低压穿越可控电子开关的研制与应用.pdf

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1、低压穿越可控电子开关的研制与应用刘国恩司明起胡建华(荣信电力电子股份有限公司，辽宁鞍山114051)摘要为了完成大唐通辽220kv升压变电站的低电压穿越校正系统，研制了低压穿越可控电子开关。本文对低压穿越校正系统的原理进行分析，并根据实际的低电压现象，设计低压穿越可控电子开关的控制和保护系统等，论证了采用低压穿越可控电子开关配合快速短接保护，串联限流装置，实现低压穿越功能。关键词：低压穿越；电压跌落；可控电子开关；脉冲触发装置；三相开关阀组低电压穿越是指在发电机的电站并网处发生电压跌落的时候，发电设备能继续保持并网发电，而不间断地向电网提供一定的无功功率，

2、直到支持电网恢复正常。“穿越”这个低电压时间(区域)⋯。在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。风电场低电压穿越的运行区域，如图1所示。；嗲0．『0Ub2)l二34¨’iJfs)图1风电场低电压穿越要求的规定低电压穿越基本要求：①风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20％额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力；②风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90％时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行【2J。对不同故障类型，风电场并网点任意一线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。并且要求

3、对电网故障期间没有切出电网的风电场，其有功功率在电网故障清除后应快速恢复，以至少10％额定功率／秒的功率变化率恢复至故障前的值。从而“穿越”这个低电压时间。l低电压穿越校正系统1．1原理低电压穿越校正系统的原理示意图如图2所示。1121电鼍技柬2014年第1期集电线路或负载图2低压校正系统原理示意图电力电网电压在一定的范围波动时，可通过动态无功补偿设备SVG对电网输送容性或感性无功，能有效地抑制电压波动，当电网的并网处跌落电压超过设定门槛电压继续跌落时，SVG继续出力达到极限补偿向电网提供无功功率，如果不采取措施，会使风力发设备损坏或保护，而停止发电造成脱

4、网，会给电网造成较大经济损失，因此低电压穿越校正系统就是用来解决此问题的。该装置能够在低电压时，SVG给予最大补偿电压跌落的同时，通过高速开关动作断开，快速串入限电流装置，在最短时间内快速切换特定的运行方式，提高机端电压，稳定风机或光伏电站运行。使其发电设备能够在并网处电压较低的情况下，正常运行不脱网，待电网低电压恢复正常后，可控电子开关动作闭合，使限流装置退出后，可控电子开关动作断开退出，系统能自动切换到正常运行模式，从而实现了低电压穿越功能。低电压穿越校正系统它包括无功补偿系统和耗能系统。其中耗能系统包括限流装置、可控电子开关、高速机械开关部分组成，电

5、压补偿器(SvG)高速开关控子关可电开．¨tI¨¨一．．限滚装置．旁路开*一线．母电集的工作原理是将桥式变流电路通过电抗器并联(或直接并联)在电网上，适当调节桥式变流电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接控制其交流侧电流，使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，从而实现动态无功补偿的目的。正常运行时，旁路开关导通，电流不流过固定阻抗。风电场发出的电能通过变压器输出到电网。当系统故障时，旁路开关断开，故障电流流过补偿阻抗，产生电压降落，补偿机端电压。从能量的角度来说。当电网系统发生故障时，电网传输功率的能力下降，发电机机电转换能力下降，叶片吸收的风能无法有效

6、的输送到电网，必然造成风机转动动能增加或摩擦热能增加，导致风机损坏，因此风机在系统故障，发生电压跌落时保护装置起动，风机停机脱网。1．2工作过程低电压穿越校正系统的的工作过程如下：1)系统正常运行时，高速开关闭合，旁路开关断开，接地刀闸断开，静止无功发生器SVG起到对电网无功补偿的作用。静止无功发生器SVG的控制目标主要是抑制暂态电压变化，暂态电压发生变化的可能原因包括发生故障和负荷大幅突增，特点是电压很快下降，很可能是单调下降，结果将是暂态电压失稳和引起低压释放负荷。为了维持暂态电压稳定并减少低压释放负荷，一方面要求静止无功发生器SVG能够动态补偿较大的

7、容量(包括容性和感性1，另一方面要求静止无功发生器具有较快的响应速度【21。2)当电网电压发生跌落时，可控电子开关控制系统计算所需补偿阻抗的大小，通过控制可控电子开关导通角来调节等效阻抗的大小，同时静止无功发生器SVG自动进入恒电压工作模式，通过调节限流装置电流值，调节限流装置两端的电压，直至母线电压或主变压器低压侧的电压调整在额定电压的正常范围内。3)电网系统(限流装置与主变压器低压侧之间)故障发生时，高速开关断开，可控电子开关导通，该过程在4～10ms内完成，此时电流全部流过可控电子开关。可控电子开关控制系统根据采集限流装置两端电压及电流信号，计算所需

8、补偿阻抗的大小，补偿度不超过80％时，控制可控电子开关导通角，补偿