风力发电机组低电压穿越能力分析

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1、^t^^^^^^^^42I东北电力技术2009年第6期，一其它‘一一，¨v¨vV¨v¨，风力发电机组低电压穿越能力分析AnalysisonLowVoltageRide—throughforWindTurbineGeneratingUnits孙强，苗继春(中国大唐集团新能源有限责任公司，内蒙古赤峰024000)摘要：介绍低电压穿越的概念及重要性。通过对风力发电机组在电网电压出现瞬时跌落时出现大面积切机的事故分析、V52与V80风机的对比，说明风力发电机组及风电厂具备低电压穿越能力的必要性。关键词：风力发电机组；低电压穿

2、越；AGO模块[中图分类号]TM315；TFM614[文献标识码]B[文章编号]1004—7913(2009)06—0042—02“十五”至“十一五”期间，中国的并网风2风电厂电压波动导致切机事故分析电得到迅速发展。2006年累计装机容量已达到260万kW，成为继欧洲，美国和印度之后发展风力发大唐赤峰风电公司东山风电场目前装有Vestas电的主要市场之一。截至2008年8月，中国风电V52—850kW变速风力发电机组58台，VestasV80装机总量已经达到700万kW，占全国发电总装机—2MW变速风力发电机组100

3、台，总装机容量达容量近1％。由于风电资源的地域性特点，局部地到250MW。2008年12月27日09：55：23，风电区的风电装机容量可能达到电网总装机容量的厂对未投运的3号主变进行充电，导致厂区内产生2％。瞬时电压波动，故障录波器启动，三相电压波形记录及故障电压有效值如图1及表1所示。1低压穿越LVRT由图1及表1可知，从第3个周波开始电网电低电压穿越LVRT(LowVoltageRideThrough)压出现突降，压降超过15％，波动持续时间为就是当电网故障或扰动引起的风电场并网点的电压1715ms，由此造成正在

4、运行中的58台V52风机跌落时，在一定电压跌落范围内，风电机组能够不全部切出，而投运的45台V80风机却能保持正常间断并网运行。运行。事后对故障时发生的现象及两种风力发电机通常情况下电网发生电压突降时机端电压难以的结构特点进行分析。建立，若风电机组继续挂网运行，将会影响到电网V52风机切出所报故障为：Extr．Lowvoltage电压无法恢复。因此，这种情况一般切除风电机组。随着风力发电机组装机容量占电网总装机容量的百分比日益增大，其切机情况对电网的安全运行2鑫造成的影响也就日益严重。国外的经验表明当这个数值达到3％

5、～5％时，高风速期间如果出现大面积切机将对电网产生毁灭性的打击。因此风力发电机组的低电压穿越能力(LVRT)也就显示出其重8轰镰要性。由电网电压跌落造成的风机大面积切机不但会对电网造成严重影响，还会对风电机组本身造成很?豢篱大危害。在这个过程中风电机组会出现机械输入和电气输出功率不平衡，暂态过程导致发电机中出现过流，可能造成电气器件损坏。同时由不平衡带来图1故障录波器截图的附加转矩、应力还有可能损坏机械部件。2009年第6期东北电力技术43表1故障录波器故障电压有效值V启动前两周波、故障后高速周波的有效值(5OHz)

6、l2345678910A62．O161．2757．9757．5958．O158．O058_O258．O557．9158．08B61．1257．9253．7653．6754．3454．4754．5954．6454．6954．75C59．9556．7554．O054．0354．3454．3854．4554．5254．6554．64L_：——V，故障表示当风机有一相电压压降达图3)。到额定电压的15％以上并延续400ms以上时，风该模块包括电阻和功率电子开关(IGBT)，每机发出报警信号，并启动紧急刹车使风机切出。实个IG

7、BT都有自己的电阻，IGBT可以开／关通过断际上在电网产生波动的瞬间，电压产生突降造成风路器电阻的电流。当IGBT导通时，直流连线通过力发电机组输出功率瞬间下降，而风力发电机组从电阻放电，使直流连线上的电压低于报警值，避免风中吸收到的机械功率并未下降，输入与输出功率切机。V80风力发电机组可以在短时间内通过不平衡，发电机的电磁能量将消耗在发电机转子侧AGO2模块将多余的机械输入功率释放掉，达到输直流连线上，直流电压过高，造成切机。图2为变入输出功率平衡，实现低电压穿越。正是该模块的速机组电压突降的暂态过程。存在使得V

8、80风机能够在电网出现短时间电压跌落时能够继续并网运行，确保风电厂的运行稳定。奏穗i==二=二．1-=3事故造成的损失窖吉：翔；==，、／、＼八，^、：／、一．．．大唐赤峰风电公司所属风厂多处海拔20o0m以上的北方地区，常年处于低温大风天气，气候环—：；：一境恶劣，线路中相间短路和小电流接地故障时有发生。2008年东山风厂就发生了类似故障11