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                新风光SVG无功动态补偿设备在光伏发电项目中的应用

                发布时间:2020-04-14 作者:新风光

                1项目概述

                山西省太古县风光发←电有限公司20MW农光互补发电项目位于山西省晋中市太谷县水秀乡东怀远村,项目总装机容量20MW,已于2015年底并网发电。


                1591240775(1).jpg 
                图1光伏现场

                本项目总占地面积700余亩,本着以经◥济效益为中心,以技术创新为突破口的原则,按生态⊙农业模式的要求,科学、合理地选择种▆植品种、规模及生态链,组织生产,提高农产品的附加值。

                项目建成投产后,年均发╱电量约为2700万度,25年发电总量约为67500万度,共可节约标准煤约24.3万吨,减排二氧化氮〗约67.3万吨,二氧化△硫约2.0万吨,氮氧化物约1.0万吨,碳粉尘◥排放量约18.4万吨。

                本项目的建成投产可在一定程度〒上调整当地电力产业结构,解决当地政府的节能减排任务;光伏农业大棚可为当地提供无公害、绿色优质保健农产品,丰富城镇居民的餐桌,提高人〓们的生活质量,同时该项目可作为产学研基地及︼现代科技农业产业示范基地,促进该区域经济的@ 可持续发展。

                为了提高№电网电压的稳定性,降低大型光伏电站对电力系统的冲击,要求大型光伏电站必须具备一定的低电压穿越能力。如果单纯依靠光伏变流器本身的功能,大型光伏电站的低电压穿越能力较弱,根据《光伏电站接入电网技术规定》Q/GDW 617-2011要求“大中型光伏电站应♀配置无功电压控制系统,具备无◆功功率及电压控制能力。根据电力调度√部门指令,光伏电站自动调节器发出(或吸收)无功功率,控制光伏电站并网点◆电压在正常运行范围内,其调节速度和控制精度应能满足电力系统电压调节的要求。低电压穿越过程中光伏电站宜提供动态无功支持。”《GB/T29321-2012光伏发电站无功补偿技术规范》中5.2条款要求,“光伏电站无功补偿装置应能够∴跟踪光伏电站处理的波◢动及系统电压控制要求,并快︻速响应。动态无功响应时间应不大于30ms。”该光伏电站业主通过招标方¤式,选择了新风光生产的FGSVG-3.0/35T-O型高压动态无功补偿和谐波治理装置,配置在光伏发电现场,用于电网无功补偿和谐波治理,设备╳一次成功投运,达到了预期目的。
                2 FGSVG系列产品特〇点:

                FGSVG系列产品采用现卐代电力电子、自动化、微电子ξ及网络通讯等技术,采用先进的瞬时无功功率理论和给予同步坐▲标变换的功率解耦算法,以设定的无功性质及大小、功率因数、电网电压为控制目标运行,动态的跟踪电网电能质量变化调节无功输出,并能实现曲线设定运行,提升电※网质量。
                  易操作、高性能、高可靠性的FGSVG系列产品为满足用户对提高输配电网络的功率因▃数、治理谐波、补偿负序电流的迫切▃需要,做出相应设计,具有以下特点:
                (1)模块化设计,安装、调试、设定方便。
                (2)动态↓响应速度快,响应时间≤5ms。
                (3)在补偿容量足够的前提下,输出电流谐∏波(THD)≤3%.
                (4)多种运行模式极大的满足用户需求,运行模▲式有:恒装⊙置无功功率模式、恒考核点无功功率々模式、恒考核点功率因数模式、恒考核点电压模々式、恒考核点无功功率模Ψ式2,目标值可实时更改。
                (5)实时跟踪负荷变化,动态连续平滑补偿无功功率,提高系统的功率〖因数,实时治↘理谐波,补偿负序电流,提高电网供电质量。
                (6)抑制←电压闪变,改善电压质量,稳定系统电压。
                (7)FGSVG电路参数精心设计,发热量小,效率高,运行成本☉低。
                (8)设备结构紧凑,占地面∑积小。
                (9)主电路采用IGBT组成的H桥功『率单元串联结构,每组由多个相同的功率单】元组成,整机输「出由PWM波形叠加而◥成的阶梯波,逼近正弦,经输出电抗器◇滤波后正弦度好。
                (10)FGSVG采用冗余性设计和模块化设计,满足系统高可靠性的要求。
                (11)功率电路模块化设计,维护简单,互换性好。
                (12)保护功能齐全,具有过压、欠压、过流、光纤通○讯故障、单元过热、不←均压等保护,并能实现故障瞬间的波形录制,便︼于确定故障点,易维护,运行可靠性↓高。
                (13)人机界面友好显示,对外通讯提供了RS485、以太网等接口,采用标准MODBUS通讯协议。除具有⌒实时数字量及模拟量的显示、运行历史事件记录、历史曲线记录↑查询、单元状态监〓控、系统信〗息查询、历史故障查询等功能外,还具ζ有送电后系统自检、一键开停∩机、分时控制、示波器(AD通道强制录波)、故障瞬间电压/电流波形记录等特色功能。
                (14)FGSVG设计包含与FC配合使用的接口,实◤现定补和动补的有效结合,为用户提供更∞经济、更灵活的方案。
                (15)投切时无暂态◢冲击,无合闸涌◢流,无电弧重燃,无需放电即可再投。
                (16)与系统连接时,不需要考虑交流系☆统相序,连接方便。
                (17)可并☆联安装,极易扩展容量。并机运行↑使用光纤通讯,通■讯速度快,能够完好的满足实时补』偿的要求。


                 
                图2现场整体外观图

                3现场接ζ线方式

                现场采用降压式接∞入方式,10kVSVG通过变压器接入35kV电网,考核点在35kV侧,SVG通过并网变压器接入电网,变压器接入点与考核点相同。如图3所示。PT信号连接到PT1,并且二次接线ㄨ端子PTA1与接入点※电网一次端  子A必须是同一≡相;PTB1与接入点→电网一次端子B必须是同一相,PTC1与接入点→电网一次端子C必须是同一相。PT1用于SVG计算并网♀同步信号,还用于计算考核点处的无功。



                图3 SVG现场接线图⌒

                4现场调试
                现场安装完成后可进行调试。现场调试包括模拟调试与并网调∏试两部分。
                4.1模拟调试

                主要是与现场高压开关♂柜的连锁调试、现场与后台∏的通讯对接及与变压器的保护对接及与户外隔离刀闸的对接等。

                与Ψ高压开关柜的连锁包括高压合闸允许信号、高Ψ压就绪信号及SVG故障连跳高压信号。合闸允许及连跳高压都是SVG给现场高压开关柜的信号,而高压→就绪信号则是现

                高压开关柜给SVG的信号,可将SVG与现场高压开关柜对接后进行调㊣ 试,直到信号都↙正常。

                现场与后台的通讯调试主要↙是SVG与后台的信号与操作命令的传输。包括SVG传给后台的遥信、遥测信号以及后台控制SVG的遥调、遥控指令。可通过人机界面的“信息查询”/“遥信遥测”界面模拟生成数据,每个地址里生成★不同的数据,在界面上观测看到的数据是否与生成的一致进行∑对比调试。如图4所示。

                 

                 
                图4通讯@点表图

                变压器的保护调试包括△变压器的超温、超压、油压低报警及瓦斯高报警等,可对照变压器的图纸一「一对接进行模拟调试。
                户外隔离刀闸的调」试包括主刀、地刀的合分,是否到位,是否分合灵便,主刀与地刀在人机界面上的显示状态与实际是否相々符,等等,都要进行相〓应的调试。
                以上调试正常后,还要模㊣ 拟运行一下,看风机的运转方向◣是否与风机所表示的方向一致,以免运行时风机反转造成单元或整机过热保护而跳闸。
                4.2并网调试
                并网调试必须在模拟调试都正常的情况下进行带高压调试。调试ζ 的难点主要在PT信号与一次线的相序查找上,若相↓序不对,势必造成SVG的输出与电网不同步♀而过负荷跳闸。
                利用SVG上主电高压【时对单元内的电容的充电电流,以及合闸闭合接触器时的充电电流与一次电ω压采集的波形相比较,电流与电压相位一致就说明相序正确,否则就不对,可通过调整PT到SVG的二次线的顺序(三线六□种接法,即ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA)进行调整,直到观∴测到的波形如图5所示才为正确。


                 
                 
                图5相序检测波形∞图

                波形正常∞后,才能开机运行,首次开机要先限制功率,额定功率改为0.5MVar,额定电流改为20A,运行模式改为恒功率模式,即手动调节模▓式,无功给定☉设置为0.1MVar,点击∮开机按钮,观察装置实际输出的无功是否基本等于设定值卐,以及装置电流是否正◆常。正常后,逐步放大功率限制值直到额◆定值。在整个手动调试期间,不出现保护,即表明并网成功,如开机保护,可以在“故障录波”界面№观测保护时的三相电网电压及三相装置※电流,并网失败的原因可能是PT信号线与一次※端子不对应。

                对于CT的对接,可以通过SVG装置与▃后台的系统无功、有功及电流进行对比。如图6所示。若没有可以对比的数据,可以让SVG工作在手动控制模式,并网使SVG输出无功,假如负载没有投入,则系统上▅的无功、有功、电流应该与SVG装置⌒输出一致,如果负载在运▲行,可以设置SVG输出与系统侧不⊙同性质的无功,观察能否抵消掉系统的无功,如SVG显示系统卐无功为1MVar,并网后控制SVG输出-0.5MVar无功,观察系统无功是否从1MVar减小到0.5MVar。CT不正常可以通过修改CT的设置“CT定义”和“工程变比”,其中“工程变比”可以根据需要设置成负数,实现反相的功能。


                 
                图6系统数』据图

                SVG计算①的系统无功、负载无功正常后可以改为需要的自动∑ 补偿模式,第一次自动模式需要限制额定功率、额定电流,工作正常后,再逐步放宽额定功率、额定电流的设置直到出厂额定值。
                5系统运行情况

                经ω 过认真调试,SVG装置按用户要求,已投入正常★运行,现按功率因数▓自动补偿运行,功率】因数设定值为97%,投运后工作正常,用户十分满△意,如图7是运▼行的人机界面图。


                 
                图7运行状态图

                6总结

                在新能源建设中,由于风电、光电或水利发电一般都建设在较偏远的地区,距离城市及用户较远,在负∮荷较重的情况下,电压跌落较○大,使电网电压不〖稳定,功率因数较〖低,不能保证发电能量的正常传输。因此国家在推广新能源的建设过程中,首先着力推荐使用无功补偿装置,而现在无功补偿的较先进的技术就是SVG,即静止无功发生器。通过去年我公︾司一批及在国外如墨西哥、朝鲜、蒙古、印度、印尼等国家SVG的应用,在产ζ 品性能、稳定性、可靠〓性及满足用户要求等方面都体现了极大的优〗越性,主要表现在以下几个方面:
                (1)电网电【压稳定。SVG通过串联于电网中】的电感,时时监测SVG与电网端的电压,当电网电压高于SVG电压时,SVG工作在感性运行模式,从电网吸收◥无功,当电¤网低于SVG电压时,SVG工作在容性运行模式,向电网∴发送无功,从而保证电网ぷ的无功在可容许的范围,保证系统的无功稳定,从而也稳定了电网电压。
                (2)增强输电能力,降低了变压器及线路的损耗,提高了到用户的电能利用率,保▆证了可靠的供电能力。
                (3)降低了电网的谐波,减小了无功损耗【。SVG本身不产生↑谐波,而且在一定范■围内还有抑制谐波的能力。比起其他的无功补偿模式,如SVC,电容√组滤波等都有明显的优势。
                (4)稳定并提高了电网的功率因数,满足了用户对电网功率因数的要求,如本例光伏电站SVG始终稳定在97%左右,符合国家∩对电网的要求。
                (5)节能降耗,提高了输配电的效率ㄨ。由于稳定了系统无功,减少了线路及变压※的损耗,客观上节♂约了电能,实现了清洁能源供电,深受用电户的青睐。
                总之,SVG是近年来发展起来的一种有效、优质的无功补偿措施。在新能源的建设中,值得大力№推广。