三相電壓不平衡度是衡量電網電能質量的一個重要指標,隨著人們對電能質量要求的提高 電壓不平衡問題正受到越來越多的關注。不平衡的電網電壓會影響接入設備的正常工作。而像片區(qū)的風力發(fā)電機場,電網電壓不平衡情況下,會造成運行中的電機系統(tǒng)過流,不對稱運行等,嚴重情況下要求停機,而非計劃的停機不僅可能帶來設備的損壞,還會產生大量的搶修、檢修費用,影響生產和加工進度,造成巨大損失。并且會增加配電變壓器的電能損耗。配電變壓器是低壓電網的供電主設備,當其在三相負載不平衡工況下運行時,將會造成配變損耗的增加。因為配變的功率損耗是隨負載的不平衡度而變化的。
假如配變在三相負載不平衡時運行,其各相輸出電流就不相等,其配變內部三相壓降就不相等,這必將導致配變輸出電壓三相不平衡。同時,配變在三相負載不平衡時運行,三相輸出電流不一樣,而中性線就會有電流通過。因而使中性線產生阻抗壓降,從而導致中性點漂移,致使各相相電壓發(fā)生變化。負載重的一相電壓降低,而負載輕的一相電壓升高。在電壓不平衡狀況下供電,即容易造成電壓高的一相接帶的用戶用電設備燒壞,而電壓低的一相接帶的用戶用電設備則可能無法使用。所以三相負載不平衡運行時,將嚴重危及用電設備的安全運行。
所以對風電機組三相電源的電壓不平衡度必須有一定限制。不對稱電壓將造成三相電流不對稱,其電流不平衡率為電壓不平衡率的7~10倍。 據統(tǒng)計,3.5%的不平衡電壓使異步發(fā)電機的損耗增加約20%。因此,根據標準規(guī)定,異步發(fā)電機電源電壓的負序分量不應超過正序分量的1%;異步發(fā)電機任意一相的電流與三相電流平均值之差不應超過平均值的10%。
風機三相電流不平衡的主要原因就是并網節(jié)點三相電壓不平衡引起的。解決風機三相電流不平衡的思路只能從風電場內部入手,這樣就存在兩種解決方式:一是站內35kV集中電壓補償;二是在箱變低壓側690V分布式補償。無論是35kV集中電壓補償還是箱變低壓側補償,目前有兩種比較經濟的方案可以選擇:SVC和SVG無功補償方案。
(1)SVC補償方案是依賴于電網的等效阻抗進行補償,適應性低。
(2)2.SVG方案是將三相逆變器結構通過LC濾波電路與電網連接,首先檢測低壓側電網電壓,把電機端不平衡電壓分解為正序和負序分量,然后通過SVG把電機端的負序電壓控制為0,即通過SVG補償?shù)臒o功電流在站內箱變變壓器漏抗上的壓降不一樣把箱變低壓側電機端的電壓補償平衡。