变压器对风电机组低电压穿越性能的影响

大力开发可再生能源是我国能源发展战略的重要组成部分。截至2010年底，我国累计装机容量达到4473.3万千瓦，居世界第一。随着风电装机容量的迅速增加，风电在电网中所占比例越来越高，其对电网的影响范围也从局部逐渐扩大，风电并网稳定运行的问题日益突出。因风电机组不具备LVRT能力而造成风电机组大面积退出运行的事件近年来呈现规模越来越大的趋势。为此，世界各国纷纷制定了大型风电场的并网运行标准。如何保证风电机组具备LVRT能力成为研究的热点。目前，许多风电机基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）（2009AA-05Z411）向为新能源发电。组厂家都从变流器、变桨系统、主控系统等方面解决风电机组的LVRT问题，但分析发现，风电机组机侧变压器对风电机组LVRT特性的影响亦不容忽视的，并通过现场试验得到了证实。2常见的电网电压跌落类型常见的引起电网电压跌落的故障类型可分为对称故障和不对称故障两种。出现故障的原因大致可分为4种典型情况：三相短路、两相相间短路、两相对地短路以及单相短路。对于三相短路而言，电压跌落是对称的，其余故障引起的电压跌落均是不对称的。3电压跌落对并网变压器的影响为了分析电压跌落对风电机组出口变压器的影响，首先需要分析变压器的电磁特性。变压器产生主磁通的电流称为激磁电流im，im包含两个分量，磁化电流和铁耗电流iFe.用以激励铁心中的主磁通准。变压器对风电机组低电压穿越性能的影响a为变压器铁心的磁化曲线，的大小取决于准及铁心磁化曲线准=/4）。当磁路不饱和时，磁化曲线是直线，与准成正比。若铁心中主磁通的幅值准m使磁路达到饱和，则需要由相应的磁化曲线来确定。当准随时间正弦变化时，由于磁路饱和所引起的磁化曲线的非线性，将导致磁化电流成为尖顶波；磁路越饱和，磁化电流的波形畸变就越严重，如b所示。当电网发生短时间的电压跌落，在电网电压恢复时，假设恢复电压u=Usin“+如，U为恢复电压幅值，。为u的初相角。根据式1）及u的表达式，可得：6.影响。当t=n/w，6.=0时，准达到最大值，即使不考虑准。，最大磁通也会造成变压器铁心的过度饱和。由于变压器铁心磁化曲线的非线性，当准发生过饱和现象时，将使磁化电流发生畸变，即im发生畸变。变压器的T型等效电路如所示。由可见，输入电压U1与im有关，当im由于磁路饱和引起畸变时，会导致ui发生畸变，即电网电压发生畸变，畸变消失时间也与磁路退饱和的时间相关。4现场试验结果LVRT测试设备采用阻抗分压式原理，通过限流电抗器和短路电抗器的选择，产生不同类型、不同跌落深度的电压跌落。为LVRT试验的示意图，通过控制CBWT的闭合，来控制变压器与电网断开或连接。为在某风电场进行LVRT试验时，风电机组脱网的情况下，变压器与电网断开或连接时，风电机组出口变压器高压侧的试验波形。由a，c可见，当风电机组出口变压器与电网断开，电网发生三相对称短路故障或两相不对称短路故障时，在电网电压恢复后，并未发生畸变。由b可见，当风电机组出口变压器与电网连接，电网发生三相对称短路故障时，电网电压恢复后，三相电压都有明显畸变。由d可见，当风电机组出口变压器与电网连接，电网发生两相不对称短路故障时，电网电压恢复后，发生跌落的两相电压都有明显的畸变，而未发生跌落的一相电压未有明显的畸变。分析b知，在电压恢复1.2s后电压总谐波畸变率为6.4%.若要保证风电机组不脱网，风电机组需具有合适的控制策略。a，b为在风电机组并网的情况下，在电网电压恢复时，风电机组出口变压器高压侧的三相电压及有功功率的波形。由图可见，在电网电压恢复时刻，风电机组尝试恢复有功功率，但有功功率在短暂的上升后很快降低，最后导致风电机组脱网。导致脱网的原因就是没有考虑到风电机组出口变压器对风电机组的影响。①电网发生电压跌落，在电压恢复后由于风电机组出口变压器的原因，变压器高压侧的电压会发生畸变，此时，风电机组出口变压器高压侧的谐波含量也会比较高，这样会影响风电机组在电压恢复之后的正常运行；②风电机组及零部件如变流器等，在进行低电压穿越特性设计研发时，应充分考虑风电机组出口变压器对低电压穿越特性的影响；③在对风电机组进行低电压穿越性能评估时，如果选择在风电机组出口变压器的低压侧进行模拟电压跌落，则无法反应出风电机组出口变压器在电压跌落过程中对风电机组的影响，并不能正确体现整个风电机组的低电压穿越能力，因此在开展低电压穿越测试时，应将风电机组及其出口变压器看作一个整体，建议选择在风电机组出口变压器的高压侧进行低电压穿越测试。 我要打印 IE收藏 放入公文包