米曉東++張建平++閆廣華

摘 要：該文對(duì)華能寧武東馬坊風(fēng)電場自2013年7月以來的幾次風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故進(jìn)行研究，通過理論分析和仿真計(jì)算得到電網(wǎng)側(cè)17次和19次諧波含量高是造成此類停機(jī)事故的根本原因，并提出解決此類問題的策略。

關(guān)鍵詞：東馬坊風(fēng)電場 風(fēng)機(jī)故障 諧波

中圖分類號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（c）-0027-01

華能寧武東馬坊風(fēng)電場地處山區(qū)，建有華銳1.5 MW（主控制系統(tǒng)：Bachmann，變槳系統(tǒng)：KEB，發(fā)電機(jī)變頻器：美國超導(dǎo)PM3000 W）風(fēng)電機(jī)組66臺(tái)，總裝機(jī)容量達(dá)99 MW。

2013年7月，風(fēng)機(jī)故障停機(jī)總計(jì)8臺(tái)次，累計(jì)損失備件350A保險(xiǎn)14個(gè)，125A保險(xiǎn)12個(gè)，1歐濾波電阻15個(gè)；累計(jì)故障停機(jī)時(shí)間6.5 h；累計(jì)損失電量0.048萬 kWh。2013年10月，該風(fēng)電場先后多次出現(xiàn)濾波電阻燒毀導(dǎo)致大面積風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故，損失慘重。

該文將分析東馬坊風(fēng)電場風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故的原因，并根據(jù)風(fēng)電場的實(shí)際情況，提出解決此問題的策略。

1 風(fēng)機(jī)故障停機(jī)原因分析

通過分析風(fēng)機(jī)故障停機(jī)時(shí)故障錄器記錄的110 kV和35 kV電壓波形、諧波頻譜以及1#主變110 kV側(cè)和35 kV側(cè)電流波形、諧波頻譜，以上波形均存在畸變的問題，特別是17、19次諧波含量較高。初步猜想風(fēng)電場故障和電網(wǎng)側(cè)注入諧波含量高有關(guān)。

分析電能質(zhì)量監(jiān)測儀采集的數(shù)據(jù)可知，雖然風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)側(cè)也有17和19次諧波注入風(fēng)電場，但是含量較低；風(fēng)機(jī)故障時(shí)刻電網(wǎng)向風(fēng)電場注入大量的17和19次諧波，因此得知東馬坊風(fēng)電場風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故的主要原因是電網(wǎng)側(cè)注入的17和19次諧波。

由東馬坊風(fēng)電場與東寨變電站連接線坊東線的三相和單相電流諧波頻譜可得：坊東線三相電流出現(xiàn)不平衡，各奇次諧波含量較高，其中除5次諧波外17和19次含量最高。過量的17和19次諧波電流經(jīng)坊東線注入東馬坊風(fēng)電場，從而引起風(fēng)機(jī)故障停機(jī)。

2 諧波過電流分析

2.1 仿真分析法

在Matlab中搭建諧波電流源仿真模型，對(duì)風(fēng)電機(jī)組變頻器一次濾波電路的濾波特性進(jìn)行分析。經(jīng)變頻器濾波器后電流波形有了明顯的改善，大部分諧波被濾除。對(duì)電流進(jìn)行FFT分析可得濾波前后各次諧波頻譜分布。比較濾波前后各次諧波含有率可得：經(jīng)變頻器濾波電路后各次諧波含量均減少，諧波次數(shù)越高，該濾波電路對(duì)其濾除效果越好。經(jīng)分析濾波后電流中的17和19次諧波含量明顯減少，故可得出結(jié)論，17和19次諧波沒有在變頻器濾波電路中發(fā)生諧振現(xiàn)象。

更改濾波電路的參數(shù)，濾波效果明顯不同，對(duì)于17次和19次諧波來說，變化更顯著。通過理論分析和仿真得到，將原濾波電路參數(shù)，改為Ω， （或?qū)⒃瓰V波電路中濾波電容三角形接法改為星形接法）可以濾除電網(wǎng)側(cè)注入的17和19次諧波電流，可以避免因電網(wǎng)向風(fēng)電場注入過量的17和19次諧波電流而引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)，可以有效的解決東馬坊風(fēng)電場高次諧波故障問題。

2.2 計(jì)算法

東馬坊風(fēng)電場的雙饋異步電機(jī)主要由感應(yīng)電機(jī)、背靠背變換器、Crowbar電流泄放回路和濾波回路4部分組成，其中濾波回路接在網(wǎng)側(cè)變換器側(cè)與網(wǎng)側(cè)變換器并聯(lián)，Crowbar電流泄放回路接在轉(zhuǎn)子側(cè)變換器側(cè)，與轉(zhuǎn)子側(cè)變換器并聯(lián)。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，濾波器回路主要用于濾除風(fēng)機(jī)變頻器產(chǎn)生的諧波；電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，轉(zhuǎn)子電流突然增大，Crowbar電流泄放回路主要用于保護(hù)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器不受影響。

如果風(fēng)機(jī)變頻器產(chǎn)生的17和19次諧波經(jīng)過choke和變頻器濾波電路發(fā)生諧振，則此濾波電路的傳遞函數(shù)可表示為：

（1）

分別帶入數(shù)據(jù)，，，和，，，，得：，，故該濾波回路與電網(wǎng)17和19次電流發(fā)生諧振對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)側(cè)電感分別為：，。經(jīng)過計(jì)算網(wǎng)側(cè)690 V/35 kV的變壓器電感大小為0.0605 mH，與諧振電感存在較大差距，即使加上線路電感也不足以達(dá)到諧振電感下限，所以電網(wǎng)側(cè)17和19次諧波不會(huì)與濾波電路發(fā)生串聯(lián)諧振。

但是考慮到風(fēng)機(jī)網(wǎng)側(cè)變換器串聯(lián)choke（0.4 mH），其與0.421 mH相差不多，故風(fēng)機(jī)工作在超同步運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，風(fēng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子均向電網(wǎng)輸出能量，此時(shí)choke中流過的19次諧波電流可能會(huì)與濾波電路發(fā)生串聯(lián)諧振，從而引起濾波電阻燒毀。但東馬坊風(fēng)電場風(fēng)機(jī)故障停機(jī)均發(fā)生在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)階段，此階段風(fēng)機(jī)工作于亞同步運(yùn)行狀態(tài)，電網(wǎng)通過背靠背變換器向轉(zhuǎn)子側(cè)傳遞能量，因此因?yàn)V波電阻燒毀而導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)并非因?yàn)閏hoke中的19次諧波電流和濾波回路發(fā)生串聯(lián)諧振所致。

通過以上分析可得：東馬坊風(fēng)電場風(fēng)機(jī)故障停機(jī)并不是因?yàn)殡娋W(wǎng)側(cè)注入的17和19次諧波電流在濾波電路中發(fā)生串聯(lián)諧振所致，考慮到風(fēng)電場110 kV和35 kV側(cè)17和19次諧波含量本身就很高，故濾波電阻燒毀是因?yàn)殡娋W(wǎng)側(cè)較大的17和19次諧波電流注入濾波電路，從而引起濾波電阻發(fā)熱導(dǎo)致溫度過高而燒毀。

3 風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故解決方案

針對(duì)東馬坊風(fēng)電場濾波電阻燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故，提出解決方案如下：（1）通過減小濾波電阻的阻值從而提高濾波電阻承受電流的能力，從而避免因?yàn)V波電阻燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故。（2）通過修改濾波電路中濾波電容的參數(shù)（將改為），從而降低濾波電路的截止頻率，濾除電網(wǎng)側(cè)注入的17和19次諧波，從而消除電網(wǎng)側(cè)17和19次諧波的影響，避免因?yàn)V波電阻燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故。（3）采用質(zhì)量優(yōu)良的硅膠涂抹于濾波電阻散熱面，從而提高濾波電阻的散熱能力，避免因?yàn)V波電阻溫升過高以致燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故。（4）通過改善風(fēng)機(jī)背靠背變換器的控制策略使其能夠?yàn)V除電網(wǎng)注入的17和19次諧波，從而消除電網(wǎng)側(cè)17和19次諧波的影響，避免因?yàn)V波電阻燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故。

4 結(jié)語

經(jīng)過分析故障錄器和電能質(zhì)量監(jiān)測儀采集到的數(shù)據(jù)可得，電網(wǎng)側(cè)17和19次諧波含量高是造成華能寧武東馬坊風(fēng)電場發(fā)生風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故的根本原因，進(jìn)一步分析得到17和19次諧波沒有在變頻器濾波電路中發(fā)生諧振現(xiàn)象。精確計(jì)算得到，當(dāng)電網(wǎng)110 kV側(cè)17和19次諧波含量超過2%，風(fēng)電場風(fēng)速達(dá)到風(fēng)機(jī)切入風(fēng)速風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，風(fēng)機(jī)濾波回路中的濾波電阻燒毀從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)故障停機(jī)。變頻器、電弧爐、軋鋼機(jī)、電力機(jī)車等非線性負(fù)荷都是電網(wǎng)側(cè)諧波的主要來源，確切找出17和19次諧波來源并從根源上治理是下一步必要的工作。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓肖清，張健，張友民，等.風(fēng)電場諧波分析與計(jì)算[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（5）.

[2] 馬藝瑋，陳淵睿，曾君.風(fēng)電場電能質(zhì)量分析與評(píng)估[J].控制理論與應(yīng)用，2008（2）.endprint

摘 要：該文對(duì)華能寧武東馬坊風(fēng)電場自2013年7月以來的幾次風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故進(jìn)行研究，通過理論分析和仿真計(jì)算得到電網(wǎng)側(cè)17次和19次諧波含量高是造成此類停機(jī)事故的根本原因，并提出解決此類問題的策略。

關(guān)鍵詞：東馬坊風(fēng)電場 風(fēng)機(jī)故障 諧波

中圖分類號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（c）-0027-01

華能寧武東馬坊風(fēng)電場地處山區(qū)，建有華銳1.5 MW（主控制系統(tǒng)：Bachmann，變槳系統(tǒng)：KEB，發(fā)電機(jī)變頻器：美國超導(dǎo)PM3000 W）風(fēng)電機(jī)組66臺(tái)，總裝機(jī)容量達(dá)99 MW。

2013年7月，風(fēng)機(jī)故障停機(jī)總計(jì)8臺(tái)次，累計(jì)損失備件350A保險(xiǎn)14個(gè)，125A保險(xiǎn)12個(gè)，1歐濾波電阻15個(gè)；累計(jì)故障停機(jī)時(shí)間6.5 h；累計(jì)損失電量0.048萬 kWh。2013年10月，該風(fēng)電場先后多次出現(xiàn)濾波電阻燒毀導(dǎo)致大面積風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故，損失慘重。

該文將分析東馬坊風(fēng)電場風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故的原因，并根據(jù)風(fēng)電場的實(shí)際情況，提出解決此問題的策略。

1 風(fēng)機(jī)故障停機(jī)原因分析

通過分析風(fēng)機(jī)故障停機(jī)時(shí)故障錄器記錄的110 kV和35 kV電壓波形、諧波頻譜以及1#主變110 kV側(cè)和35 kV側(cè)電流波形、諧波頻譜，以上波形均存在畸變的問題，特別是17、19次諧波含量較高。初步猜想風(fēng)電場故障和電網(wǎng)側(cè)注入諧波含量高有關(guān)。

分析電能質(zhì)量監(jiān)測儀采集的數(shù)據(jù)可知，雖然風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)側(cè)也有17和19次諧波注入風(fēng)電場，但是含量較低；風(fēng)機(jī)故障時(shí)刻電網(wǎng)向風(fēng)電場注入大量的17和19次諧波，因此得知東馬坊風(fēng)電場風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故的主要原因是電網(wǎng)側(cè)注入的17和19次諧波。

由東馬坊風(fēng)電場與東寨變電站連接線坊東線的三相和單相電流諧波頻譜可得：坊東線三相電流出現(xiàn)不平衡，各奇次諧波含量較高，其中除5次諧波外17和19次含量最高。過量的17和19次諧波電流經(jīng)坊東線注入東馬坊風(fēng)電場，從而引起風(fēng)機(jī)故障停機(jī)。

2 諧波過電流分析

2.1 仿真分析法

在Matlab中搭建諧波電流源仿真模型，對(duì)風(fēng)電機(jī)組變頻器一次濾波電路的濾波特性進(jìn)行分析。經(jīng)變頻器濾波器后電流波形有了明顯的改善，大部分諧波被濾除。對(duì)電流進(jìn)行FFT分析可得濾波前后各次諧波頻譜分布。比較濾波前后各次諧波含有率可得：經(jīng)變頻器濾波電路后各次諧波含量均減少，諧波次數(shù)越高，該濾波電路對(duì)其濾除效果越好。經(jīng)分析濾波后電流中的17和19次諧波含量明顯減少，故可得出結(jié)論，17和19次諧波沒有在變頻器濾波電路中發(fā)生諧振現(xiàn)象。

更改濾波電路的參數(shù)，濾波效果明顯不同，對(duì)于17次和19次諧波來說，變化更顯著。通過理論分析和仿真得到，將原濾波電路參數(shù)，改為Ω， （或?qū)⒃瓰V波電路中濾波電容三角形接法改為星形接法）可以濾除電網(wǎng)側(cè)注入的17和19次諧波電流，可以避免因電網(wǎng)向風(fēng)電場注入過量的17和19次諧波電流而引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)，可以有效的解決東馬坊風(fēng)電場高次諧波故障問題。

2.2 計(jì)算法

東馬坊風(fēng)電場的雙饋異步電機(jī)主要由感應(yīng)電機(jī)、背靠背變換器、Crowbar電流泄放回路和濾波回路4部分組成，其中濾波回路接在網(wǎng)側(cè)變換器側(cè)與網(wǎng)側(cè)變換器并聯(lián)，Crowbar電流泄放回路接在轉(zhuǎn)子側(cè)變換器側(cè)，與轉(zhuǎn)子側(cè)變換器并聯(lián)。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，濾波器回路主要用于濾除風(fēng)機(jī)變頻器產(chǎn)生的諧波；電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，轉(zhuǎn)子電流突然增大，Crowbar電流泄放回路主要用于保護(hù)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器不受影響。

如果風(fēng)機(jī)變頻器產(chǎn)生的17和19次諧波經(jīng)過choke和變頻器濾波電路發(fā)生諧振，則此濾波電路的傳遞函數(shù)可表示為：

（1）

分別帶入數(shù)據(jù)，，，和，，，，得：，，故該濾波回路與電網(wǎng)17和19次電流發(fā)生諧振對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)側(cè)電感分別為：，。經(jīng)過計(jì)算網(wǎng)側(cè)690 V/35 kV的變壓器電感大小為0.0605 mH，與諧振電感存在較大差距，即使加上線路電感也不足以達(dá)到諧振電感下限，所以電網(wǎng)側(cè)17和19次諧波不會(huì)與濾波電路發(fā)生串聯(lián)諧振。

但是考慮到風(fēng)機(jī)網(wǎng)側(cè)變換器串聯(lián)choke（0.4 mH），其與0.421 mH相差不多，故風(fēng)機(jī)工作在超同步運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，風(fēng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子均向電網(wǎng)輸出能量，此時(shí)choke中流過的19次諧波電流可能會(huì)與濾波電路發(fā)生串聯(lián)諧振，從而引起濾波電阻燒毀。但東馬坊風(fēng)電場風(fēng)機(jī)故障停機(jī)均發(fā)生在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)階段，此階段風(fēng)機(jī)工作于亞同步運(yùn)行狀態(tài)，電網(wǎng)通過背靠背變換器向轉(zhuǎn)子側(cè)傳遞能量，因此因?yàn)V波電阻燒毀而導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)并非因?yàn)閏hoke中的19次諧波電流和濾波回路發(fā)生串聯(lián)諧振所致。

通過以上分析可得：東馬坊風(fēng)電場風(fēng)機(jī)故障停機(jī)并不是因?yàn)殡娋W(wǎng)側(cè)注入的17和19次諧波電流在濾波電路中發(fā)生串聯(lián)諧振所致，考慮到風(fēng)電場110 kV和35 kV側(cè)17和19次諧波含量本身就很高，故濾波電阻燒毀是因?yàn)殡娋W(wǎng)側(cè)較大的17和19次諧波電流注入濾波電路，從而引起濾波電阻發(fā)熱導(dǎo)致溫度過高而燒毀。

3 風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故解決方案

針對(duì)東馬坊風(fēng)電場濾波電阻燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故，提出解決方案如下：（1）通過減小濾波電阻的阻值從而提高濾波電阻承受電流的能力，從而避免因?yàn)V波電阻燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故。（2）通過修改濾波電路中濾波電容的參數(shù)（將改為），從而降低濾波電路的截止頻率，濾除電網(wǎng)側(cè)注入的17和19次諧波，從而消除電網(wǎng)側(cè)17和19次諧波的影響，避免因?yàn)V波電阻燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故。（3）采用質(zhì)量優(yōu)良的硅膠涂抹于濾波電阻散熱面，從而提高濾波電阻的散熱能力，避免因?yàn)V波電阻溫升過高以致燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故。（4）通過改善風(fēng)機(jī)背靠背變換器的控制策略使其能夠?yàn)V除電網(wǎng)注入的17和19次諧波，從而消除電網(wǎng)側(cè)17和19次諧波的影響，避免因?yàn)V波電阻燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故。

4 結(jié)語

經(jīng)過分析故障錄器和電能質(zhì)量監(jiān)測儀采集到的數(shù)據(jù)可得，電網(wǎng)側(cè)17和19次諧波含量高是造成華能寧武東馬坊風(fēng)電場發(fā)生風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故的根本原因，進(jìn)一步分析得到17和19次諧波沒有在變頻器濾波電路中發(fā)生諧振現(xiàn)象。精確計(jì)算得到，當(dāng)電網(wǎng)110 kV側(cè)17和19次諧波含量超過2%，風(fēng)電場風(fēng)速達(dá)到風(fēng)機(jī)切入風(fēng)速風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，風(fēng)機(jī)濾波回路中的濾波電阻燒毀從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)故障停機(jī)。變頻器、電弧爐、軋鋼機(jī)、電力機(jī)車等非線性負(fù)荷都是電網(wǎng)側(cè)諧波的主要來源，確切找出17和19次諧波來源并從根源上治理是下一步必要的工作。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓肖清，張健，張友民，等.風(fēng)電場諧波分析與計(jì)算[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（5）.

[2] 馬藝瑋，陳淵睿，曾君.風(fēng)電場電能質(zhì)量分析與評(píng)估[J].控制理論與應(yīng)用，2008（2）.endprint

摘 要：該文對(duì)華能寧武東馬坊風(fēng)電場自2013年7月以來的幾次風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故進(jìn)行研究，通過理論分析和仿真計(jì)算得到電網(wǎng)側(cè)17次和19次諧波含量高是造成此類停機(jī)事故的根本原因，并提出解決此類問題的策略。

關(guān)鍵詞：東馬坊風(fēng)電場 風(fēng)機(jī)故障 諧波

中圖分類號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（c）-0027-01

華能寧武東馬坊風(fēng)電場地處山區(qū)，建有華銳1.5 MW（主控制系統(tǒng)：Bachmann，變槳系統(tǒng)：KEB，發(fā)電機(jī)變頻器：美國超導(dǎo)PM3000 W）風(fēng)電機(jī)組66臺(tái)，總裝機(jī)容量達(dá)99 MW。

2013年7月，風(fēng)機(jī)故障停機(jī)總計(jì)8臺(tái)次，累計(jì)損失備件350A保險(xiǎn)14個(gè)，125A保險(xiǎn)12個(gè)，1歐濾波電阻15個(gè)；累計(jì)故障停機(jī)時(shí)間6.5 h；累計(jì)損失電量0.048萬 kWh。2013年10月，該風(fēng)電場先后多次出現(xiàn)濾波電阻燒毀導(dǎo)致大面積風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故，損失慘重。

該文將分析東馬坊風(fēng)電場風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故的原因，并根據(jù)風(fēng)電場的實(shí)際情況，提出解決此問題的策略。

1 風(fēng)機(jī)故障停機(jī)原因分析

通過分析風(fēng)機(jī)故障停機(jī)時(shí)故障錄器記錄的110 kV和35 kV電壓波形、諧波頻譜以及1#主變110 kV側(cè)和35 kV側(cè)電流波形、諧波頻譜，以上波形均存在畸變的問題，特別是17、19次諧波含量較高。初步猜想風(fēng)電場故障和電網(wǎng)側(cè)注入諧波含量高有關(guān)。

分析電能質(zhì)量監(jiān)測儀采集的數(shù)據(jù)可知，雖然風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)側(cè)也有17和19次諧波注入風(fēng)電場，但是含量較低；風(fēng)機(jī)故障時(shí)刻電網(wǎng)向風(fēng)電場注入大量的17和19次諧波，因此得知東馬坊風(fēng)電場風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故的主要原因是電網(wǎng)側(cè)注入的17和19次諧波。

由東馬坊風(fēng)電場與東寨變電站連接線坊東線的三相和單相電流諧波頻譜可得：坊東線三相電流出現(xiàn)不平衡，各奇次諧波含量較高，其中除5次諧波外17和19次含量最高。過量的17和19次諧波電流經(jīng)坊東線注入東馬坊風(fēng)電場，從而引起風(fēng)機(jī)故障停機(jī)。

2 諧波過電流分析

2.1 仿真分析法

在Matlab中搭建諧波電流源仿真模型，對(duì)風(fēng)電機(jī)組變頻器一次濾波電路的濾波特性進(jìn)行分析。經(jīng)變頻器濾波器后電流波形有了明顯的改善，大部分諧波被濾除。對(duì)電流進(jìn)行FFT分析可得濾波前后各次諧波頻譜分布。比較濾波前后各次諧波含有率可得：經(jīng)變頻器濾波電路后各次諧波含量均減少，諧波次數(shù)越高，該濾波電路對(duì)其濾除效果越好。經(jīng)分析濾波后電流中的17和19次諧波含量明顯減少，故可得出結(jié)論，17和19次諧波沒有在變頻器濾波電路中發(fā)生諧振現(xiàn)象。

更改濾波電路的參數(shù)，濾波效果明顯不同，對(duì)于17次和19次諧波來說，變化更顯著。通過理論分析和仿真得到，將原濾波電路參數(shù)，改為Ω， （或?qū)⒃瓰V波電路中濾波電容三角形接法改為星形接法）可以濾除電網(wǎng)側(cè)注入的17和19次諧波電流，可以避免因電網(wǎng)向風(fēng)電場注入過量的17和19次諧波電流而引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)，可以有效的解決東馬坊風(fēng)電場高次諧波故障問題。

2.2 計(jì)算法

東馬坊風(fēng)電場的雙饋異步電機(jī)主要由感應(yīng)電機(jī)、背靠背變換器、Crowbar電流泄放回路和濾波回路4部分組成，其中濾波回路接在網(wǎng)側(cè)變換器側(cè)與網(wǎng)側(cè)變換器并聯(lián)，Crowbar電流泄放回路接在轉(zhuǎn)子側(cè)變換器側(cè)，與轉(zhuǎn)子側(cè)變換器并聯(lián)。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，濾波器回路主要用于濾除風(fēng)機(jī)變頻器產(chǎn)生的諧波；電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，轉(zhuǎn)子電流突然增大，Crowbar電流泄放回路主要用于保護(hù)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器不受影響。

如果風(fēng)機(jī)變頻器產(chǎn)生的17和19次諧波經(jīng)過choke和變頻器濾波電路發(fā)生諧振，則此濾波電路的傳遞函數(shù)可表示為：

（1）

分別帶入數(shù)據(jù)，，，和，，，，得：，，故該濾波回路與電網(wǎng)17和19次電流發(fā)生諧振對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)側(cè)電感分別為：，。經(jīng)過計(jì)算網(wǎng)側(cè)690 V/35 kV的變壓器電感大小為0.0605 mH，與諧振電感存在較大差距，即使加上線路電感也不足以達(dá)到諧振電感下限，所以電網(wǎng)側(cè)17和19次諧波不會(huì)與濾波電路發(fā)生串聯(lián)諧振。

但是考慮到風(fēng)機(jī)網(wǎng)側(cè)變換器串聯(lián)choke（0.4 mH），其與0.421 mH相差不多，故風(fēng)機(jī)工作在超同步運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，風(fēng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子均向電網(wǎng)輸出能量，此時(shí)choke中流過的19次諧波電流可能會(huì)與濾波電路發(fā)生串聯(lián)諧振，從而引起濾波電阻燒毀。但東馬坊風(fēng)電場風(fēng)機(jī)故障停機(jī)均發(fā)生在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)階段，此階段風(fēng)機(jī)工作于亞同步運(yùn)行狀態(tài)，電網(wǎng)通過背靠背變換器向轉(zhuǎn)子側(cè)傳遞能量，因此因?yàn)V波電阻燒毀而導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)并非因?yàn)閏hoke中的19次諧波電流和濾波回路發(fā)生串聯(lián)諧振所致。

通過以上分析可得：東馬坊風(fēng)電場風(fēng)機(jī)故障停機(jī)并不是因?yàn)殡娋W(wǎng)側(cè)注入的17和19次諧波電流在濾波電路中發(fā)生串聯(lián)諧振所致，考慮到風(fēng)電場110 kV和35 kV側(cè)17和19次諧波含量本身就很高，故濾波電阻燒毀是因?yàn)殡娋W(wǎng)側(cè)較大的17和19次諧波電流注入濾波電路，從而引起濾波電阻發(fā)熱導(dǎo)致溫度過高而燒毀。

3 風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故解決方案

針對(duì)東馬坊風(fēng)電場濾波電阻燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故，提出解決方案如下：（1）通過減小濾波電阻的阻值從而提高濾波電阻承受電流的能力，從而避免因?yàn)V波電阻燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故。（2）通過修改濾波電路中濾波電容的參數(shù)（將改為），從而降低濾波電路的截止頻率，濾除電網(wǎng)側(cè)注入的17和19次諧波，從而消除電網(wǎng)側(cè)17和19次諧波的影響，避免因?yàn)V波電阻燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故。（3）采用質(zhì)量優(yōu)良的硅膠涂抹于濾波電阻散熱面，從而提高濾波電阻的散熱能力，避免因?yàn)V波電阻溫升過高以致燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故。（4）通過改善風(fēng)機(jī)背靠背變換器的控制策略使其能夠?yàn)V除電網(wǎng)注入的17和19次諧波，從而消除電網(wǎng)側(cè)17和19次諧波的影響，避免因?yàn)V波電阻燒毀引起的風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故。

4 結(jié)語

經(jīng)過分析故障錄器和電能質(zhì)量監(jiān)測儀采集到的數(shù)據(jù)可得，電網(wǎng)側(cè)17和19次諧波含量高是造成華能寧武東馬坊風(fēng)電場發(fā)生風(fēng)機(jī)故障停機(jī)事故的根本原因，進(jìn)一步分析得到17和19次諧波沒有在變頻器濾波電路中發(fā)生諧振現(xiàn)象。精確計(jì)算得到，當(dāng)電網(wǎng)110 kV側(cè)17和19次諧波含量超過2%，風(fēng)電場風(fēng)速達(dá)到風(fēng)機(jī)切入風(fēng)速風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，風(fēng)機(jī)濾波回路中的濾波電阻燒毀從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)故障停機(jī)。變頻器、電弧爐、軋鋼機(jī)、電力機(jī)車等非線性負(fù)荷都是電網(wǎng)側(cè)諧波的主要來源，確切找出17和19次諧波來源并從根源上治理是下一步必要的工作。

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