曹延超

（青海綠電電力運維技術(shù)有限公司，青海 西寧 810001）

1 沙珠玉風(fēng)電場無功損耗的組成

（1）沙珠玉風(fēng)電場中的箱式變壓器是一臺風(fēng)機、一臺箱式變壓器，可以把風(fēng)機電壓從690 V升到35 kV。沙珠玉風(fēng)電場共有8臺風(fēng)機、8臺箱式變壓器。（2）沙珠玉風(fēng)電場35 kV輸線路與集電線路：運用箱式變壓器經(jīng)過集電線路把風(fēng)機電力送到風(fēng)電場開關(guān)站3520開關(guān)，在經(jīng)過3521開關(guān)到西臺變電所（3521到西臺變距離15.1 km）。

2 計算沙珠玉風(fēng)電場的無功損耗

例如，先計算一下共和沙珠峪風(fēng)電場的無功損耗，沙珠玉風(fēng)電場共8臺風(fēng)機的總?cè)萘渴?4 MW。里邊的2臺是使用聯(lián)合動力公司生產(chǎn)的單機容量1 500 kW的雙饋異步風(fēng)電機組，2臺采用東汽公司生產(chǎn)的單機容量1 500 kW雙饋異步風(fēng)電機組，4臺采用湘電公司出廠的直驅(qū)風(fēng)電機組的單機容量是2 000 kW，采用變槳方式、變速來調(diào)節(jié)風(fēng)機功率，永磁發(fā)電機與雙饋異步發(fā)電機是發(fā)電機的兩種類型。沙珠玉風(fēng)電場建設(shè)一個35 kV開關(guān)站，開關(guān)站用一回15.1 km LGJ-95型號的35 kV送電線路接入西臺變電站。

箱式變壓器無功損耗計算公式：

式中：XT*—變壓器電抗的標幺值；

XT—變壓器電抗的有名值；

Se—變壓器的固定容量；

Sj—系統(tǒng)基準功率；

Ue—額定電壓；

Uj—基準電壓；

P—有功功率；

Q—無功功率；

ΔQT—變壓器的無功損耗；

I0%—變壓器的空載電流；

Uk%—變壓器的短路電壓；

N—變壓器并列運行的臺數(shù)。

35 kV線路無功損耗的計算公式：

式中：Q—線路無功損耗；

X—線路電抗；

P—有功功率；

Q—無功功率；

U—系統(tǒng)電壓。

沙珠玉風(fēng)電場35 kV開關(guān)站到西臺變電所的送出線路是15.1 km，送出線路的電纜是LGJ-185D的電纜， LGJ-185電纜的電抗值是X=0.365/km×15.1=5.512。

風(fēng)電場送出線路功率損耗和壓降的公式如下：

式中：ΔS、ΔU分別為線路的功率損耗和電壓降；R+JX—線路的電抗；U2、P2和Q2分別為風(fēng)電并網(wǎng)點的電壓、有功和無功，其中，有功功率方向為風(fēng)電場側(cè)流向系統(tǒng)側(cè)。在公式（6）中，一般虛部可忽略不計，值得注意的是在實部中，若考慮風(fēng)電場出口功率因數(shù)為1.0，則P2和Q2的方向相反，也正是由于方向相反，ΔU比P2和Q2的方向相同的情況下要小，也就是說想要使風(fēng)電場到并網(wǎng)點的壓降最小，風(fēng)電送出線路的有功和無功最好方向相反。同時，由于送電線路的電抗比電阻要大，只要從系統(tǒng)側(cè)倒送很少一部分無功就可以保證系統(tǒng)的電壓要求。

經(jīng)過計算沙珠玉風(fēng)電場8臺箱式變壓器的總無功損耗大約為640 kvar，35 kV輸電線路的無功損耗大約為850 kvar，沙珠玉風(fēng)電場總的無功損耗大約在1 380 kvar，考慮到風(fēng)機本身可發(fā)無功，沙珠玉風(fēng)電場總的無功損耗計算應(yīng)該減去風(fēng)機本身可發(fā)的無功容量。

沙珠玉風(fēng)電場三個廠家(聯(lián)合動力UP86-1500型風(fēng)機的功率因數(shù)是-0.95～0.95、東汽FD93型風(fēng)機的功率因數(shù)0.975、湘電XE93-2000型風(fēng)機的功率因數(shù)是0.93～1，進行無功配置時應(yīng)充分考慮利用風(fēng)機發(fā)出的無功，風(fēng)電場8臺風(fēng)機自身發(fā)出的無功就可以滿足沙珠玉風(fēng)電場的無功損耗的要求，可以不用另外配置無功補償裝置。

現(xiàn)在沙珠玉風(fēng)電場配置的無功補償SVC-MCR系統(tǒng)的額定容量為4 000 kvar，動態(tài)無功補償容量過大，35 kV開關(guān)站配置的電容器的系統(tǒng)額定電壓最高為38.5 kV，沙珠玉風(fēng)電場35 kV送出線路電壓已經(jīng)很高達到38 kV左右，投入無功補償后系統(tǒng)電壓更高，超過電容器額定電壓最高值時會造成電容器保護過電壓保護動作開關(guān)跳閘。開關(guān)的頻繁動作就會造成開關(guān)跳合閘線圈的燒壞（3531開關(guān)的跳閘線圈、F10輔助開關(guān)的燒毀就是以上原因造成的），綜合以上數(shù)據(jù)分析得到結(jié)論，如果投運無功補償裝置，會造成風(fēng)電場的運行費增高，設(shè)備損壞故障率增加，維護成本增加等弊端。因此，建議暫時不要投入無功補償裝置，等風(fēng)電場擴建風(fēng)機，容量增加需要投入無功補償時再投入裝置。

接入電力系統(tǒng)后的風(fēng)電場，動態(tài)過程中無功吸收系統(tǒng)引起的電壓降低是最令人擔憂的問題，使系統(tǒng)的平穩(wěn)性受到威脅。文獻[1]規(guī)定了風(fēng)機的低壓穿越，但沒有相關(guān)的資料來說明風(fēng)電場在低壓過程中的狀態(tài)。不一樣的風(fēng)機廠家生產(chǎn)的風(fēng)機特點肯定是不一樣的，唯一有相似之處的就是低電壓。無功電流與有功電流都是由風(fēng)機發(fā)出的電流，電流風(fēng)電場的極限值就是有功電流和無功電流，

當電壓降到50%時，如果系統(tǒng)電壓降低1%，無功電流增加2%，風(fēng)機的無功電流比正常值增加40%。Al模式，即此時風(fēng)機的有功輸出大幅下降，無功電流注入系統(tǒng)以支持系統(tǒng)電壓。因此，在動態(tài)降壓過程中，風(fēng)機不吸收系統(tǒng)的無功功率，風(fēng)電場開關(guān)站不需要增加無功功率來應(yīng)對動態(tài)過程，功率補償能力。

3 結(jié)語

（1）需要計算才能算出無功補償?shù)娜萘?。不可以按照風(fēng)電場的比例配置。需要首先運用風(fēng)力發(fā)電機組本身的無功功率。

（2）風(fēng)電場無功損耗容量為集電線路、饋電線、升壓站箱式變壓器、升壓變壓器，減去風(fēng)機本身的無功容量。

（3）需要依據(jù)整體的情況進行研究計算，風(fēng)電場輸電線路的無功補償是否需要補償，需要綜合研究無功補償，對系統(tǒng)變電所側(cè)一定容量的無功進行補償是最適合的補償方法。

（4）當系統(tǒng)故障出現(xiàn)電壓降低這種情況時，無功電流加大，風(fēng)機的有功電流變小，風(fēng)電場開關(guān)站不需要預(yù)留相應(yīng)的無功功率來應(yīng)對動態(tài)過程。