四更風(fēng)電場應(yīng)急柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)優(yōu)化

陳國統(tǒng)

（中海油新能源東方風(fēng)電有限公司， 海南 東方 572600）

1 四更風(fēng)電場概述

四更風(fēng)電場安裝24臺風(fēng)機，由4條集電線路組成，應(yīng)急柴油發(fā)電機均能夠正常供電給1號、2號、3號集電線路，但4號集電線路較長，產(chǎn)生的無功較大，由于消納電纜線路產(chǎn)生的無功，導(dǎo)致柴油發(fā)電機輸出電源無法供給4號集電線路。為確保4號集電線路風(fēng)機帶電偏航，達到防臺效果需要以下措施：在原有柴油發(fā)電機、應(yīng)急變壓器等系統(tǒng)配置的基礎(chǔ)上，增加SVG無功補償成套設(shè)備裝置的優(yōu)化策略，調(diào)節(jié)應(yīng)急變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)及母線電壓，在110 kV線路失電的情況下，實現(xiàn)4號集電線路帶電。

2 應(yīng)急柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)優(yōu)化

2.1 優(yōu)化思路

應(yīng)急柴油發(fā)電機供電優(yōu)化系統(tǒng)由一臺800 kW柴油發(fā)電機、一臺1000kW應(yīng)急變壓器、一套1200 kVar靜止型無功發(fā)生器及成套開關(guān)設(shè)備組成。柴油發(fā)電機通過開關(guān)設(shè)備供電給應(yīng)急變壓器，應(yīng)急變壓器升壓后通過開關(guān)設(shè)備供電給33 kV母線，再通過連接母線的集電線路開關(guān)裝置給風(fēng)機供電[1]。四更風(fēng)電場共有4條集電線路，分別為1號、2號、3號和4號集電線路，每條集電線路帶有6臺風(fēng)機，如圖1所示。

圖1 四更風(fēng)電場應(yīng)急柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)示意圖

2.2 基本原理

SVG通過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，通過調(diào)節(jié)SVG交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，就可以使電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，其無功電流可以快速地跟蹤負荷無功電流的變換，自動補償電網(wǎng)所需要的無功功率。

3 應(yīng)急柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)優(yōu)化策略

應(yīng)急柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)可根據(jù)SVG成套設(shè)備裝置安裝方式不同有兩種優(yōu)化方案[2-3]：

1）應(yīng)急柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)增加一套由33 kV控制柜、SVG變壓器、充電箱和功率柜組成的SVG成套設(shè)備裝置，通過1臺斷路器連接在33 kV母線上進行供電優(yōu)化，SVG補償容量為1.2 MVar。四更風(fēng)電場對該方案進行調(diào)試，應(yīng)急柴油發(fā)電機送電后，合上應(yīng)急變柴油機斷路器低壓側(cè)進線0002開關(guān)沖擊變壓器的同時，柴油機出口斷路器0004開關(guān)跳閘，經(jīng)過分析判斷是變壓器發(fā)生涌流導(dǎo)致。通過更改保護裝置參數(shù)可避免涌流問題，但存在一定的風(fēng)險，且安裝此套SVG的主要目的是調(diào)節(jié)應(yīng)急變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)及母線電壓，即主要控制目標(biāo)是柴油發(fā)電機所在的400 V母線，而若SVG設(shè)備接于33 kV母線，對控制目標(biāo)起到的抑制作用不明顯。

2）應(yīng)急柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)增加由SVG控制柜、開關(guān)柜、功率柜和充電柜組成的SVG成套設(shè)備裝置，SVG補償容量為1.2 MVar，安裝于柴油發(fā)電機應(yīng)急變低壓側(cè)400 V母線上進行供電優(yōu)化。四更風(fēng)電場對該方案進行了調(diào)試,柴油發(fā)電機送電后，SVG投入運行進行補償，給4號集電線路送電，并進行了1號、2號、3號風(fēng)機偏航。當(dāng)進行4#風(fēng)機環(huán)網(wǎng)柜合閘時，應(yīng)急變柴油機斷路器3307開關(guān)突然跳閘，保護裝置顯示過流II、III段動作，顯示動作值為3.56 A（設(shè)定值為2.52 A）。通過分析是變壓器涌流問題，將過流II、III段時間由原來的0.3 s改為3 s可避免涌流問題，繼續(xù)給2號、4號集電線路單條線路帶電使風(fēng)機偏航，保持2號線路帶電偏航的情況下，送上1#風(fēng)機正常偏航，當(dāng)送上2號風(fēng)機環(huán)網(wǎng)柜時發(fā)生高壓（達到460 V）沖擊導(dǎo)致2號集電線路風(fēng)機Q7斷路器跳閘。

針對高電壓使風(fēng)機Q7跳閘的原因，系統(tǒng)配置能力等問題，經(jīng)過對故障數(shù)據(jù)、查閱資料分析得出：一是降低柴油發(fā)電機輸出電壓，由原來輸出電壓400 V改為380 V，以降低風(fēng)機變壓器的輸入電壓。二是將33kV柴油機斷路器3307過流二段、過流三段動作電流由原來2.52 A改為4.0 A，通過更改參數(shù)使單條線路沖擊時避免涌流問題，對發(fā)電機輸出電壓和斷路器動作電流進行了調(diào)整；然后在未斷開風(fēng)機環(huán)網(wǎng)柜情況下給2號線路的6臺風(fēng)機直接送電，成功實現(xiàn)6臺風(fēng)機帶電偏航操作，隨后斷開2號集電線路，給4號線路的6臺風(fēng)機直接送電，也實現(xiàn)6臺風(fēng)機帶電偏航。該變動說明柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)優(yōu)化能單獨給一條集電線路風(fēng)機帶電偏航。

為了進一步驗證柴油發(fā)電機及SVG設(shè)備能力，在4號集電線路未停電情況下，直接合上2號集電線路開關(guān)，發(fā)現(xiàn)4號集電線路上的6臺風(fēng)機Q7斷路器跳閘，此次試驗說明柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)優(yōu)化不能同時提供兩條及以上集電線路同時帶電運行，只能實現(xiàn)了2號或4號集電線路單獨直接沖擊所帶的6臺風(fēng)機變壓器，并完成風(fēng)機帶電偏航操作。

SVG成套設(shè)備裝置接線圖（400V母線）圖2所示：

圖2 SVG成套設(shè)備裝置接線圖

4 應(yīng)急柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)優(yōu)化對比分析

1）從經(jīng)濟角度分析，試驗表明同時沖擊兩條線路，會產(chǎn)生較大的涌流，會造成風(fēng)機高電壓致使Q7斷路器跳閘故障，且在大電流沖擊下造成Q7斷路器等設(shè)備的損壞。

2）從設(shè)備能力角度分析，實現(xiàn)一條集電線路的沖擊帶電偏航還在設(shè)備承受范圍之內(nèi)，兩條集電線路或更多集電條線路直接沖擊已超出設(shè)備能力。從SVG能力來看，SVG總?cè)萘繛?.2 MVar，在沖擊兩條集電線路時，發(fā)現(xiàn)SVG無功補償為1 150 kVar，無功補償能力將達到極限值，如果再沖擊多條集電線路，SVG設(shè)備將要過負荷故障而停止工作。由于現(xiàn)有柴油發(fā)電機、應(yīng)急變壓器本身容量偏小，承受沖擊能力有限，在沖擊大電流時，發(fā)生涌流現(xiàn)象難以避免，導(dǎo)致高電壓產(chǎn)生，對風(fēng)機開關(guān)保護設(shè)備造成損壞。

3）四更風(fēng)電場所用電纜為銅芯電纜，產(chǎn)生無功較大，因此，柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)增加SVG無功補償裝置是必要的，但受系統(tǒng)設(shè)備能力限制僅能逐步實現(xiàn)一條線路6臺風(fēng)機的帶電偏航操作。

5 結(jié)語

應(yīng)急柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)增加由SVG控制柜、開關(guān)柜、功率柜和充電柜組成的SVG成套設(shè)備裝置，SVG補償容量為1.2 MVar，SVG設(shè)備安裝于柴油發(fā)電機應(yīng)急變低壓側(cè)400 V母線上。通過調(diào)節(jié)應(yīng)急變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)及母線電壓進行供電控制優(yōu)化，同時將柴油發(fā)電機輸出電壓由400 V調(diào)整為380 V，調(diào)整站內(nèi)設(shè)備定值，將33 kV柴油機斷路器3307過流II、III段動作電流由2.52 A改為4.0 A，將過流II、III段時間由原來的0.3 s改為3 s，柴油發(fā)電機通過SVG提供無功補償優(yōu)化能單獨給較遠距離的風(fēng)機各條集電線路供電并使風(fēng)機帶電實現(xiàn)偏航操作。也就是說柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)經(jīng)過SVG設(shè)備優(yōu)化后能實現(xiàn)較遠距離的4號集電線路風(fēng)機帶電進行偏航操作，達到風(fēng)機防臺的目標(biāo)。

（編輯：劉楠）