风电场相对形成一个比电网的阻抗较大的负载或电源。当电网再次可以向风电场供电时，这时电网和风电场双方之间的阻抗不再是相等的，换句话说，这时己经造成了电网和风电场之间的严重不匹配现象。这时如果想要让风电场和电网间的相位一致则必须利用风机的力量强制将风机的相角前移180度，此时导致的后果是造成风机的机械传动部分严重超载，由此经常引起的事故是导致齿轮箱的损坏或者其它导致其它机械部件的损坏.因为这个相位差可造成比发电机短路电流值的2倍还要多，如果换算成转矩，则相当于发电机正常工作转矩的4倍的峰值转矩.这样发生齿轮箱及其它机械部件的损坏就是不难理解了. 什么是低电压穿越？

低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时，电力系统故障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具有低电压穿越（Low V oltage Ride Through，LVRT）能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。

风电机组应该具有低电压穿越能力：

a）风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力；

b）风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行；

c）风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。

风电机组低电压穿越（LVRT）能力的深度对机组造价影响很大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要。对变速风电机组LVRT原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立双馈变速风电机组及LVRT功能模型。以地区电网为例,详细分析系统故障对风电机组机端电压的影响,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的LVRT能力设计。结果表明,风电机组LVRT能力的深度主要由系统接线和风电场接入方案决定。设计风电机组LVRT能力时,机组运行曲线的电压限值应根据具体接入方案进行分析计算。

风电机组低电压穿越（LVRT）能力的深度对机组造价影响很大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要。对变速风电机组LVRT原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立双馈变速风电机组及LVRT功能模型。以地区电网为例,详细分析系统故障对风电机组机端电压的影响,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的LVRT能力设计。结果表明,风电机组LVRT能力的深度主要由系统接线和风电场接入方案决定。设计风电机组LVRT能力时,机组运行曲线的电压限值应根据具体接入方案进行分析计算。

低电压穿越技术系统构成

检测平台的主设备户内安装，核心部件包括电抗器组合、断路器组合、控制系统、测量系统四部分：其中电抗器采用国际知名品牌西门子或施耐德公司设计和生产；断路器组合采用国际知名品牌西门子、施耐德或ABB公司产品。

1）低电压穿越电抗器：限流电抗器根据接入的电网情况以及测试风电机组容量整体进行考虑，能够适应各种电网情况和风电机组，限流电抗器设计为阻值可调，确保在进行测试时，对电网的影响在允许范围之内。短路电抗器阻值可调，短路电抗器和限流电抗器配合调节实现不同程度的电压跌落。电抗器及安装情况下图1所示。

图2 电抗器布置图

3）连接铜排：连接铜排分为导电铜排和接地铜排，导电铜排用来连接抗器实现各种不同组合。

4）避雷器：电抗器相与相之间、每相与地之间接有避雷器；电抗器每个连接头之间均装有避雷器，对电抗器起到了很好的保护作用。

5）供电系统以及暖通、照明设备。

6）电抗器温度监测仪：试验过程中可能会在电抗器中流过很大的短路电流，使得电抗器发热，根据需要安装电抗器温度监测仪，随时监测电抗器温度，通过设定电抗器温度保护限值，当温度过高可以将电抗器以及整个测试系统从电网中切出。

7）紧急报警系统：电抗器温度过高，紧急报警系统启动，进入相应的控制程序。

8）断路器组合：断路器组合由SF6气体绝缘开关柜组合和SF6气体绝缘户内断路器共同组成，SF6气体绝缘开关柜体积小，所有带电部分均有气体密闭，没有任何带电体裸露，每一个断路器均和三工位开关配合，安全可靠，操作简单安装方便。开关柜组合和户内断路器配合，共同实现试验设备要求功能。

9）低电压穿越就地控制系统：就地控制系统用来控制所有断路器、隔离刀闸和接地刀闸的开断，自动完成所有试验项目。

10）测量与数据处理系统：系统根据触发指令开始测量和记录试验过程中的所有测试信息，

并完成相关计算；系统能够实时显示和将测量结果并能导出为开放格式数据以用于分析计算。测试系统还包括远方监视和控制系统，在试验时远程控制完成所有试验项目，并对试验数据和结果进行处理。

低电压穿越技术主要部件技术要求

5.1 开关柜一次部分技术要求

(1) 开关柜设置母线室和断路器室的压力释放装置，当发生内部电弧故障时，释放压力，确保操作人员和开关柜安全。

(2) 气体绝缘开关柜的高压带电部分安装在密封的六氟化硫（SF6）气体中，具备足够的绝缘强度，可以有效的防止来自外界的污秽、潮气、异物及其他有害影响，以保证设备的长期稳定工作。断路器室和母线室为充气隔室，三相系统在同一个隔室内，其中充满干燥的SF6气体，相邻隔室的绝缘气体完全隔绝。隔室的充气及相应的试验工作在卖方厂内完成，现场无须充气。但考虑到海拔高程变化以及缓慢漏气造成气压下降，有可能需要在现场充气，组合开关柜面板上应有充气和测量SF6气压的两用接口，每次试验前要使用专配的压力表测量SF6气体压力，并另配专用充气储气罐，可在现场充气。

(3) 每一独立的充气隔室内均设置单独的具有温度补偿功能的气体压力检测装置，当气室内压力低于最小工作压力或高于压力上限时，压力检测装置提供相应的报警。同时应设置人工测量SF6气体压力的接口，以防误报警。

(4) 气体绝缘开关柜内安装的断路器为真空断路器。断路器上配有机械式计数器，用于合闸时计数，计数器安装在断路器面板上，断路器面板上设有机械式合分闸状态指示、弹簧储能状态指示、及手动合分闸按钮。

(5) 断路器、三工位开关/隔离开关的操作机构安装在低压室内。三工位开

关和隔离开关正常为电动操作，打开低压室门，可进行手动操作。三工位开关/隔离开关上设有机械式分合闸状态指示。

(6) 气体绝缘开关柜采用先进的插接技术，内部电场均匀，有较高的电气绝缘性能。

(7)为防止保护装置受到潮气的影响，低压室内设置由空气开关控制的AC220V 50W电加热器。

(8) 电缆引入柜内后通过内锥式电缆插头和电缆插座连接。

(9) 每台开关柜上设置接地导体，导体为铜质的，截面为30mm x 8mm，柜内设有与接地