低電壓穿越

內(nèi)容

　　ontent">低電壓穿越網(wǎng)

　　英文:Low voltage ride through

　　縮寫: LVRT

　　低電壓穿越（LVRT），指在風力發(fā)電機并網(wǎng)點電壓跌落的時候，風機能夠保持并網(wǎng)，甚至向電網(wǎng)提供一定的無功功率，支持電網(wǎng)恢復，直到電網(wǎng)恢復正常，從而“穿越”這個低電壓時間(區(qū)域)。LVRT是對并網(wǎng)風機在電網(wǎng)出現(xiàn)電壓跌落時仍保持并網(wǎng)的一種特定的運行功能要求。不同國家(和地區(qū))所提出的LVRT要求不盡相同。目前在一些風力發(fā)電占主導地位的國家，如丹麥、德國等已經(jīng)相繼制定了新的電網(wǎng)運行準則，定量地給出了風電系統(tǒng)離網(wǎng)的條件（如最低電壓跌落深度和跌落持續(xù)時間），只有當電網(wǎng)電壓跌落低于規(guī)定曲線以后才允許風力發(fā)電機脫網(wǎng)，當電壓在凹陷部分時，發(fā)電機應提供無功功率。這就要求風力發(fā)電系統(tǒng)具有較強的低電壓穿越（LVRT）能力，同時能方便地為電網(wǎng)提供無功功率支持，但目前的雙饋型風力發(fā)電技術是否能夠應對自如，學術界尚有爭論，而永磁直接驅動型變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)已被證實在這方面擁有出色的性能。

風電場低電壓穿越要求

　　基本要求

　　對于風電裝機容量占其他電源總容量比例大于5%的省（區(qū)域）級電網(wǎng)，該電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)運行的風電場應具有低電壓穿越能力。

　　a) 風電場內(nèi)的風電機組具有在并網(wǎng)點電壓跌至20%額定電壓時能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行625ms的能力；

　　b) 風電場并網(wǎng)點電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復到額定電壓的90%時，風電場內(nèi)的風電機組能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行。

　　不同故障類型的考核要求

　　對于電網(wǎng)發(fā)生不同類型故障的情況，對風電場低電壓穿越的要求如下：

　　a) 當電網(wǎng)發(fā)生三相短路故障引起并網(wǎng)點電壓跌落時，風電場并網(wǎng)點各線電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區(qū)域內(nèi)時，場內(nèi)風電機組必須保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行；風電場并網(wǎng)點任意相電壓低于或部分低于圖中電壓輪廓線時，場內(nèi)風電機組允許從電網(wǎng)切出。

　　b) 當電網(wǎng)發(fā)生兩相短路故障引起并網(wǎng)點電壓跌落時，風電場并網(wǎng)點各線電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區(qū)域內(nèi)時，場內(nèi)風電機組必須保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行；風電場并網(wǎng)點任意相電壓低于或部分低于圖中電壓輪廓線時，場內(nèi)風電機組允許從電網(wǎng)切出。

　　c) 當電網(wǎng)發(fā)生單相接地短路故障引起并網(wǎng)點電壓跌落時，風電場并網(wǎng)點各相電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區(qū)域內(nèi)時，場內(nèi)風電機組必須保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行；風電場并網(wǎng)點任意相電壓低于或部分低于圖中電壓輪廓線時，場內(nèi)風電機組允許從電網(wǎng)切出。

　　有功恢復

　　對電網(wǎng)故障期間沒有切出電網(wǎng)的風電場，其有功功率在電網(wǎng)故障切除后應快速恢復，以至少10%額定功率/秒的功率變化率恢復至故障前的值。

　　動態(tài)無功支撐

　　對于百萬千瓦（千萬千瓦）風電基地內(nèi)的風電場，其場內(nèi)風電機組應具有低電壓穿越過程中的動態(tài)無功支撐能力，要求如下：

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

　　b) 機組注入電網(wǎng)的動態(tài)無功電流幅值為：K(1.0-Vt)In。 In為機組的額定電流；Vt為故障區(qū)間機組出口電壓標幺值；Vt=V/Vn,其中V為機組出口電壓實際值，Vn為機組的額定電壓，K≥2。

機組造價影響

　　風電機組低電壓穿越（LVRT）能力的深度對機組造價影響很大,根據(jù)實際系統(tǒng)對風電機組進行合理的LVRT能力設計很有必要。對變速風電機組LVRT原理 進行了理論分析,對多種實現(xiàn)方案進行了比較。在電力系統(tǒng)仿真分析軟件DIgSILENT/PowerFactory中建立雙饋變速風電機組及LVRT功能 模型。以地區(qū)電網(wǎng)為例,詳細分析系統(tǒng)故障對風電機組機端電壓的影響,依據(jù)不同的風電場接入方案計算風電機組LVRT能力的電壓限值,對風電機組進行合理的 LVRT能力設計。結果表明,風電機組LVRT能力的深度主要由系統(tǒng)接線和風電場接入方案決定，設計風電機組LVRT能力時,機組運行曲線的電壓限值應根 據(jù)具體接入方案進行分析計算。

解決方法

　　需要改動控制系統(tǒng)，變流器和變槳系統(tǒng)。我國的標準將是20%電壓，625ms，接近awea(american wind energy association)[美國風能協(xié)會]的標準。

　　針對不同的發(fā)電機類型有不同的實現(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間，具體要求根據(jù)電網(wǎng)標準要求。

　　風電制造商采用得較多的方法，其在發(fā)電機轉子側裝有crowbar電路，為轉子側電路提供旁路，在檢測到電網(wǎng)系統(tǒng)故障出現(xiàn)電壓跌落時，閉鎖雙饋感應發(fā)電機 勵磁變流器，同時投入轉子回路的旁路（釋能電阻）保護裝置,達到限制通過勵磁變流器的電流和轉子繞組過電壓的作用，以此來維持發(fā)電機不脫網(wǎng)運行（此時雙饋 感應發(fā)電機按感應電動機方式運行）。也就是在變流器的輸出側接一旁路CROWBAR，先經(jīng)過散熱電阻,再進入三相整流橋,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?shù)碗妷喊l(fā)生后,無功電流均有加大，有功電流有短時間的震蕩，過流在散熱電阻上以熱的形式消耗,按照不同的標準，能堅持的時間要 根據(jù)電壓跌落值來確定。當然，在直流環(huán)節(jié)上也要有保護裝置.詳細就不討論.具體的討論再聯(lián)系。FRT的實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)有保護裝置，但輸出側仍是無源CROWBAR。

　　CROWBAR觸發(fā)以后，按照感應電動機來運行，這個只能保證發(fā)電機不脫網(wǎng)，而不能向電網(wǎng)提供無功，支撐電網(wǎng)電壓?，F(xiàn)在LVRT能提供電網(wǎng)支撐的風機很少，這個是LVRT最高的level。德國已經(jīng)制定標準了。最后還是得增加轉子變頻器的過流能力。

　　另外，控制系統(tǒng)要嵌入動態(tài)電壓暫降補償器，當有暫降時瞬時將電壓補償上去，先保住控制系統(tǒng)不跳。ABB號稱采用了一種ACtive CROWBAR來實現(xiàn)低壓穿越功能。