低電壓穿越

內(nèi)容

　　ontent">低電壓穿越網(wǎng)

　　英文:Low voltage ride through

　　縮寫(xiě): LVRT

　　低電壓穿越（LVRT），指在風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落的時(shí)候，風(fēng)機(jī)能夠保持并網(wǎng)，甚至向電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率，支持電網(wǎng)恢復(fù)，直到電網(wǎng)恢復(fù)正常，從而“穿越”這個(gè)低電壓時(shí)間(區(qū)域)。LVRT是對(duì)并網(wǎng)風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)出現(xiàn)電壓跌落時(shí)仍保持并網(wǎng)的一種特定的運(yùn)行功能要求。不同國(guó)家(和地區(qū))所提出的LVRT要求不盡相同。目前在一些風(fēng)力發(fā)電占主導(dǎo)地位的國(guó)家，如丹麥、德國(guó)等已經(jīng)相繼制定了新的電網(wǎng)運(yùn)行準(zhǔn)則，定量地給出了風(fēng)電系統(tǒng)離網(wǎng)的條件（如最低電壓跌落深度和跌落持續(xù)時(shí)間），只有當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落低于規(guī)定曲線(xiàn)以后才允許風(fēng)力發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)，當(dāng)電壓在凹陷部分時(shí)，發(fā)電機(jī)應(yīng)提供無(wú)功功率。這就要求風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有較強(qiáng)的低電壓穿越（LVRT）能力，同時(shí)能方便地為電網(wǎng)提供無(wú)功功率支持，但目前的雙饋型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是否能夠應(yīng)對(duì)自如，學(xué)術(shù)界尚有爭(zhēng)論，而永磁直接驅(qū)動(dòng)型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)已被證實(shí)在這方面擁有出色的性能。

風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越要求

　　基本要求

　　對(duì)于風(fēng)電裝機(jī)容量占其他電源總?cè)萘勘壤笥?%的?。▍^(qū)域）級(jí)電網(wǎng)，該電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)行的風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)具有低電壓穿越能力。

　　a) 風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組具有在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%額定電壓時(shí)能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行625ms的能力；

　　b) 風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行。

　　不同故障類(lèi)型的考核要求

　　對(duì)于電網(wǎng)發(fā)生不同類(lèi)型故障的情況，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越的要求如下：

　　a) 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生三相短路故障引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)各線(xiàn)電壓在圖中電壓輪廓線(xiàn)及以上的區(qū)域內(nèi)時(shí)，場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組必須保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行；風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)任意相電壓低于或部分低于圖中電壓輪廓線(xiàn)時(shí)，場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組允許從電網(wǎng)切出。

　　b) 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生兩相短路故障引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)各線(xiàn)電壓在圖中電壓輪廓線(xiàn)及以上的區(qū)域內(nèi)時(shí)，場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組必須保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行；風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)任意相電壓低于或部分低于圖中電壓輪廓線(xiàn)時(shí)，場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組允許從電網(wǎng)切出。

　　c) 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地短路故障引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)各相電壓在圖中電壓輪廓線(xiàn)及以上的區(qū)域內(nèi)時(shí)，場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組必須保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行；風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)任意相電壓低于或部分低于圖中電壓輪廓線(xiàn)時(shí)，場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組允許從電網(wǎng)切出。

　　有功恢復(fù)

　　對(duì)電網(wǎng)故障期間沒(méi)有切出電網(wǎng)的風(fēng)電場(chǎng)，其有功功率在電網(wǎng)故障切除后應(yīng)快速恢復(fù)，以至少10%額定功率/秒的功率變化率恢復(fù)至故障前的值。

　　動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐

　　對(duì)于百萬(wàn)千瓦（千萬(wàn)千瓦）風(fēng)電基地內(nèi)的風(fēng)電場(chǎng)，其場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組應(yīng)具有低電壓穿越過(guò)程中的動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力，要求如下：

　　a) 電網(wǎng)發(fā)生故障或擾動(dòng)，機(jī)組出口電壓跌落處于額定電壓的20%~90%區(qū)間時(shí)，機(jī)組需通過(guò)向電網(wǎng)注入無(wú)功電流支撐電網(wǎng)電壓，該動(dòng)態(tài)無(wú)功控制應(yīng)在電壓跌落出現(xiàn)后的30ms內(nèi)響應(yīng)，并能持續(xù)300ms的時(shí)間。

　　b) 機(jī)組注入電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功電流幅值為：K(1.0-Vt)In。 In為機(jī)組的額定電流；Vt為故障區(qū)間機(jī)組出口電壓標(biāo)幺值；Vt=V/Vn,其中V為機(jī)組出口電壓實(shí)際值，Vn為機(jī)組的額定電壓，K≥2。

機(jī)組造價(jià)影響

　　風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）能力的深度對(duì)機(jī)組造價(jià)影響很大,根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行合理的LVRT能力設(shè)計(jì)很有必要。對(duì)變速風(fēng)電機(jī)組LVRT原理 進(jìn)行了理論分析,對(duì)多種實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了比較。在電力系統(tǒng)仿真分析軟件DIgSILENT/PowerFactory中建立雙饋?zhàn)兯亠L(fēng)電機(jī)組及LVRT功能 模型。以地區(qū)電網(wǎng)為例,詳細(xì)分析系統(tǒng)故障對(duì)風(fēng)電機(jī)組機(jī)端電壓的影響,依據(jù)不同的風(fēng)電場(chǎng)接入方案計(jì)算風(fēng)電機(jī)組LVRT能力的電壓限值,對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行合理的 LVRT能力設(shè)計(jì)。結(jié)果表明,風(fēng)電機(jī)組LVRT能力的深度主要由系統(tǒng)接線(xiàn)和風(fēng)電場(chǎng)接入方案決定，設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)組LVRT能力時(shí),機(jī)組運(yùn)行曲線(xiàn)的電壓限值應(yīng)根 據(jù)具體接入方案進(jìn)行分析計(jì)算。

解決方法

　　需要改動(dòng)控制系統(tǒng)，變流器和變槳系統(tǒng)。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)將是20%電壓，625ms，接近awea(american wind energy association)[美國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)]的標(biāo)準(zhǔn)。

　　針對(duì)不同的發(fā)電機(jī)類(lèi)型有不同的實(shí)現(xiàn)方法，最早采用也是最普遍的方案是采用CROWBAR,有的已經(jīng)安裝在變頻器之中，根據(jù)不同的系統(tǒng)要求選擇低電壓穿越能力的大小，即電壓跌落深度和時(shí)間，具體要求根據(jù)電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　風(fēng)電制造商采用得較多的方法，其在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)裝有crowbar電路，為轉(zhuǎn)子側(cè)電路提供旁路，在檢測(cè)到電網(wǎng)系統(tǒng)故障出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，閉鎖雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁變流器，同時(shí)投入轉(zhuǎn)子回路的旁路（釋能電阻）保護(hù)裝置,達(dá)到限制通過(guò)勵(lì)磁變流器的電流和轉(zhuǎn)子繞組過(guò)電壓的作用，以此來(lái)維持發(fā)電機(jī)不脫網(wǎng)運(yùn)行（此時(shí)雙饋 感應(yīng)發(fā)電機(jī)按感應(yīng)電動(dòng)機(jī)方式運(yùn)行）。也就是在變流器的輸出側(cè)接一旁路CROWBAR，先經(jīng)過(guò)散熱電阻,再進(jìn)入三相整流橋,每一橋臂上為晶閘管下為一二極 管，直流輸出經(jīng)銅排短接.當(dāng)?shù)碗妷喊l(fā)生后,無(wú)功電流均有加大，有功電流有短時(shí)間的震蕩，過(guò)流在散熱電阻上以熱的形式消耗,按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，能堅(jiān)持的時(shí)間要 根據(jù)電壓跌落值來(lái)確定。當(dāng)然，在直流環(huán)節(jié)上也要有保護(hù)裝置.詳細(xì)就不討論.具體的討論再聯(lián)系。FRT的實(shí)物與圖片可供大家參考。但是大家所提到的FRT只是老式的,新式是在直流環(huán)節(jié)有保護(hù)裝置，但輸出側(cè)仍是無(wú)源CROWBAR。

　　CROWBAR觸發(fā)以后，按照感應(yīng)電動(dòng)機(jī)來(lái)運(yùn)行，這個(gè)只能保證發(fā)電機(jī)不脫網(wǎng)，而不能向電網(wǎng)提供無(wú)功，支撐電網(wǎng)電壓?，F(xiàn)在LVRT能提供電網(wǎng)支撐的風(fēng)機(jī)很少，這個(gè)是LVRT最高的level。德國(guó)已經(jīng)制定標(biāo)準(zhǔn)了。最后還是得增加轉(zhuǎn)子變頻器的過(guò)流能力。

　　另外，控制系統(tǒng)要嵌入動(dòng)態(tài)電壓暫降補(bǔ)償器，當(dāng)有暫降時(shí)瞬時(shí)將電壓補(bǔ)償上去，先保住控制系統(tǒng)不跳。ABB號(hào)稱(chēng)采用了一種ACtive CROWBAR來(lái)實(shí)現(xiàn)低壓穿越功能。