線槽_PVC線槽_電纜接頭_尼龍扎帶_冷壓端子_尼龍軟管_金屬軟管_導軌_汽車線束 - 上海日成電子有限公司RCCN

                          (3)

由（3）式可知，涌流峰值出現(xiàn)在sinωt＝1，sinω0t＝1時。而且涌流峰值的穩(wěn)定分量遠遠小于自由分量，經(jīng)簡化整理得：

                     (4)

式中，IC1：電容器C1額定電流;

ICm1:JC1接通時線路電流涌流峰值。

風電廠電容器C1投入時出現(xiàn)涌流峰值的倍數(shù)應(yīng)為：

                               (5)

風機啟動正常建壓后，在正常工作風速運行過程中，機組向電網(wǎng)輸送的電能增加時需要投入補償電容器C2, 投入C2所出現(xiàn)的涌流將包括電網(wǎng)向補償電容器C2充電電流和電容器C1的放電電流。由于電網(wǎng)線較長和中間存在電氣設(shè)備阻抗的限制，以及已投入運行的電容器C1電位箝制作用，電網(wǎng)對補償電容器C2充電電流是很小的。而電容器C1對補償電容器C2的放電電流卻因阻抗極小，將是相當大的。如果當電容器C1的電壓達到電網(wǎng)電壓峰值時，投入補償電容器C2，即閉合圖1中的JC2,這時補償電容器C2的涌流即二階電路振蕩放電過程的電流可以用下式表示：

                               (6)

式中，

;

；

因無功補償電容器所安裝母線的電阻極小可以忽略，因此，只有當t=0時出現(xiàn)涌流峰值，經(jīng)整理簡化為：

                                         (7)

(7)式經(jīng)變換整理后為：

                        (8)

式中，IC2：補償電容C2的額定電流；

ICm2:JC2接通時線路電流涌流峰值。

風電廠補償電容器組C2投入時所出現(xiàn)涌流峰值的倍數(shù)為：

                        (9)

從（9）式與（5）式的比較可以看出，風電廠電容器C1投入時所出現(xiàn)的涌流峰值倍數(shù)表達式與補償電容器C2投入時所出現(xiàn)的涌流峰值倍數(shù)表達式其結(jié)構(gòu)形式相同，僅表達式的參數(shù)及組合形式不同。如果對兩種投入方式所出現(xiàn)的涌流峰值倍數(shù)進行比較，從表達式內(nèi)參數(shù)的變化規(guī)律進行分析，就可得到滿意的結(jié)果。風電廠廠址的選擇都是根據(jù)風況確定的，一般都遠離電網(wǎng)。電網(wǎng)線及中間存在的電氣設(shè)備，使電容器C1供電回路的電感值L1遠遠大于補償電容器組C2放電回路只有母線的電感值L2，即L1>>L2。根據(jù)風電廠無功補償電容器的實際匹配情況，階段投入每組補償電容器C2的電容量與已運行電容器C1的電容量相比是較小的，即C1>>C2，從而 C1> （C1＋C2）·C2/ C1，由此可以得出KCm1

3投切電容器開關(guān)的技術(shù)要求及選擇

風電廠機組啟動后,在工作風速運行過程中,需要經(jīng)常投切無功補償電容器,這樣風電廠電網(wǎng)受到較大的涌流沖擊,會引起電廠網(wǎng)絡(luò)電壓的較大波動,給風電廠網(wǎng)絡(luò)的電能質(zhì)量,電氣設(shè)備的運行性能及自控系統(tǒng)的控制質(zhì)量帶來極為不利的影響.此外還會出現(xiàn)損壞開關(guān)觸頭的現(xiàn)象。通榆風電廠原風力發(fā)電機自帶的無功補償系統(tǒng)雖然采用質(zhì)量很好的ABB公司生產(chǎn)的交流接觸器，但運行3至4年后，接觸器均出現(xiàn)不同程度的損壞，有的甚至嚴重燒毀引起電容損壞。這樣不僅直接影響風電廠無功補償?shù)目煽啃裕档惋L電廠無功補償?shù)馁|(zhì)量，而且也加大開關(guān)設(shè)備檢修維護工作量，增加投切開關(guān)設(shè)備的更新投資。通榆風力發(fā)電廠正是由于這種原因面臨所有投切開關(guān)的更新。由此針對風電廠無功補償所出現(xiàn)的涌流，必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施加以限制，使風電廠無功補償?shù)馁|(zhì)量得以提高，設(shè)備運行更可靠。

風電廠無功補償電容器投入時所出現(xiàn)的暫態(tài)過渡過程直接影響涌流峰值大小?？刂茻o功補償電容器投入時的相位，是降低涌流的最有效方式，這種方式在技術(shù)上可行，也能夠達到預(yù)期效果，但需較大投資且可控硅的散熱問題較難解決。使用交流接觸器及并聯(lián)限涌流電阻或串接電感經(jīng)過實際使用雖也有良好效果，但從實際長遠運行看，可靠使用壽命仍不理想。在日本同樣的設(shè)備可保用10年，而通榆風電廠只有3至4年的使用期。至于在無功補償電容器投入前，相應(yīng)使無功補償電容器儲蓄電荷，以維持一定的電壓來降低涌流峰值是可以實現(xiàn)的，但考慮到人身安全和繁瑣的充電步驟，也是不可取的。在通榆風力發(fā)電廠改造工程中，相關(guān)工程技術(shù)人員對電容器投切開關(guān)的故障原因做了仔細分析。電廠使用的ABB公司生產(chǎn)的這種交流接觸器，每組電容器投切開關(guān)由兩只交流接觸器組成，一主一輔，為并聯(lián)關(guān)系。主交流接觸器觸點工作電流大適合長期工作，為普通結(jié)構(gòu)接觸器，與之并聯(lián)的輔助交流接觸器體積及允許工作額定電流小于主交流接觸器，與主交流接觸器結(jié)構(gòu)不同的是在它的每個觸點與外接線端子之間串接有2Ω的功率電阻，外接線端子與主交流接觸器外接線端子并聯(lián)連接，工作過程為投入補償電容器時，輔助交流接觸器首先吸合然后主交流接觸器吸合短路輔助交流接觸器。從風電廠無功補償電容器匹配的分析可知：風電廠無功補償電容器投入時所出現(xiàn)的暫態(tài)過渡過程的性質(zhì)屬于振蕩過渡狀態(tài)。如果利用電阻對回路暫態(tài)過程的影響，在無功補償電容器投入時串接限流電阻，不僅會使涌流峰值降低，同時，無功補償電容器投入時回路所出現(xiàn)的暫態(tài)過渡過程的性質(zhì)將發(fā)生變化，由原來振蕩過渡過程轉(zhuǎn)變?yōu)榉钦袷庍^渡過程。限流電阻在風電廠無功補償電容器正常運行過程中，消耗有功功率非常大，不允許長期串接運行，必須在很短的時間內(nèi)自動短接。

無功補償電容器回路瞬間串接電阻,是降低涌流峰值較為有效的實現(xiàn)方式,但由于電容器頻繁投切,電容量會發(fā)生變化,因此,串接電阻在電容器初期容量不變時是最佳阻值,但隨使用時間的增加,電容量有一定的消耗,而電阻值基本不變,造成隨使用年限的增加而預(yù)期的限流效果會越來越差。這就是為什么通榆風力發(fā)電廠現(xiàn)在越來越多的投切接觸器出現(xiàn)燒損觸點以致無法實現(xiàn)電容器的投切原因所在。使用中最長時間已達4年還未出現(xiàn)故障的接觸器已寥寥無幾。風力發(fā)電所需吸收的無功功率與普通供電網(wǎng)路在實現(xiàn)補償原理上是一致的，普通電網(wǎng)無功功率補償比較有規(guī)律，并且投切次數(shù)較少且不頻繁，投切還需設(shè)定一定的延時時間，而風力異步發(fā)電機則不然，風力發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電時，有一定的功率輸出，需要吸收一定的無功功率，變化頻繁，不允許電容器投切有較長時間的延時，否則電機不得不從電網(wǎng)吸收相應(yīng)的無功功率,這樣勢必影響風機的正常運行。根據(jù)通榆風力發(fā)電廠的運行實際情況，西安森寶電氣工程有限公司設(shè)計的專用于投切電容器的復合開關(guān)可以有效地解決這一問題。其工作原理為交流接觸器并聯(lián)雙向可控硅實現(xiàn)過零點自動投切，既克服了單純使用固態(tài)繼電器或可控硅的難解決散熱問題，又保證了最大限度的減小電容器投切時產(chǎn)生的涌流對電網(wǎng)的沖擊，既實現(xiàn)了電容器的無觸點投切，又使交流接觸器的使用壽命得以延長。根據(jù)對相關(guān)器件的額定使用條件理論計算，正常使用壽命可達5－10年。如果風力發(fā)電機電容器組匹配合適，使用壽命可以更長，從而有效解決了維護問題。由于通榆風力發(fā)電廠所有設(shè)備均為進口產(chǎn)品，其用作投切電容器的交流接觸器價格與復合開關(guān)價格相當，西安森寶電氣工程有限公司設(shè)計的專用于投切電容器的復合開關(guān)所用部件均采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)器件，與同類國外產(chǎn)品比較，成本較低，性能更可靠，更易維護。

4結(jié)論

西安森寶電氣工程有限公司為通榆風力發(fā)電廠設(shè)計了無功補償技術(shù)改造方案，并針對風力發(fā)電系統(tǒng)無功補償新產(chǎn)品，該產(chǎn)品運行一年多，效果良好解決了風電廠無功補償長期未解決的問題，也使作者對風力發(fā)電系統(tǒng)的實際工作運行有了更為深刻的認識，風力發(fā)電廠在建廠投入運行后，基本無需再投資，僅需維護設(shè)備的可靠正常運行，且自動化管理程度高。由于風能的特殊性，現(xiàn)國內(nèi)大多風力發(fā)電廠運行幾年后，突出需要解決的問題在于設(shè)備維護，無功補償是其中的重要環(huán)節(jié)之一。要解決風力發(fā)電機運行中的無功補償問題,從實踐改造工程中總結(jié)出以下幾點：①.對風力發(fā)電機實時運行狀況及環(huán)境風力資源的變化規(guī)律要有深刻了解，才能對風力發(fā)電機的運行工作狀態(tài)判定正確。②.風力發(fā)電廠發(fā)電量與無功補償電容器容量的匹配，需從實際運行采樣的數(shù)據(jù)中分析總結(jié)，確定正確合理的匹配關(guān)系,這樣風力發(fā)電機才能運行在高效率狀態(tài)下,充分利用資源,發(fā)揮設(shè)備作用。③.控制系統(tǒng)運行已具有高度的可靠性，而一次設(shè)備電容器投切開關(guān)的可靠及長期運行至關(guān)重要，復合開關(guān)是投資小而可靠性高的理想器件。所以，風力發(fā)電系統(tǒng)的無功補償設(shè)備可靠運行及電容器組的合理配置，對風力發(fā)電機高效運行具有十分重要的作用。

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