网络特性对电压稳定性的影响

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：研究结果充分说明STATCOM是一种非常适合大型风电场并网动态无功补偿的电力电子装置。

大规模风电并网引起的电压稳定性一般属于动态范畴，风电接入的暂态稳定问题尤为重要，因此很多文献都是围绕动态电压稳定性展开的，即研究的是受扰动（风速扰动、各种短路故障）后整个系统的电压稳定性问题。

1.4.2.1 网络特性对电压稳定性的影响

1.电网的强弱对电压稳定性的影响

大型风电场接入强电网时，在发生三相短路故障后，即使没有动态无功补偿，电压也会恢复，而且在强电网中一般不会发生电压崩溃，而是易发生过电压。另外，风电场接入强电网，有利于变速风力发电机转子逆变器的迅速恢复，以便进行无功和电压的控制。当大规模风电场接入弱电网时，若发生不可控制的电压降落，由于缺乏足够的动态无功补偿，则会有电压崩溃的危险。

2.X/R的比值对电压稳定性的影响

对于X/R比值低的线路，分布式发电系统需要用有功功率来进行有效电压控制；对于X/R比值高的线路，要依靠无功功率来改善电压状况。在风力发电系统中，风能是不可预测的能源，有功功率随风速变化而不断变化。如果风电场与电网连接线路的X/R比较低，那么在风速波动较大的情况下，会使电网电压有较大幅度的波动，严重时将危及系统的电压稳定。而在X/R比值较高的线路中，可以装设无功补偿设备来抵消随风速变化的有功功率引起的电压波动。因此，选择合适的线路X/R比值有利于风电并网系统的电压稳定性。

1.4.2.2 无功功率对电压稳定性的影响

对风电场进行无功补偿可以改善风电场的并网性能、抑制系统电压波动、提高系统暂态稳定性。风力发电机组的无功功率调整能力有助于电网电压稳定和风力发电机组本身的稳定运行，但是对于机组控制性能也提出了更高的要求。除了考虑风力发电机组本身的特殊设计与容量外，也需要考虑变压器和电缆等能量传输设备的容量和风电场的控制能力。

在大量风电并网时，电网电压容易引起波动，而传统的电容组投切方式因其无功容量和电压的二次方成比例，因此在很多情况下电容组的投切不能很好地起到保持电压稳定的作用。在风电场使用基于电力电子技术的静止无功补偿设备作为主要无功调节设备是未来发展的趋势。

因此，有学者提出采用静止同步补偿器（STATCOM）应用于风电场动态无功补偿，可以达到稳态电压调整、暂态电压支撑以及改善电能质量的目的，确保风电顺利并入交流主网。研究结果充分说明STATCOM是一种非常适合大型风电场并网动态无功补偿的电力电子装置。1997年西门子公司将±8Mvar STATCOM投入丹麦Tjaereborg风电工程，器件采用IGBT，主电路采用2电平VSC电路，该装置能够实现四象限运行，可向风电场发出或吸收无功功率，优化了风力发电机的输出功率。

网络特性对电压稳定性的影响

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