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)。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。
低電壓穿越具備能力
風(fēng)電機(jī)組應(yīng)該具有低電壓穿越能力
a)風(fēng)電場(chǎng)必須具有在電壓跌至20%額定電壓時(shí)能夠維持并網(wǎng)運(yùn)行620ms的低電壓穿越能力;
b)風(fēng)電場(chǎng)電壓在發(fā)生跌落后3s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí),風(fēng)電場(chǎng)必須保持并網(wǎng)運(yùn)行;
c)風(fēng)電場(chǎng)升壓變高壓側(cè)電壓不低于額定電壓的90%時(shí),風(fēng)電場(chǎng)必須不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。
低電壓穿越對(duì)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:需要改動(dòng)控制系統(tǒng),變流器和變槳系統(tǒng)。中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)將是20%電壓,625ms,接近awea的標(biāo)準(zhǔn)。
針對(duì)不同的發(fā)電機(jī)類型有不同的實(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CRAWBAR,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CRAWBAR。
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)稱采用了一種ACtive CROWBAR來(lái)實(shí)現(xiàn)低壓穿越功能。
低電壓穿越技術(shù)實(shí)現(xiàn)
目前的低電壓穿越技術(shù)一般有三種方案:一種是采用了轉(zhuǎn)子短路保護(hù)技術(shù),二種是引入新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),三是采用合理的勵(lì)磁控制算法。本周我主要看了前兩種,以下分別介紹。
1、轉(zhuǎn)子短路保護(hù)技術(shù)(crowbar電路)
這是目前一些風(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)。
目前比較典型的crowbar電路有如下幾種:
(1)混合橋型crowbar電路,如圖1所示,每個(gè)橋臂有控制器件和二極管串聯(lián)而成。
(2)IGBT型crowbar電路,如圖2所示,每個(gè)橋臂由兩個(gè)二極管串聯(lián),直流側(cè)串入一個(gè)IGBT器件和一個(gè)吸收電阻。
(3)帶有旁路電阻的crowbar電路,出現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落時(shí),通過(guò)功率開關(guān)器件將旁路電阻連接到轉(zhuǎn)子回路中,這就為電網(wǎng)故障期間所產(chǎn)生的大電流提供了一個(gè)旁路,從而達(dá)到限制大電流,保護(hù)勵(lì)磁變流器的作用。
2、引入新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
在雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)定子側(cè)與電網(wǎng)間串聯(lián)反并可控硅電路。在正常運(yùn)行時(shí),這些可控硅全部導(dǎo)通,在電網(wǎng)電壓跌落與恢復(fù)期間,轉(zhuǎn)子側(cè)可能出現(xiàn)的最大電流隨電壓跌落的幅度的增大而增大,為了承受電網(wǎng)故障電壓大跌落所引起的的轉(zhuǎn)子側(cè)大電流沖擊,轉(zhuǎn)子側(cè)勵(lì)磁變流器選用電流等級(jí)較高的大功率IGBT器件,這樣來(lái)保證變流器在電網(wǎng)故障時(shí)不與轉(zhuǎn)子繞組斷開時(shí)的安全。電網(wǎng)電壓跌落再恢復(fù)時(shí),轉(zhuǎn)子側(cè)最大電流可能會(huì)達(dá)到電壓跌落前的幾倍。因此,當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落嚴(yán)重時(shí),為了避免電壓回升時(shí)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)子側(cè)所產(chǎn)生的大電流,在電壓回升以前,將雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)通過(guò)反并可控硅電路與電網(wǎng)脫網(wǎng)。脫網(wǎng)以后,轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變流器重新勵(lì)磁雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī),電壓一旦回升到允許的范圍之內(nèi),雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)便能迅速地與電網(wǎng)達(dá)到同步。再通過(guò)開通反并可控硅電路使定子與電網(wǎng)連接。這樣可以減小對(duì)IGBT耐壓、耐流的要求。對(duì)于短時(shí)間內(nèi)能夠接受大電流的IGBT模塊,可以減少雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的脫網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間。轉(zhuǎn)子側(cè)大功率饋入直流側(cè)會(huì)導(dǎo)致直流側(cè)電容電壓的升高,而直流側(cè)的耐壓等級(jí)依賴于直流側(cè)電容的大小,因此直流側(cè)設(shè)計(jì)crowbar電路,在直流側(cè)安裝電阻來(lái)作吸收電路,將直流側(cè)電壓限制在允許范圍內(nèi)。
這種方式的不足之處是:該方案需要增加系統(tǒng)的成本和控制的復(fù)雜性。考慮到定子故障電流中的直流分量,需要可控硅器件能通過(guò)門極關(guān)斷,這要求很大的門極負(fù)驅(qū)動(dòng)電流,驅(qū)動(dòng)電路太復(fù)雜。這里的可控硅串聯(lián)電路如果采用穿透型IGBT的話,IGBT必須串聯(lián)二極管。而采用非穿透型IGBT的話,通態(tài)損耗會(huì)很大。理論上,如果利用接觸器來(lái)代替可控硅開關(guān)的話,雖通態(tài)時(shí)無(wú)損耗,但斷開動(dòng)作時(shí)間太長(zhǎng)。而且由于該方案在輸電系統(tǒng)故障時(shí)發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)運(yùn)行,因此對(duì)電網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行起不到積極的支持作用。
低電壓穿越存在難點(diǎn)
1)確保故障期間轉(zhuǎn)子側(cè)沖擊電流與直流母線過(guò)電壓都在系統(tǒng)可承受范圍之內(nèi);
2)所采取的對(duì)策應(yīng)具備各種故障類型下的有效性;
3)控制策略須滿足對(duì)不同機(jī)組、不同參數(shù)的適應(yīng)性;
4)工程應(yīng)用中須在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的前提下盡量少地增加成本
低電壓穿越規(guī)模化工況低電壓穿越
金風(fēng)科技于10月下旬率先在國(guó)內(nèi)通過(guò)規(guī)?;r條件下的低電壓穿越測(cè)試。此舉印證了直驅(qū)永磁的天然并網(wǎng)優(yōu)勢(shì),將有力推動(dòng)金風(fēng)科技全面打造“電網(wǎng)友好型”產(chǎn)品,進(jìn)一步為客戶發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造價(jià)值。本次測(cè)試地點(diǎn)位于甘肅瓜州自主化示范風(fēng)電場(chǎng),項(xiàng)目裝機(jī)總?cè)萘繛?0萬(wàn)千瓦,全部采用了金風(fēng)科技1.5MW直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。測(cè)試之前,金風(fēng)科技在一天之內(nèi)即完成對(duì)全部參測(cè)22臺(tái)機(jī)組的低電壓穿越升級(jí)改造。10月22日,在西北電網(wǎng)甘肅瓜州東大橋變電站330kV人工單相短路試驗(yàn)條件下,有19臺(tái)機(jī)組在大風(fēng)滿發(fā)工況下成功實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱低電壓穿越,一次性通過(guò)比例高達(dá)86.4%。電網(wǎng)和投資商對(duì)此次測(cè)試結(jié)果表示了一致認(rèn)可。
低電壓穿越是當(dāng)電網(wǎng)故障或擾動(dòng)引起風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí),在一定電壓跌落的范圍內(nèi),風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠不間斷并網(wǎng),從而維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在此之前,金風(fēng)科技已于2010年6月在德國(guó)通過(guò)由Windtest驗(yàn)證的低電壓穿越測(cè)試,并于2010年8月在國(guó)內(nèi)通過(guò)由中國(guó)電力科學(xué)研究院驗(yàn)證的低電壓穿越測(cè)試。
本次測(cè)試則是國(guó)內(nèi)首次由數(shù)十臺(tái)機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行條件下進(jìn)行的工況測(cè)試,因此測(cè)試數(shù)據(jù)也更加具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和普遍說(shuō)服力。
低電壓穿越 - 相關(guān)信息
新的電網(wǎng)規(guī)則要求在電網(wǎng)電壓跌落時(shí),風(fēng)力發(fā)電機(jī)能像傳統(tǒng)的火電、水電發(fā)電機(jī)一樣不脫網(wǎng)運(yùn)行,并且向電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率,支持電網(wǎng)恢復(fù),直到電網(wǎng)電壓恢復(fù),從而“穿越”這個(gè)低電壓時(shí)期(區(qū)域),這就是低電壓穿越(LVRT)。
雙饋風(fēng)電機(jī)組低壓穿越技術(shù)的原。理:在外部系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí),雙饋電機(jī)定子電流增加,定子電壓和磁通突降,在轉(zhuǎn)子側(cè)感應(yīng)出較大的電流。轉(zhuǎn)子側(cè)變流器直接串連在轉(zhuǎn)子回路上,為了保護(hù)變流器不受損失,雙饋風(fēng)電機(jī)組在轉(zhuǎn)子側(cè)都裝有轉(zhuǎn)子短路器。當(dāng)轉(zhuǎn)子側(cè)電流超過(guò)設(shè)定值一定時(shí)間時(shí),轉(zhuǎn)子短路器被激活,轉(zhuǎn)子側(cè)變流器退出運(yùn)行,電網(wǎng)側(cè)變流器及定子側(cè)仍與電網(wǎng)相連。一般轉(zhuǎn)子各相都串連一個(gè)可關(guān)斷晶閘管和一個(gè)電阻器,并且與轉(zhuǎn)子側(cè)變流器并聯(lián)。電阻器阻抗值不能太大,以防止轉(zhuǎn)子側(cè)變流器過(guò)電壓,但也不能過(guò)小,否則難以達(dá)到限制電流的目的,具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)具體情況而定。外部系統(tǒng)故障清除后,轉(zhuǎn)子短路器晶閘管關(guān)斷,轉(zhuǎn)子側(cè)變流器重新投入運(yùn)行。在定子電壓和磁通跌落的同時(shí),雙饋電機(jī)的輸出功率和電磁轉(zhuǎn)矩下降,如果此時(shí)風(fēng)機(jī)機(jī)械功率保持不變則電磁轉(zhuǎn)矩的減小必定導(dǎo)致轉(zhuǎn)子加速,所以在外部系統(tǒng)故障導(dǎo)致的低電壓持續(xù)存在時(shí),風(fēng)電機(jī)組輸出功率和電磁轉(zhuǎn)矩下降,保護(hù)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的轉(zhuǎn)子短路器投入的同時(shí)需要調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)槳距角,減少風(fēng)機(jī)捕獲的風(fēng)能及風(fēng)機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組在外部系統(tǒng)故障時(shí)的LVRT功能。目前,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家,如丹麥、德國(guó)、美國(guó)已經(jīng)相繼定量的給出了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越的標(biāo)準(zhǔn)。
信息來(lái)源:拓普儀器儀表網(wǎng) 信息整理:m.kk-medicalproducts.com
設(shè)為首頁(yè) | 加入收藏 | 聯(lián)系我們 版權(quán)歸本單位所有 Copyright © 2010-2025
蘇ICP備10068214號(hào)-1 蘇公網(wǎng)安備32102302010605號(hào) 技術(shù)支持:平邑在線