海上风电场受电启动谐振过电压的应对

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摘要：摘要：海上风电场受电启动时常收到谐振过电压的困扰，本文依据实例，为规避谐振过电压，各种措施一一探索，为各海上风电场运维单位提供参考。 1 引言 海上风电是国家大力发展的新型能源，但发展海上风电场会碰到各种各样的困难。由于海底电缆电容的影响，海上风电场受

　　摘要：海上风电场受电启动时常收到谐振过电压的困扰，本文依据实例，为规避谐振过电压，各种措施一一探索，为各海上风电场运维单位提供参考。

　　1 引言

　　海上风电是国家大力发展的新型能源，但发展海上风电场会碰到各种各样的困难。由于海底电缆电容的影响，海上风电场受电启动时发生谐振将大概率发生。如何避免产生谐振过电压就变得非常必要。我们需要实现不产生谐振过电压目标，以降低对设备的损伤，进而提高发电的利用小时数。

　　2 简述

　　某海上风电场海缆Ⅰ线(220kV)及#1变压器已正常运行，海缆Ⅱ线停运。其中Ⅰ、Ⅱ线距离和各参数相同，#5主变为临时主变，海上风机组(35kV)停运;所有SVG 停运、#1高站变运行。在计量站侧合闸新海缆III 线后约100ms，系统电压、电流出现持续约14 秒的振荡现象，220kV 系统相电压峰值最大升高至1.68p.u.(线电压基值取252kV)，随后系统恢复稳态。

　　2.1 原因

　　从录波器图形查看，系统振荡时，电压中存在大量2次谐波，最大与基波电压相当。合线路的电源侧串联两台变压器，且均轻载运行，该条件下系统电压扰动使变压器进入饱和段，激发涌流;另外系统与两回线路的串联回路在2次谐波频率附近形成谐振，涌流2倍频分量激发系统谐振，随着2倍频分量衰减，谐振消失。

　　3.对策

　　3.1 分析

　　由于电气回路上存在电容和电感，就存在某个频率下发生谐振的可能性。对于电网和风电场而言，串联谐振影响严重。由于合变压器时产生的励磁涌流中含有大量的二次谐波，所以我们应该着重研究风电场在基波、二次谐波的谐振情况。根据电气回路谐振的原理，我们知道电气设备参数是固定的，只能改变电气回路的运行方式进而改变电气回路结构造来避免谐振，方法就三个方向。一是改变电网侧的运行方式;二是改变风电场的运行方式。三是，无功补偿器SVG的投入方式。改变电网侧的运行方式具体一点，就是加大电网侧容量以及电网侧多带用电负荷，即增加附近变电所运行主变台数和增加变电所纯电阻负荷，其中纯电阻负荷有利于过电压的衰减。改变风电场的运行方式就是海缆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的组合运行方式的改变。考虑到风电场的独特性，只能是海缆两回海缆或三回海缆运行(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅰ、Ⅲ或Ⅱ、Ⅲ)。SVG以容量多少的方式投入。依据公式

　　，由于海底电缆的电容效应，海缆末端电压抬升比较大，进而导致海生站主变合闸时的励磁涌流进一步恶化。投入SVG，发出感性无功抵消海底电缆的容性无功，抑制海缆末端电压抬升。所以投入SVG有两个作用，既能改变电气回路结构又能抑制海缆末端电压抬升。

　　3.2 仿真

　　将各设备参数输入仿真机中进行计算仿真，将计算结果统计如下：

　　3.3 选定对策

　　选择方案的就两个标准：1、谐振点远离100Hz;2、过电压衰减得快。从表格我们知道最佳方案：电网侧的变电所里三台主变同时运行，并带负荷，且投SVG。但是变电所里三台主变运行不经济且困难，所以选择其次：电网侧的变电所里两台主变同时运行，并带负荷，且投SVG。

　　4 实施

　　附近變电所两台主变并列运行且带负荷约 70～80MVA，计量站#5 主变档位调整至 14 档，110kV 侧线电 压为 116.06kV，220kV 侧线电压为 217.58kV。#1 SVG、#3 SVG 设置为无功控制模式，各自吸收 3MVar(感性)无功功率，海缆Ⅰ、Ⅱ线只投一条，此时合III线，再冲击3号主变。结果从录波器上查看图形，220kVⅡ段母线三相相电压峰值分别为223.885kV、221.910kV、219.702kV，过电压倍数(以Um252kV为基数)分别为1.088倍、1.079倍、1.077倍。过电压幅值以及二次分量已大大减小，持续600ms就消失了。且设备运行正常，新海缆III线和3号主变成功的完成了受电。

　　5总结

　　(1)影响系统振荡的主要因素为临时接入方式形成弱系统，通过优化电网侧

　　运行方式、海上风电场运行方式可降低系统振荡风险。

　　(2)计量站 SVG的投运可进一步降低系统振荡风险。

　　(3)电网带负载，尤其是纯电阻负荷，有利于过电压衰减，有利于降低系统振荡风险。

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