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大中型光伏电站无功补偿配置研究_朱彦玮

大中型光伏电站无功补偿配置研究_朱彦玮
大中型光伏电站无功补偿配置研究_朱彦玮

朱彦玮(1990一),男,硕士研究生,研究方向为电气工程及其自动化。

贾春娟(1969—),女,副教授,博士,研究方向为电力电子在电力系统中的应用、新能源发电技术。李

玮(1975—),女,高级工程师,

主要从事发电厂规划设计工作。大中型光伏电站无功补偿配置研究

朱彦玮1,贾春娟2,李玮3,张卫星2,魏华栋3,管勇涛

3

(1.河海大学能源与电气工程学院,江苏南京210024;2.山东大学电气工程学院,山东济南250061;

3.山东电力工程咨询院有限公司,山东济南250013)

要:详细分析了大中型光伏电站并网运行及无功消耗情况,并结合最大功率

跟踪方式,对光伏电站无功消耗进行了理论分析及相关计算。最后,根据无功补偿控制目标,对无功补偿容量进行了计算,并提出了大中型光伏电站无功补偿容量的配置建议。

关键词:光伏电站;逆变器运行方式;无功消耗;无功补偿容量

中图分类号:TM 615+

.2

文献标志码:A

文章编号:2095-

8188(2014)20-0055-05Research of Reactive Power Compensation Capacity for

Large-Medium Scale PV Plants

ZHU Yanwei 1,JIA Chunjuan 2,LI Wei 3,ZHANG Weixing 2,WEI Huadong 3,GUAN Yongtao 3

(1.College of Energy and Electrical Engineering ,Hohai University ,Nanjing 210024,China ;

2.School of Electrical Engineering ,Shandong University ,Ji ’nan 250061,China ;3.Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Co.,Ltd ,Ji ’nan 250013,China )

Abstract :This paper analyzed the PV plant operation and reactive power loss situation.Combined with maximum power tracking mode ,its reactive power consumption was analyzed theoretically and the related calculations were done.Finally ,according to PV power plant reactive power compensation control objectives ,the PV plant reactive power compensation capacity was calculated.The configuration recommendations of the reactive power compensation capacity of large and medium-sized PV power plant were put forward.

Key words :PV plant ;inverter operation mode ;reactive power consumption ;reactive power compensation capacity

0引言

近年来,国家对可再生能源发电大力支持,光伏发电得到了空前的发展,光伏电站在电网中所占比重也日益增大。光伏电站与普通的发电厂不同,有其自身独有的特点,即只有在光照等气候条件满足时,才处于并网发电状态,且所发有功功率随时间呈变化分布,午时左右达到峰值。夜晚因电池板无法工作,逆变器自动切除,此时主变压器由于投切断路器开关次数的限制,仍与电网相连,基本处于空载状态,仅负责站内消耗,电站又相当

于一个普通负载

[1]

。由此看来,对电网来说其输

送的有功和无功均为时变量,且变化范围较大。为了保证输电质量,减小线路损耗,以及满足系统调度的要求,大中型光伏电站需配有一定的无功补偿装置。本文将对补偿容量和补偿方式进行探讨。

由于光伏电站的无功消耗与其运行控制方式有很大关系

[2]

,对于光伏电站的无功功率与电压

控制,一般要求大中型光伏电站应配置无功电压控制系统,调节无功功率,控制并网点电压

[3]

对于实际中的光伏电站无功消耗情况,这方面的

55—

具体研究还较少

[4]

针对以上问题,本文在实地考察的基础上,详细分析了大中型光伏电站并网运行及无功消耗情

况,并根据无功补偿控制目标,对无功补偿容量进行了计算。在此基础上,探讨了大中型光伏电站无功补偿容量的配置问题。

1光伏电站概况

采用两级升压的光伏电站设备总览图如图1所示。光伏阵列在受到阳光照射时,把太阳能转化为直流电,发出的直流电经汇流箱汇集,送入逆变器转换为交流电,由低压变压器升压后,再经低压电缆汇集至主变压器低压侧,最后经主变升压后并网。目前,也有光伏电站经过一级变压器升至并网点电压,再经高压电缆汇集后并网。光伏电站接入公共电网的连接方式有3种[3]

,分别是专线接入、T 型接入、通过用户侧内部电网接入。本文主要研究大中型光伏电站专线

接入方式,即通过高压线路接至上级变电站的情况

图1光伏电站设备总览图

2光伏逆变器运行方式

在光伏电站运行过程中,其实际的有功出力

随光照、温度而变化。某光伏电站功率10kWp 的逆变器2008年6月1日有功出力曲线如图2所示。光伏电站无功消耗随其有功出力呈大范围变化趋势,同时无功消耗与逆变器的控制方式密切相关

[5]

逆变器的运行方式与其生产厂家及设备型号直接相关。主要来说有以下几种:

(1)定电流控制方式。由于逆变器的输出电压由电网决定,所以此方式通过设定逆变器的指令电流所占额定电流的百分数,来实现对光伏电源输出电流的控制。一般逆变器输出的有功和无功电流需分别设置,电流限值与逆变器型号有关

。图2

光伏电站实际有功出力曲线

(2)定功率控制方式。该方式通过设定有

功、无功功率在额定值中所占的百分比,来改变逆变器向系统注入的有功功率P 和无功功率Q 。

(3)定功率因数控制方式。设置功率因数为给定值,由逆变器出口的有功功率检测值和指定的功率因数计算得出相应的无功功率,从而设定有功、无功电流的参考值。(4)最大功率点跟踪(MPPT )控制方式[6]。光伏发电系统中,为了提高系统的整体效率,可以实时调整光伏阵列的工作点,使之始终工作在最大功率点附近。此操作模式的最大功率受控于“有功功率指令”参数(默认值为100%)。

以上几种运行方式,除MPPT 方式外,逆变器

均可发出或吸收感性无功功率,无功功率与其运行方式直接相关。通过调研,实际光伏电站一般采用MPPT 方式,单位功率因数并网运行。该方式下的无功消耗代表光伏电站无功消耗的实际情况。下面介绍的光伏电站无功消耗分析,是基于这种运行方式的。

3光伏电站无功消耗计算

光伏电站无功消耗示意图如图3所示

图3

光伏电站无功消耗示意图

虚线框内为产生无功消耗的部分,分别为低压变、低压电缆、主变、高压线路(电站出线)。由于光伏电站占地面积较大,各个片区的距离较远,

65—

所以站内低压汇集电缆的无功消耗不容忽视。3.1无功消耗计算方法

变电站中变压器消耗[7]:

P

T =P

+P

K

β2

Q

T =S

N

I

%

100

+

U

d

%

100

β

()2(1)

式中:P T、Q T———变压器有功、无功消耗;

P

———变压器空载消耗;

P

K

———变压器满载消耗;

S

N

———变压器额定容量;

I

%———变压器短路电流百分数;

U

d

%———变压器短路电压百分数;

β———变压器负荷率,即实际负荷容

量与额定容量的比值。

即变压器无功消耗由两部分组成,一部分属于空载无功消耗,与变压器短路电流有关;另一部分与变压器短路电压有关,随实际所发电量变化。

站内汇集电缆消耗计算公式:

ΔP+ΔQ=S2

U2

N

r

l+j x

()l

Q

C =-U2

N

ωC0l

(2)

式中:ΔP、ΔQ———线路有功、无功消耗;

S———通过电缆的实际容量;

U

N

———电缆的额定电压;

r

———单位长度电缆电阻;

x

———单位长度电缆感抗;

l———电缆长度;

Q

C

———线路充电功率;

C

———单位长度电缆电容。

光伏电站送出线路一般由架空线组成,计算公式:

ΔP+ΔQ=S2

U2

N

r'

l'+j x'

()

l'

Q

C =-

U2

N

350

l'

(3)

式中:r'0———单位长度电阻;

x'

———单位长度感抗;

l'———架空线线路总长。

3.2光伏电站无功消耗实测情况

结合某光伏电站进行无功消耗实测。该电站总容量为20MVA,共分为6个区,每个区容量约3.5MVA,各配有一个电气室。安装的逆变器型号两种:Y型250kW,输出电压380V;S型500kW,输出电压265V。

电站配置低压变压器15台,其中有10台10.5/0.27/0.27kV、1000/500-500kVA三绕组变压器,4台10.5/0.4kV、2000kVA双绕组变压器,以及1台10.5/0.4kV、1000kVA双绕组变压器。主变压器容量20MVA,变比38.5?8?1.25%/10.5kV,共有两台,互为备用。

10kV低压交流汇集系统电缆,采用3?120mm2三芯铜芯电力电缆,由各个电气室接至主控室,总长约为3km。经过主控室的主变压器升压至35kV并网,再经10km架空线,送到上一级变电站。电站各点处功率因数实测值如表1所示(图表中功率因数默认为超前,以下同)。

表1电站实测功率因数表

测量点功率因数

Y型逆变器出口0.988

S型逆变器低压变出口1.000

10kV电压母线0.997 0.998

并网点0.990

电站实际运行总览图如图4所示,其中容量S 单位为kVA。由于实际中Y型逆变器出口功率因数不为1,且其后所接低压变以及汇集线路存在功率消耗,所以该节点的功率因数为0.997左右。最后电能再经主变升压后送出电站,考虑到变压器消耗,并网点功率因数略有降低,为0.990。若再经电站出线接至上级变电站时,功率因数仍不低于0.980

图4光伏电站实际运行总览图

3.3光伏电站无功消耗计算

基于光伏电站的实际运行情况,根据光伏电

75

站无功消耗的分析结果,

对光伏电站无功消耗进行理论计算。根据相关数据和公式,分别针对电站发电功率为50%额定功率(平时情况)、100%额定功率(最大情况)、

0%额定功率(夜间情况)的,3种情况进行理论计算,计算结果如表2所示,其中夜间情况时,电站对系统来说相当于感性负载,功率因数很低。

输出100%有功功率时的理论计算结果如图5所示,各逆变器实际功率均为额定容量,逆变器或低压变出口功率因数按实际情况计算,10kV 低压电缆汇集后,功率因数为0.992,一级主变消耗后功率因数降为0.981,经35kV 线路送出后至上级变电站时,功率因数为0.979。

表2电站内各点功率因数理论计算结果对比

发电功率百分数50%100%0%Y 型逆变器出口0.9880.9880.199S 型逆变器低压变出口

1.0001.0000.19910kV 电压母线

0.9960.9920.253并网点0.9910.9810.291公共连接点

0.995

0.979

0.114

输出100%有功功率时,

除公共连接点外其余各点功率因数也均大于0.98,但实际上电站满发的条件非常苛刻,一般天气状况下很难达到,此为极限情况。考虑无功补偿容量配置时,应根据此种情况的无功消耗进行考虑

图5理论计算总览图(β=100%)

4光伏电站无功补偿容量及计算

当电网侧发生瞬时故障时,

光伏电站本身不能提供瞬时的电压支撑,容性无功补偿装置的装设尤为必要,同时可显著提高光伏电站各母线电压,增强光伏电站低电压穿越能力;当天气变化引起光照变化,继而光伏电站出力变化时,又会引起公共接入点的电压波动,因此,光伏发电系统同其他分布式电源一样,必须配置一定容量的容性和感性动态无功补偿装置;光伏电站因夜晚光照不足退出运行后,此时公共连接点电压升高,也需要投入一定的感性无功设备以抵消线路的充电

功率[8]

光伏电站无功补偿装置可采用SVC 、

SVG 等动态补偿设备。其补偿容量可以参考以下几种方法:

(1)按照站内无功消耗容量计算。仅考虑电站内无功消耗时,需计算到并网点,即主变高压侧,补偿容量应等于站内所有变压器和电力线路无功功率消耗之和。

(2)按照并网点功率因数0.98超前 0.98滞后可调计算:

Q C =P tan φ1-tan φ()

2(4)

式中:

φ1、φ2———补偿前、后并网点的功率因数。

(3)按照并网点电压调整要求进行计算:

Q C =

u 2

X (u 2

-u 1)(5)式中:

X ———包含主变阻抗的系统等值阻抗;

u 1、u 2———补偿装置投运前、后母线电压。(4)补偿至送出线路一半处的容量计算。对于专线接入公用电网的大中型光伏电站,其配置的容性无功容量需能够补偿光伏电站满发时站内汇集系统、主变压器的全部感性无功及光伏电站送出线路的一半感性无功之和;其配置的感性无功容量能够补偿光伏电站送出线路的一半充电无功功率,即按如下公式进行计算。

Q C =Q 汇集+Q 主变+12Q 35

Q L =

1

2Q 35C

(6)

结合某光伏实际情况,采用以上4种方案分别计算补偿容量,如表3所示。

85—

表34种无功补偿方式下补偿容量一览表发电功率

百分比

100%50%0%

按无功消耗量补偿

3337

(19.07%)

1123

(6.4%)

147

(0.84%)

并网点功率因数?0.98可调51 7015

(40%)

639 2885

(16.5%)

138 156

(0.89%)

并网点电

压调+5%

7598(43%)

补偿至送

出线路一半容性

3690(21.09%),感性255.5(1.5%)由表3可以看出,依据电站内部无功消耗进行补偿的容量最小,为电站总容量的19.07%;补偿至送出线路一半处所需的无功容量为总容量的21.09%;按照并网点功率因数和电压调整要求进行补偿时所需容量较大,为电站总容量的40%和43%左右,补偿容量差别比较大的原因是补偿目标不同。

由于一般的小型光伏电站不参与系统的无功、电压调节,因此,只需补偿自身所消耗的无功功率,补偿目标为保证并网点的功率因数在1附近,因此光伏电站需配置20%左右的无功补偿;但大中型的光伏电站对系统的影响较大,电网要求对其进行直接调度以保证系统的稳定,所需配置的无功补偿装置容量考虑在40%左右。

5结语

本文在分析了光伏电站基本结构运行方式的基础上,结合某光伏电站的接线和运行情况的实测数据,对该算例中发电功率分别为0%、50%、100%时,各节点的功率流和功率因数进行了计算和分析。结果表明,理论计算与实际数据基本吻合,且一般情况下白天不进行无功补偿时,电站并网点和公共连接点的功率因数均高于0.98,但电站夜间不发电时由于变压器处于空载状态,此时功率因数较低。

最后,本文按照提出的4种补偿方案对电站所需无功补偿容量进行了计算,计算结果为光伏电站中无功补偿装置的配置容量提供了一定的理论参考。

此外,光伏电站还可以利用逆变器自身的剩余容量发出一定的容性或感性无功功率,减少投入成本,虽然其输出无功受到逆变器自身容量的限制,同时受所发有功功率多少的影响,但如何通过对逆变器的控制为系统提供无功支撑,也是未来进一步值得研究的问题[9]。

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收稿日期:

檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿

2014-07-25 (上接第28页)

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收稿日期:2014-06-18

95

无功补偿及电能计算

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摘要:分析了工矿企业采用无功补偿技术的必要性,介绍了无功补偿方式的确定及补偿容量的计算方法,并论述了加强无功补偿装置管理、提高运行效率应注意的问题。 关键词:无功补偿;技术管理;工矿企业 1 前言 供电部门在向用电单位(以下简称用户)输送的三相交流功率中,包括有功功率和无功功率两部分。将电能转换成机械能、热能、光能等那一部分功率叫有功功率,用户应按期向供电部门交纳所用有功电度的电费;无功功率为建立磁场而存在并未做功,所以供电部门不能向用户收取无功电度电费,但无功功率在输变电过程中要造成大量线路损耗和电压损失,占用输变电设备的容量,降低了设备利用率。因此,供电部门对输送给用户的无功功率实行限制,制订了功率因数标准,采用经济手段———功率因数调整电费对用户进行考核。用户功率因数低于考核标准,调整电费是正值,用户除了交纳正常电费之外,还要增加支付调整电费(功率因数罚款);用户功率因数高于考核标准,调整电费是负值,用户可以从正常电费中减去调整电费(功率因数奖励)。 用电设备如变压器、交流电动机、荧光灯电感式镇流器等均是电感性负荷,绝大多数用户的自然功率因数低于考核标准,都要采取一些措施进行无功补偿来提高功率因数。安装移相电力电容器是广大用户无功补偿的首选方案。 2 无功补偿的经济意义 2.1 提高输变电设备的利用率 有功功率

光伏发电站无功补偿技术规范(征求意见稿)

ICS GB/T —201X 光伏发电站无功补偿技术规范Technical specification for reactive power compensation of PV power station (征求意见稿) 20 - - 发布20 - - 实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中国国家标准化管理委员会

GB/T —201X 目次 前言................................................................................................................................................................................................... I I 1范围 . (1) 2规范性引用文件 (1) 3术语和定义 (1) 4电压偏差 (2) 5无功电源 (2) 6无功容量 (2) 7无功补偿装置 (3) 8电压调节 (4) 9无功电压控制系统 (4) 10监测与考核 (5) 参考文献 (6) I

GB/T —201X II 前言 本标准根据国家标准化管理委员会下达的国标委综合【2010】87号《2010年国家标准制修订计划》制订。 本标准根据GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准依据《电力系统电压和无功电力技术导则》,考虑光伏发电出力波动性、分布性、接入条件的复杂性等制定。 本标准规定了通过10(6)kV及以上电压等级接入电力系统的光伏发电站的无功补偿技术要求。 本标准由中国电力企业联合会提出并归口。 本标准起草单位:中国电力科学研究院、国网电力科学研究院。 本标准主要起草人:

无功补偿容量计算

无功补偿容量计算 Prepared on 22 November 2020

一、无功补偿装置介绍 现在市场上的无功补偿装置主要分为固定电容器组、分组投切电容器组、有载调压式电容器组、SVC和SVG。下面介绍下各种补偿装置的特点。 1)固定电容器组。其特点是价格便宜,运行方式简单,投切间隔时间长。但它对于补偿变化的无功功率效果不好,因为它只能选择全部无功补偿投入或全部无功补偿切出,从而可能造成从补偿不足直接补偿到过补偿,且投切间隔时间长无法满足对电压稳定的要求。而由于光照强度是不停变化的,利用光伏发电的光伏场发出的电能也跟着光伏能力的变化而不断变化,因此固定电容器组不适应光伏场的要求,不建议光伏项目中的无功补偿选用固定电容器组。 2)分组投切电容器组。分组投切电容器组和固定电容器组的区别主要是将电容器组分为几组,在需要时逐组投入或切出电容器。但它仍然存在投切间隔时间长的问题,且分的组数较少,一般为2~3组(分的组数多了,投资和占地太大),仍有过补偿的可能。因此分组投切电容器组适用于电力系统较坚强、对相应速度要求较低的场所。 3)有载调压式电容器组。有载调压式电容器组和固定电容器组的区别主要是在电容器组前加上了一台有载调压主变。根据公式Q=2πfCU2可知,电容器组产生的无功功率和端电压的平方成正比,故调节电容器组端电压可以调节电容器组产生的无功功率。有载调压式电容器组的投切间隔时间大大缩短,由原来的几分钟缩短为几秒钟。且有载调压主变档位较多,一般为8~10档,每档的补偿无功功率不大,过补偿的可能性较小。因此分组投切电容器组适用于电力系统对光伏场要求一般的场所。

分布式光伏电站无功补偿的配置研究

分布式光伏电站无功补偿的配置研究 发表时间:2019-12-17T09:38:42.900Z 来源:《基层建设》2019年第26期作者:蒋从伟1 冯飞波1 闫兴德1 李奇1 杨澍1 周梦 [导读] 摘要:分布式光伏电站的无功补偿配置是光伏发电接入系统设计中一个重要的内容,本文以一个典型的分布式光伏电站接入系统为例,阐述了无功补偿配置的原则,并对无功补偿容量的计算进行了分析,可作为光伏发电接入系统的参考依据。 1.国网蚌埠供电公司蚌埠 233000; 2.合肥工业大学土木与水利工程学院合肥 230009 摘要:分布式光伏电站的无功补偿配置是光伏发电接入系统设计中一个重要的内容,本文以一个典型的分布式光伏电站接入系统为例,阐述了无功补偿配置的原则,并对无功补偿容量的计算进行了分析,可作为光伏发电接入系统的参考依据。 关键词:分布式光伏电站;无功补偿装置;配置原则 引言 光伏电站是利用光伏电池的光生伏特效应将太阳能转化成电能的发电系统,一般包括光伏方阵、逆变器、变压器以及其他辅助设备。由于太阳光本身具有间歇性及波动性,光伏电站的出力也具有不确定性,接入电网后对于电网的电能质量带来一定的影响,尤其是对电压的影响较大。光伏电站的无功补偿配置是光伏发电接入系统设计的一个重要的内容,既要保证光伏电源的可靠并网,又要确保电网的安全稳定。 光伏电站中的送出线路、变压器、集电线路都属于高感性设备,光伏电站满发时需要补偿大量的容性无功;光伏电站停发时输电线路充电功率大于系统所需,需要吸收一定数量的感性无功,以确保电压稳定;当电网侧发生瞬时故障时,光伏电站本身不能提供瞬时的电压支撑,容性无功补偿装置的配置可提高光伏电站各母线电压,增强光伏电站低电压穿越能力。所以要求光伏电站无功补偿装置既能提供容性无功又能提供感性无功。 本文以35kV及以下电压等级接入电网、单个项目容量不超过20MW且所发电量主要在并网点供电区域消纳的光伏电站项目为研究对象,具体分析无功补偿配置的原则以及无功补偿容量的计算方法。 1 无功补偿配置的基本原则 光伏发电站的无功电源包括光伏逆变器和光伏发电站的集中无功补偿装置。根据《光伏发电站接入电力系统技术规定》(GBT 19964-2012):光伏发电站安装的并网逆变器应满足额定有功出力下功率因数在超前0.95-滞后0.95的范围内动态可调。通过10kV-35kV电压等级并网的光伏发电站功率因数应能在超前0.98-滞后0.98的范围内连续可调,有特殊要求时,可做适当调整以稳定电压水平。当功率因数在0.98超前~0.98 滞后可调时,对于容量20MW的光伏电站,逆变器可调无功可达3.25MW,可调范围很广,若充分利用,甚至可取消集中无功补偿装置。 目前,光伏电站接入系统中,光伏逆变器的无功输出由于受兼容性、可控性及响应速度等因素的局限影响,尚在试验阶段,未大规模投入实际应用;同时,光伏发电企业基于上网电量的经济效益考虑,希望电站的功率因数越大越好,很难充分利用光伏逆变器的无功输出。故现有的光伏电站无功配置往往侧重考虑集中动态无功补偿装置。 光伏电站的无功容量应满足分(电)区分(电压)层基本平衡的原则,无功补偿容量应在充分考虑优化调压方式及降低线损的原则下进行配置。光伏电站无功补偿装置可采用SVC、SVG 等动态补偿设备,其补偿容量可以按照站内外的无功消耗容量及无功电源计算。 在无功平衡中,对于直接接入公共电网的光伏电站,无功补偿配置容量计算如下: 光伏电站满发:容性无功容量=汇集系统无功损耗+主变无功损耗+送出线路一半的无功损耗-机组可发容性无功容量; 光伏电站停发:感性无功容量=汇集系统充电功率+送出线路一半的充电功率。 2 无功补偿的容量计算 某工程20MW光伏发电项目由20个容量为1.0MWp光伏发电单元组成,每个发电单元通过2台500kW逆变器与1台1000kV A的双分裂绕组升压变压器相连,将电压从315V升至35kV,20个光伏发电单元并联后,经2回35kV集电线路接入站内35kV开关站。 具体电气主接线见下图: 正常运行时,35kV及以上公共连接点电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%,运行中的线路,既是无功负荷,也是无功电源,因为线路的电抗产生无功损耗,线路的电纳产生充电功率。其无功损耗与电压的平方成反比,而线路的充电功率与电压的平方呈正比。线路的充电功率一般只计110kV及以上的架空线路与35kV及以上的电缆线路。故为简化计算过程,本工程只计架空的无功损耗及电缆的充电功率。计算公式如下: (1) 为线路电抗产生的无功损耗,kvar;为线路额定功率下电流,A;为线路额定功率,kW;为线路额定线电压,kV;为功率因数。 为线路等值电抗,Ω,计算公式为:;为导线单位长度电抗,Ω/km;为线路长度,km。 (2) 为线路电纳产生的充电功率,kvar;为线路额定线电压,kV;为电力系统频率,取值50Hz;为导线单相对地电容,μF;为单位长度导线单相对地电容,μF/km。 2.1送出线路 光伏电站满发的条件非常苛刻,一般天气状况下很难达到,此为极限情况。但在考虑无功补偿容量配置时,应考虑满发的这种状况。

关于光伏电站无功补偿容量配置的讨论

关于光伏电站无功补偿容量配置的讨论 【摘要】针对光伏电站的无功补偿容量配置的问题,本文通过分析已投运的光伏电站的无功需求,电站自身具有的无功提供特性,和实际生产运行数据统计,得出现行电网要求装机容量的20%~40%的无功补偿装置设置偏大,导致无功设备容量闲置浪费,或运行不经济。 【关键词】光伏电站;无功补偿;补偿容量 近几年投运的光伏电站数量很多,在运行期间发现电站的无功补偿容量配置上存在偏大的问题,直接致使初期投资,后期维修维护费用增加,和光伏电站无功补偿运行不经济现象。本文通过电站的无功需求和电站的无功提供特性出发讨论了配置过大几个理由。 1.光伏电站的无功需求 在电站运行中主要的无功消耗设备就是大量的感性元件—升压变压器,对它的需求认识能从根本上了解配置补偿容量的大小。目前大中型并网光伏发电普遍采用1MWp容量作为一个发电单元,每个单元一台升压变压器,容量为1000KV A,就地升压汇集并网。变压器均为性能较好的S11或其他变压器,其空载和负载损耗相对较小。根据参数测算变压器无功需求。(以我公司光伏10MWp 电站为例)其他电站情况类似。 变压器参数: 变压器型号:ZGSF11—Z.G—1000/10 容量:1000KV A; 短路阻抗:5.1%; 变压器空载电流比:0.36% 电站变压器台数:10; 根据变压器的无功损耗计算公式: (1) —无功损耗,—空载电流百分数,—短路阻抗百分数,—变压器额定容量,—负载系数 通过变压器无功需量测算,得出在不同负荷下需要补偿的无功大致数值,如表1。 其中看到最大的无功需要量是546KVar,最小需要量36KVar,根据统计光伏发电的平均发电负荷在60%左右,就是无功需量200KVar左右,显然按照电网要求的最低无功补偿容量20%计,即2000KVar,远远超出,即便按照最大的需求量计算应该在600Var左右,仅为要求配置容量的33%。加上余度考虑最多50%,即总补偿的容量不超过总装机容量的10%。 2.光伏电站自身分布电容具有补偿功能 2.1 注意到光伏电站在夜间停止发电时段内关口计量的反向无功电量增长数值为零,大致可以确定站内的分布电容量提供的无功与空载时的变压器时消耗的无功量相当或稍大。对于站内敷设电缆、输出线路长度较长的光伏电站而言,分布电容量会更大些。 2.2 逆变器具有无功调节的功能。光伏电站中能够提供无功的设备中除了补偿装置外还有逆变器。作为光伏电站的关键设备,不仅有将直流电转换成交流电的功能外,还具有有、无功调节的功能,在逆变器处于额定转换功率内时,可以

光伏电站无功补偿装置运行规程

光伏电站无功补偿装置运行规程 1、SVG的功能与特点 SVG高压静止无功补偿器并联电网中,相当于一个可变的无功电流源,其无功电流可以快速的跟随负荷无功电流的变化而变化,自动补偿系统所需的无功功率。SVG是基于电压源型变流器的补偿装置,通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功能量的变换。 1.1 SVG的功能: 1)提高线路输电稳定性 2)维持受电端电压,加强系统电压稳定性。 3)补偿系统无功功率,提高功率因数。 4)谐波动态补偿,改善电能质量。 5)抑制电压波动和闪变。 6)抑制三相不平衡。 1.2. SVG的特点: 1)控制系统采用基于DSP的全数字控制系统,相应控制速

度快。 2)控制系统是在SVC的控制系统的基础上进行改进的,增强了系统的稳定性。 3)采用了PWM波技术,不仅自身不产生谐波,还能够对负载的谐波和无功进行补偿,实现源滤波的功能。 4)采用国际先进的系统仿真软件,对谐波潮流、谐波阻抗、操作过电压等进行仿真计算,保证系统在不同运行的工况条件下,所设计的滤波器不与系统昌盛的并联谐振和谐波放大。 5)监控系统采用一体化工作站,人机界面友好,方便使用和维护。 2、工作原理 SVG(Static Var Generator),即高压静止无功发生器,是专指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。装置在工作时通过电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成交流侧电网同频率的输出电压,类似一个电压型

逆变器,只不过其交流侧输出接的不是无源负载,而是电网。因此,当仅考虑基波频率时,SVG功率部分可以等效的被视为幅值和相位均可以控制的一个于电网同频率的交流电压源。它通过交流电抗器连接到电网上,无功的性质和大小靠调节电流来实现。 3、无功补偿装置参数 额定容量5Mvar 额定输出电压35KV 额定过载电流120%/长期 输入主回路三相35kV,50HZ 输入控制回路AC380V 冷却方式强制风冷 防护等级IP30 环境温度-10℃- +40℃

无功补偿常用计算方法

按照不同的补偿对象,无功补偿容量有不同的计算方法。 (1)按照功率因数的提高计算 对需要补偿的负载,补偿前后的电压、负载从电网取用的电流矢量关系图如图3.7所示: I 2r I 1 补偿前功率因数1cos ?,补偿后功率因数2cos ?,补偿前后的平均有功功率为 P ,则需要补偿的无功功率容量 )t a n (t a n 21? ?-=P Q 补偿 (3.1) 由于负载功率因数的增加,会使电网给负载供电的线路上的损耗下降, 线损的下降率 %100)cos (3)cos (3)cos ( 3%21 122 2211?-= ?R I R I R I P a a a ???线损 %100)c o s c o s (1221??? ? ???-=?? (3.2) 式中R 为负载侧等值系统阻抗的电阻值。 (2)按母线运行电压的提高计算 ①高压侧无功补偿 无功补偿装置直接在高压侧母线补偿,系统等值示意图如图3.8所示: 图3.7 电流矢量图

P+jQ 补偿 图中, S U、U分别是系统电压和负载侧电压;jX R+是系统等值阻抗(不 含主变压器高低压绕组阻抗);jQ P+是负载功率, 补偿 jQ是高压侧无功补偿容 量; 1 U、 2 U分别是补偿装置投入前后的母线电压。 无功补偿装置投入前后,系统电压、母线电压的量值存在如下关系: 无功补偿装置投入前 1 1U QX PR U U S + + ≈ 无功补偿装置投入后 2 2 ) ( U X Q Q PR U U S 补偿 - + + ≈ 所以 2 1 2U X Q U U补偿 ≈ -(3.3) 所以母线高压侧无功补偿容量 ) ( 1 2 2U U X U Q- = 补偿 (3.4) ②主变压器低压侧无功补偿 无功补偿装置在主变压器的低压侧进行无功补偿,系统等值示意图如图3.9所示: P+jQ 补偿 图3.8 系统等值示意图

什么叫无功补偿装置

什么叫无功补偿装臵 总的来说“无功补偿装臵”就是个无功电源。 一般电业规定功率因数为低压0.85以上,高压0.9以上。为了克服无功损耗,就要采用无功补偿装臵来解决。 电力系统中现有的无功补偿设备有无功静止式补偿装臵和无功动态补偿装臵两类,前者包括并联电容器和并联电抗器,后者包括同步补偿机(调相机)和静止型无功动态补偿装臵(SVS)。 并联电抗器的功能是: 1)吸收容性电流,补偿容性无功,使系统达到无功平衡; 2)可削弱电容效应,限制系统的工频电压升高及操作过电压。其不足之处是容量固定的并联电抗器,当线路传输功率接近自然功率时,会使线路电压过分降低,且造成附加有功损耗,但若将其切除,则线路在某些情况下又可能因失去补偿而产生不能允许的过电压。

改进方法是采用可控电抗器,它借助控制回路直流的励磁改变铁心的饱和度(即工作点),从而达到平滑调节无功输出的目的。 工业上采用 1.同步电机和同步调相机; 2.采用移相电容器; 目前大多数采用移相电容器为主。 无功补偿对于降低线损有哪些作用? 电网的损耗分为管理线损和技术线损。管理线损通过管理和组织上的措施来降低;技术线损通过各种技术措施来降低。无功补偿是利用技术措施降低线损的重要措施之一,在有功功率合理分配的同时,做到无功功率的合理分布。按照就近的原则安排减少无功远距离输送。对各种方式进行线损计算制定合理的运行方式;合理调整和利用补偿设备提高功率因数。 1、提高负荷的功率因数

提高负荷的功率因数,可以减少发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的无功功率,使线损大为降低,而且还可以改善电压质量、提高线路和变压器的输送能力。 2、装设无功补偿设备 应当根据电网中无功负荷及无功分布情况合理选择无功补偿容量和确定补偿容量的分布,以进一步降低电网损耗。 农村低压客户的用电现状以及无功补偿在低压降损中的作用有哪些? 90年代以前,农村低压用电以居民生活用电为主,其负荷主要是照明用白炽灯,不仅用电量少而且负荷性质基本是纯电阻性(COSφ≈1),而低压动力用户的负荷功率因数虽然较低,但其用电量占总售电量的比例较小,故影响不大。近些年来,由于各种现代家用电器的迅速普及和大量使用,居民生活用电不仅用电量有了较大的增长,更重要的是其负荷性质有了很大的改变。与此同时,低压动力客户电量增长迅速,近几年已经占到了农村总用电量比重的60%~70%,主要以纺织行业、机械加工为主,而且动力客户的用电量明显呈现出继续增长趋势。这些动力客户,其设备自然功率因数较低(COSφ=0.6~0.7),且经常处于低功率因数运行状况。

SVG在光伏发电站内动态无功补偿的选型计算

SVG在光伏发电站内动态无功补偿的选型计算 当前,我国的光伏容量逐年在提升,处于世界第一的位置,光伏电站配置无功补偿装置在光伏输送容量和系统稳定性提高方面有着显著的作用,还能防止电压崩溃[1]。文章简单介绍了SVG的基本工作原理及系统组成,并对其在光伏电站中的选型依据进行分析。最后,根据具体实例,提出无功配置方案,对实际工程有指导价值。 标签:光伏;SVG;无功补偿 引言 与常规的能源发电区分开来,光伏发电系统输出的功率存在不稳定的问题,容易受到有无光照、温度变化等环境因素的影响,通过对系统无功功率的调整可以使并网运行中的点电压实现稳定状态。当夜晚没有光照时,有功出力为零,SVG 可作为线路无功补偿装置来加强线路的输电能力[2]。 1 静止型无功发生器SVG SVG(静止型动态无功发生器)是一种IGBT全控式有源型无功发生器,将电抗器连接桥式变流器上,可以发出或吸收无功功率,从而使SVG调节的电压更平稳的柔性电压来达到动态无功补偿的要求[3]。SVG是由功率模块、启动和控制部分组成的。它的基本电路构造如图1所示。 2 光伏电站中SVG的作用 2.1无功补偿能力强 光伏电站大多选用电缆接线,电缆自身相当于圆柱体的电容器装置。当光伏电站处于光伏满发和停发两种状况下需要无功补偿,无功补偿分别为容性和感性的,SVG可以使这两种无功补偿更高效更持续平稳。如果选型适当,功率因数可趋于1.0。 2.2 抑制諧波能力强 SVG通过运用桥式电路的PWM技术能够消除逆变器产生的低次谐波。高次谐波随不能够被完全消除,但也可以相应程度的降低,这样就不需要在光伏电站中再配置其他的消除谐波的装置[4]。 3 光伏电站中SVG选型依据 3.1线路产生的感性无功功率

动态无功补偿装置SVG在光伏电站的应用浅析

动态无功补偿装置SVG在光伏电站的应用浅析 发表时间:2018-07-05T16:07:13.683Z 来源:《电力设备》2018年第9期作者:张小龙朱艳丽[导读] 摘要:目前光伏电站对投入无功补偿装置的认识不一,光伏电站认为投入 SVG 会大大增加电站的站用电量,SVG 装置发出无功仅仅对电网有益对光伏电站没有好处等。 (国网青海省电力公司海西供电公司青海格尔木 816099) 摘要:目前光伏电站对投入无功补偿装置的认识不一,光伏电站认为投入 SVG 会大大增加电站的站用电量,SVG 装置发出无功仅仅对电网有益对光伏电站没有好处等。实际是什么情况呢?笔者通过下面的粗浅分析,得出一定的结论。 一、基本原理 SVG 基本原理:所谓 SVG(Static Var Generator),就是专指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。装置的交流侧通过电抗器或变压器并联接入系统。适当控制逆变器的输出电压以改变 SVG 的运行工况,使其处于容性、感性负载或零负载状态。 二、投入 SVG 对系统电量损耗进行相关计算 1.理论计算 1.1 变压器有功损耗 P:变压器有功损耗, P 0 :变压器空载有功损耗, P k :变压器负载有功损耗, S 2 :变压器瞬时视在功率, S N :变压器额定容量。 公式(1)可以看出变压器的有功损耗同无功功率传递的多少是相关联的,即当无功功率加大会增加变压器的有功功率损耗。计算实例:以某 110kV、100MV A 变压器为例进行计算,输送无功 20MV A 和有功 40MW 时的有功损耗:变压器负载有功损耗 310kW,空载有功损耗 65kW,计算有功损耗 P=P 0 + P k (S 2 /S N ) 2 =65+310x0.2=127(kW); 只输送有功 40MW 时的损耗: P=P 0 + P k (S 2 /S N ) 2 =65+310x0.16=114.6(kW) 变压器减少无功传输会减少有功功率损耗,但从上面计算例子可以看出变压器损耗减少是 12.4 kW,以每天输送有功电量 8 小时计算,每天减少有功损耗为 100kW.h,每月减少有功损耗为 0.3 万 kW.h。 1.2 输电线路有功损耗 P L :线路有功损耗, R L :线路等效电阻, X L :线路等效电抗, P:线路输送的有功功率, Q:线路输送的无功功率 公式(2)是线路阻抗功率损耗公式,可以看出输电线路的有功损耗同传输的无功功率多少和系统电压是相关联的,即当无功功率加大或电压减小时均会增加输电线路的有功功率损耗。计算实例:以某 110kV 送出线路为例进行计算,输送无功 20MV A 和有功 40MW 时的有功损耗 线路阻抗 R L =4.73Ω,P L =R L (P 2 +Q 2 )/U 2 =4.73x(40 2 +20 2 )/(110) 2 =780(kW);只输送有功 40MW 时的损耗: P L =R L (P 2 +Q 2 )/U 2 =4.73x40 2 /(110) 2 =625(kW) 线路减少无功传输会减少有功功率损耗,从上面计算例子可以得出减少 155kW,以线路每天输送有功电量 8 小时计算,每天减少有功损耗为 1240 kW.h,每月减少有功损耗为 3.72 万 kW.h。理论计算每天输送有功 32 万千瓦时,每月输送电量 960 万千瓦时,投入 SVG 后可减少的有功损耗是 3.72+0.3=4.02 万千瓦时从计算可以明显看出,在有功功率固定的情况下,系统输送的无功功率越大,传输过程中产生的有功损耗越多,所以说采用无功功率就地补偿的方式在一定程度上是可以减少电能传输过程中的有功损耗。 2.工程实例统计数据 2.1 数据实例: 表 2 某电站投入 SVG 前后电量统计表单位:万千瓦时 备注:1)场损耗电量=发电量-上网电量(售电量)

35kV~220kV变电站无功补偿装置设计技术规定学习笔记

35kV~220kV变电站无功补偿装置设计技术规定学习笔记 5.0.3 SVC与STATCOM的区别:STATCOM较SVC电压稳定效果好、系统稳定和动态特性好、投资收益佳 高压静止动态无功补偿装置 SVC(Static Var Compensator)是一种静止无功补偿器。静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成,由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速,而且通断次数也可以不受限制。当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节,以满足动态无功补偿的需要,同时还能做到分相补偿;对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性;但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波,为此需加装专门的滤波器。 目前,中国电网的建设和运行中长期存在的一个问题是无功补偿容量不足和配备不合理,特别是可调节的无功容量不足,快速响应的无功调节设备更少。近年来,随着大功率非线性负荷的不断增加,电网的无功冲击和谐波污染呈不断上升的趋势,无功调节手段的缺乏使得母线电压随运行方式的改变而变化很大。导致电网的线损增加,电压合格率降低。此外,随着电网的发展,系统稳定性的问题也愈加重要。动态无功补偿技术是一种提高电压稳定性的经济、有效的措施。另外,静态无功补偿技术在风电场、冶金、电气化铁路,煤炭等工业领域的客观需求也很大。在目前情况下,静止型动态无功补偿装置(SVC)对于解决各种负载所产生的无功冲击是很有效的。使电网电压波动明显改善,功率因数明显提高,是一种技术含量高、经济效益显著的新型节能装置。 SVC如图接入系统中,电容器提供固定的容性无功Qc,补偿电抗器通过的电流决定了补偿电抗器输出的感性无功QTCR的大小,感性无功和容性无功相互抵消,只要能做到系统无功QN=Qv(系统所需)-Qc+QTCR=常数(或者0),则能够实现电网功率因数=常数,电压几乎不波动,关键是准确控制晶闸管的触发角。得到所需要的流过补偿电抗器的电流。晶闸管变流装置和控制系统能够实现这个功能。采集母线的无功电流值和电压值,合成无功值,和所设定的恒无功值进行比较,计算得到的触发角大小。通过晶闸管触发装置,使晶闸管流过所需要的电流。 STATCOM——静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator, 简称STATCOM,又称SVG)是当今无功补偿领域最新技术的代表,属于灵活柔性交流输电系统(FACTS)的重要组成部分。STATCOM并联于电网中,相当于一个可控的无功电流源,其无功电流可以快速地跟随负荷无功电流的变化而变化,自动补偿电网系统所需无功功率,对电网无功功率实现动态无功补偿。

无功补偿怎么计算

没目标数值怎么计算? 若以有功负载1KW,功率因数从0.7提高到0.95时,无功补偿电容量: 功率因数从0.7提高到0.95时: 总功率为1KW,视在功率: S=P/cosφ=1/0.7≈1.4(KVA) cosφ1=0.7 sinφ1=0.71(查函数表得) cosφ2=0.95 sinφ2=0.32(查函数表得) tanφ=0.35(查函数表得) Qc=S(sinφ1-cosφ1×tanφ)=1.4×(0.71-0.7×0.35)≈0.65(千乏) 电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理. 计算示例 例如:某配电的一台1000KVA/400V的变压器,当前变压器满负荷运行时的功率因数cosφ =0.75, 现在需要安装动补装置,要求将功率因数提高到0.95,那么补偿装置的容量值多大?在负荷不变的前提下安装动补装置后的增容量为多少?若电网传输及负载压降按5%计算,其每小时的节电量为多少? 补偿前补偿装置容量= [sin〔1/cos0.75〕-sin〔1/cos0.95〕]×1000=350〔KVAR〕安装动补装置前的视在电流= 1000/〔0.4×√3〕=1443〔A〕 安装动补装置前的有功电流= 1443×0.75=1082〔A〕 安装动补装置后视在电流降低=1443-1082/0.92=304 〔A〕 安装动补装置后的增容量= 304×√3×0.4=211〔KVA〕 增容比= 211/1000×100%=21% 每小时的节电量〔304 ×400 ×5% ×√3 ×1 〕 /1000=11 (度) 每小时的节电量(度)

大中型光伏电站夜间无功补偿分析

大中型光伏电站夜间无功补偿分析 发表时间:2019-09-17T11:05:21.907Z 来源:《电力设备》2019年第7期作者:凌绪友罗志红[导读] 摘要:光伏组件白天发电,夜间离网,离网后光伏电站需从电网购电供站内用电。 (国家电力投资集团有限公司湖北分公司湖北荆门 430000) 摘要:光伏组件白天发电,夜间离网,离网后光伏电站需从电网购电供站内用电。光伏电站日常负荷非常小,高压电气设备无功损耗相对较大,功率因数很低,电网公司会因此增收额外力调电费作为惩罚。为了避免功率因数惩罚就必须补偿无功,如果无功补偿设备能耗太大也会提高运营成本,所以如何提高功率因数、降低运营成本成为光伏发电企业必须面对的问题。 关键词:光伏电站;夜间;无功补偿 1实例背景 官垱光伏电站是一座50MWp的大型光伏电站,建有一座110kV的升压站,站内配置有1台±12.5Mvar的SVG无功补偿设备、一台50MV A 的双绕组变压器、40台1MW的箱变和逆变器。光伏组件所发的电能从升压站输出,通过14.74千米110kV架空输电线路接入电网公司220kV 后港变电站。各计量点位置见图1。 图1 官垱光伏电站各计量点位置电费结算以电网公司港01关口表为依据,总电费计算公式为:总电费=实时电费+力调电费+代征电费(1)力调电费是供电公司控制功率因数的奖惩电费,按照电力行业专业术语说就是控制功率平衡的,最主要的目的是给广大用电客户提供稳定可靠的供电服务。 功率因数奖、罚规定:每低于标准0.01时,从电费总额罚款0.5%,以此递增,低于0.7每一级提高到1%,低于0.65每级提高到2%;每高于标准0.01时,从电费总额奖0.15%,以此类推,以0.75%封顶。官垱光伏电站夜间未投入无功补偿设备,从而导致功率因数极低,电网公司收取了高达1.2倍的力调电费,给光伏电站的运营带来不小的损失。 2 四象限无功组成 无功功率是有方向的,母线向线路的无功作为正向,反之线路向母线倒送无功就是反向。电能计量四象限功率的定义如图2: 图2 四象限功率定义图 图中:A——有功电能;R——无功电能;RL——感性无功电能;RC——容性无功电能。Ⅰ象限:消耗有功功率?(+A),消耗感性无功功率?(+RL);Ⅱ象限:发出有功功率?(-A),发出容性无功功率?(+RC);Ⅲ象限:发出有功功率?(-A),发出感性无功功率?(-RL);Ⅳ象限:消耗有功功率?(+A),消耗容性无功功率?(-RC)。统计光伏组件离网后港01关口表无功数据及离网时间,电网公司港01计量点无功为IV象限无功,无功功率约-933kVar。 3 无功损耗计算 (1)本光伏电站110kV线路长14.74km,采用LGJ-240导线,通过查表电抗率为0.388Ω/km,电阻率为0.13Ω/km,计算出电抗Ω,电阻Ω。 主要线路无功损耗公式: (2)

无功补偿计算公式

1、无功补偿需求量计算公式: 补偿前:有功功率:P 1= S 1 *COS 1 ? 有功功率:Q 1= S 1 *SIN 1 ? 补偿后:有功功率不变,功率因数提升至COS 2 ?, 则补偿后视在功率为:S 2= P 1 /COS 2 ?= S 1 *COS 1 ?/COS 2 ? 补偿后的无功功率为:Q 2= S 2 *SIN 2 ? = S 1 *COS 1 ?*SIN 2 ?/COS 2 ? 补偿前后的无功差值即为补偿容量,则需求的补偿容量为: Q=Q 1- Q 2 = S 1*( SIN 1 ?-COS 1 ?*SIN 2 ?/COS 2 ?) = S 1*COS 1 ?*(1 1 1 2 - ? COS —1 1 2 2 - ? COS ) 其中:S 1-----补偿前视在功率;P 1 -----补偿前有功功率 Q 1-----补偿前无功功率;COS 1 ?-----补偿前功率因数 S 2-----补偿后视在功率;P 2 -----补偿后有功功率 Q 2-----补偿后无功功率;COS 2 ?-----补偿后功率因数

2、据此公式计算,如果需要将功率因数提升至0.9,在30%无功补偿情况下,起始功率因数为: Q=S*COS 1?*(1112-?COS —112 2-?COS ) 其中Q=S*30%,则: 0.3= COS 1?* (111 2-?COS —19.012-) COS 1?=0.749 即:当起始功率因数为0.749时,在补偿量为30%的情况下,可以将功率因数正好提升至0.9。 3、据此公式计算,如果需要将功率因数提升至0.9,在40%无功补偿情况下,起始功率因数为: Q=S*COS 1?*(1112-?COS —112 2-?COS ) 其中Q=S*40%,则: 0.4= COS 1?* (111 2-?COS —19.012-) COS 1?=0.683 即:当起始功率因数为0.683时,在补偿量为40%的情况下,可以将功率因数正好提升至0.9。

光伏电站的无功配置计算(严选内容)

一、光伏电站的无功配置计算 一般需要依据《GB19964-2012光伏发电站接入电力系统技术规定》,《GBT29321-2012光伏发电站无功补偿技术规范》进行光伏电站的无功配置分析。 光伏电站逆变器可发出无功功率,但考虑电站能为系统提供一定的无功储备容量,需配置无功补偿装置。无功补偿容量应结合实际接入电网情况确定,其配置的容性无功补偿容量,应为光伏电站额定出力时升压变压器无功损耗、线路无功损耗及线路充电功率之和,其配置的感性无功补偿容量应能够补偿全部线路的充电功率。 图1荒漠电站的系统拓扑 一般的,升压变无功损耗所占总无功损耗的比例接近70%,送出线路中的架空线产生的无功损耗占总无功损耗22%以上,光伏电站全部电缆线路产生的无功损耗所占比例约为8%;另外,电站的感性无功需求远小于容性无功需求。 对于SVG这样的无功补偿设备,可以实现额定感性到额定容性的连续调节,因

此可以以容性无功需求量来配置SVG容量。 为减少计算的工作量,可进行近似计算,其无功补偿容量只需考虑升压变无功损耗,再按照系数进行折算即可。 变压器无功损耗计算公式为: 式中,QT为变压器无功损耗,kvar;UK%为变压器短路电压百分数,I0%为变压器空载电流百分数;S为变压器的视在功率,kVA;SN为变压器额定容量kVA。一般的,升压变的短路电压百分值为6.7%,空载电流百分值为0.4%。

按照此参数,升压变的无功需求约为电站总容量的7%,整个电站无功需求为10%;若光伏电站并网工程采用一次升压,即升压至35kV并网,其无功补偿容量可按光伏电站总容量的10%配置。 考虑光伏电站容量对接入电网电压等级的要求及实际并网点对电压等级的限制,光伏电站并网工程可能需要两次升压,若光伏电站接入系统电压等级为110kV,则还需进行35kV/110kV升压方可接入电网,一般35kV/110kV升压变短路电压百分值为10.5%,空载电流百分值为0.67%,因此若采用两次升压,其无功补偿容量可按光伏电站总容量的20%配置。 二、风电场的无功配置计算 一般需要依据《GBT_19963-2011风电场接入电力系统技术规定》进行风电场的无功配置分析。

变电站无功补偿装置的运行注意事项

变电站无功补偿装置的运行注意事项 (1)电容器应在额定电流下运行,最高不应超过额定电流的1.3倍; (2)三相电流相差不得超过5%; (3)电容器的容量偏差不超过额定值的-5%~+10%; (4)高压套管爬距应不小于350mm; (5)电容器具有如下表所示的工频稳态过电压能力: 工频过电压最大持续时间说明 1.10Un长期指长期工作电压的最高值应不超过1.10Un 1.15Un每24小时中30分钟系统电压调整与波动 1.20Un5分钟轻负荷时电压升高 1.30Un1分钟轻负荷时电压升高 (6)在使用环境温度内电容器在额定容量下连续运行时,其内部油温不得超过65℃; (7)正常运行情况下电容器组的操作原则:电容器断路器的正常投切操作,由监控中心根据电压水平 执行。当变电站电容器组的母线全停电时,应先拉开电容器组分断路器,后拉开该母线上各出线断路器; 当该母线送电时,则应先合上各出线断路器,母线带负荷后再合上电容器组断路器; (8)当10kV母线失压后,应待母线电压恢复正常并已输出负荷后方可将

电容器组投入运行; (9)电容器断路器若带电容器组拉开后,一般应间隔5min后才能再次合闸操作; (10)电容器停用后应经充分放电后才能验电、装设接地线,其放电时间不得少于5min,若有单台熔丝 熔断的电容器,应进行个别放电; (11)当系统发生单相接地时,不准带电检查该系统上的电容器组; (12)正常情况下电容器组的投入与退出,必须根据系统和无功分布以及电压情况来决定; (13)投入电容器组时,必须注意是否会造成主变过负荷; (14)电容器组断路器跳闸后,没查明跳闸原因前,不准强送电; (15)无功补偿装置的调节原则。 当变电站的母线电压超出允许偏差范围时,首先应调节无功补偿设备的无功出力,若电压质量仍不符合要求时,再调整变压器有载分接开关位置,使电压恢复到合格值。

光伏电站动态无功补偿技术的研究与应用

光伏电站动态无功补偿技术的研究与应用 发表时间:2017-11-20T16:34:55.680Z 来源:《建筑学研究前沿》2017年第17期作者:张冶[导读] 该计算方法和组态原理适用于不同容量和等级的光伏电站系统,对光伏电站的设计具有一定的参考价值。 天津 300222 摘要:光伏电站与普通的发电厂不同,有自己独特的特点,即只有在气候条件下,只有在国家电网,并随着时间的变化,中午高峰有功功率。由于夜间电池不能工作时,变频器自动删除,由于开关断路器开关频率极限升压变压器、接电网,基本处于闲置状态,只有在车站充电功耗,和相当于平均负载。从这个角度来看,对于电网来说,光伏电站所提供的有功功率和无功功率都是可变的,且变化范围较大。无功功率消耗和运行控制方式对光伏发电有很大的关系,无功功率和电压控制的光伏电站,光伏电站应该是大中型无功补偿系统的总体结构、调节无功功率和电压控制网络。关键词:光伏电站;动态无功补偿技术;应用 1光伏电站概况 临挑25MW光伏电站,接入系统电压等级35kV,共安装260W多晶硅电池板96154块,分为25个发电单元,安装500kW逆变器50台、1000kVA升压变压器25台、35kV高压开关柜6面、-5-+5MvarSVG1套、35kV送出线路5.76km,还有配套的继电保护、自动装置、光功率预测、通信、计量、计算机监控等设备。本电站是采用一级升压的光伏电站,光伏阵列在受到阳光照射时,把太阳能转化为直流电,发出的直流电经汇流箱汇集送入逆变器转换为315V交流电,由升压箱变升压至35kV,再经35kV高压电缆汇集至开关站,最后经35kV架空线路并网。光伏电站一次接线原理图如图1所示。 图1 光伏电站一次接线原理图2光伏逆变器运行方式光伏电站运行过程中,实际的有功出力随光照、温度而变化。光伏电站无功消耗随有功出力呈大范围变化趋势,同时无功消耗与逆变器的控制方式密切相关。逆变器的运行方式与其生产厂家及设备型号直接相关,主要来说有以下4种:定电流控制方式、定功率控制方式、定功率因数控制方式、最大功率点跟踪(MPPT)控制方式。以上几种运行方式,除MPPT方式外,逆变器可以发送或吸收感应无功功率,无功功率直接关系到其运行方式。实际光伏电站通常采用MPPT模式,单位功率因数并网。这种无功损耗代表了光伏电站无功功率的实际情况。以下分析光伏电站的无功功率消耗是基于MPPT的运行。3光伏电站无功补偿设计3.1光伏电站无功补偿位置选择根据GB/T29321-2012《光伏发电站无功补偿技术规范》中7.1.1条:光伏电站可在集中升压变压器的低压侧安装集中无功补偿装置;若无集中升压变压器的光伏电站,可在汇集点安装SVG动态无功补偿装置。本电站在汇集点安装SVG动态无功补偿装置。 3.2光伏电站无功补偿容量计算光伏电站的无功损耗主要包括低压电缆、升压变压器、高压电缆和架空线路。由于光伏电站占地面积大,各发电区距离较远,因此低压站集电电缆的无功损耗不容忽视。根据Q/GDW617-2011K光伏电站接入电网技术规定》:大型光伏电站接入公共电网,半功率感知能力配置光伏电站变压器可以弥补头发收集系统,所有的感性无功功率和无功功率的配置和光伏电力线路补偿无功功率的光伏电力传输线路的感性无功容量充电。总之,光伏电站无功补偿容量由3部分组成:变压器无功损耗、线路无功损耗和线路电容充电功率。 3.2.1变压器的无功损耗光伏电站升压变压器无功损耗由空载无功损耗和短路无功损耗两部分组成。空载无功损耗与变压器的短路电流有关。它是一个确定值;短路无功损耗与变压器的短路电压有关,随实际发电量的变化而变化。。变压器无功损耗: 式中,QO为变压器空载无功损耗;QV为变压器短路无功损耗;Io%为空载电流百分数;SN为变压器额定容量Us%为电压器短路电压百分数;S为变压器视在功率。 3.2.2线路的无功损耗

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