各種補償裝置的比較

4.3.4各種補償裝置的比較1動態(tài)無功補償效果和應用SVC/STATCOM可以提供動態(tài)無功功率用以保證交流電壓以滿足并網(wǎng)要求，可以在幾個周波內對交流電壓的變化做出相應oSVC/STATCOM的快速響應特性可以減少系統(tǒng)故障時風電場電壓跌落，增強了風電場的故障穿越能力；抑制電網(wǎng)故障清除后的過電壓，降低由過電壓導致的風電場切機的風險。在正常運行方式下，恒功率因數(shù)控制的DFIG變速風電機組的運行特性與定速風電機組類似，只是無功功率需求量小于后者，所以采用SVC/STATCOM調解方案時，與用于圖4-18中所示的定速風電機組風電場的調節(jié)效果相仿。SVC/STATCOM等動態(tài)無功補償設備最大的優(yōu)點在于，電網(wǎng)故障期間可以提供快速無功支持，提高發(fā)電機機端電壓，改善風電場暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。而基于DFIG變速風電機組的風電場也可以通過充分發(fā)揮風電機組自身控制系統(tǒng)的作用，改善風電場的暫態(tài)電壓特性。通過風電機組自身控制的作用不能滿足系統(tǒng)要求時，采用SVC/STATCOM調節(jié)方案將具有更積極的作用?；谟来胖彬?PermanentMagnetSynchronous,PMG)變速風電機組的風電場與基于DFIG變速風電機組的風電場有近似的運行特性，可采用相同的無功電壓調節(jié)方案。不過需要注意：PMG只與電網(wǎng)交換有功功率，基于PMG的風電機組與電網(wǎng)的無功功率交換由電網(wǎng)側變流器完成，因此PMG發(fā)電機轉速的變化不會對風電場的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性造成直接影響；電網(wǎng)短路故障可能導致變流器閉鎖，并切除風電機組，為了保證電網(wǎng)故障后的不間斷運行，需要動態(tài)無功補償設備的快速無功支持。2SVC與STATCOM的不同特點1)無功功率特性在圖4-13中，以補償裝置向系統(tǒng)輸出的無功功率為負(即電感狀態(tài))時對應的電流為正，并有icma>0,ilma>0。當系統(tǒng)在SVC或STATCOM裝設點對無功功率的需求在補償裝置的額定容量之內時，SVC與STATCOM在功能上無優(yōu)劣之分。圖4-13SVC與STATCOM的無功電流、電壓特性對比SVC與STATCOM的差別主要體現(xiàn)在系統(tǒng)在無功補償裝置裝設點對無功功率的需用超出其額定容量的情況。在此情況下，SVC退化為電容器或電抗器，SVC裝置輸出的無功功率與系統(tǒng)電壓的二次方成正比，也即其輸出地無功電流與系統(tǒng)電壓成正比，因此在電力系統(tǒng)電壓降低時，SVC裝置輸出的無功功率會以與系統(tǒng)電壓下降的比例而下降；而STATCOM退化為恒定電流源，STATCOM裝置輸出的無功功率與系統(tǒng)電壓成比例，也即其輸出的無功電流與系統(tǒng)電壓無關，因此在電力系統(tǒng)電壓降低時，STATCOM裝置輸出的無功功率會以與系統(tǒng)電壓下降的比例而下降。所以在系統(tǒng)電壓下降時，STATCOM裝置吸收無功功率的能力比SVC強；而在系統(tǒng)電壓升高時，STATCOM裝置吸收無功功率的能力比SVC弱。在電力系統(tǒng)中，因為系統(tǒng)出現(xiàn)故障后的動態(tài)過程中主要出現(xiàn)的問題是電壓降低，因此STATCOM裝置的無功功率特性比同容量的SVC裝置更好，在提高風電場暫態(tài)穩(wěn)定極限方面也比SVC更有利。圖4-13示出了SVC和STATCOM的輸出無功電流特性，圖中，u如為補償裝置的參考電壓。由圖可見，當系統(tǒng)電壓降低到一定值或升高到一定值后，SVC特性變成純電抗特性，其輸出的無功電流與系統(tǒng)電壓成正比，而STATCOM受關斷器件容量限制，其特性變成恒電流特性，即STATCOM裝置產生最大的容性無功電流或感性無功電流。大量的仿真分析表明，在電力系統(tǒng)故障過程中，電壓降低導致同容量的STATCOM裝置的無功功率補償能力相當于1.2-1.3倍容量的SVC裝置的無功功率補償能力。若SVC和STATCOM容量相同且調節(jié)特性相同，則其對提高輸電系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性作用也相同，換言之，對輸電線路的最大傳輸功率的提高也相同。在提高暫態(tài)穩(wěn)定極限方面，STATCOM比SVC能更有效的增加減速面積。3)阻抗特性SVC裝置是電抗型的，接入電力系統(tǒng)后有可能改變源電力系統(tǒng)的阻抗特性，因此如果計劃在電力系統(tǒng)中某些節(jié)點安裝SVC裝置，除了研究SVC裝置投入后對提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的作用外，還必須詳細研究系統(tǒng)在SVC裝置接入系統(tǒng)前后阻抗特性的變化，防止SVC裝置接入后因改變系統(tǒng)阻抗特性導致出現(xiàn)諧振，在SVC的工程實踐中曾經(jīng)出現(xiàn)安裝SVC裝置后系統(tǒng)出現(xiàn)諧振的例子。特別是電力系統(tǒng)安裝多臺SVC裝置后更容易出現(xiàn)諧振問題，因此必須予以考慮。而STATCOM裝置為電壓源逆變裝置，投入系統(tǒng)后不會改變系統(tǒng)的阻抗特點，因此不存在諧振問題。諧振問題SVC裝置中TCR部分由于晶閘管的非全開通必然產生諧波，因此SVC裝置必須要安裝額外的濾波器，而STATCOM裝置通過合理設計可使逆變器輸出的電壓諧波含量較低，一般情況不需要安裝額外的濾波器。6)響應速度由于SVC裝置TCR部分采用的是不可關斷晶閘管，因此一旦晶閘管導通，必須等電流過零才能自然關斷，因此SVC控制系統(tǒng)發(fā)出指令到晶閘管相應最大的延時為10ms(半周期)，再加上TCR本身的過渡過程，整個SVC裝置的響應時間為50ms-60ms。而STATCOM裝置為可控電流源，其延時主要是由裝置的固有時間常數(shù)造成，因此響應時間為20-30ms，最快的基于PWM調制的STATCOM裝置的響應速度可以在10ms左右。占地面積SVC裝置采用電容器、電抗器作為無功補償器件，因此需要較大容量的交流電容器和電抗器，因而整個SVC裝置的占地面積比較大；而STATCOM裝置則無需大容量的交流電容器和電抗器，因此占地面積比較小。根據(jù)國外的工程經(jīng)驗，同容量的STATCOM裝置占地面積僅為SVC裝置的1/3,由于STATCOM裝置的體積小，因此甚至可以將STATCOM裝置做成移動式。從圖4-14和圖4-15中可以看出兩者體積上的差異。圖4-14吉林鎮(zhèn)賚風電場(49.5MW)SVC圖4-15中電普瑞100MWVarSTATCOM網(wǎng)上沒找到。。。