大理大风坝风电场无功补偿装置选型及应用

　　1 引言
　　风电场所接入电网的电压水平较低，电压维持能力较弱，风电机组因低电压保护动作而退出运行的情况时有发生，在某些情况下甚至出现随着风电场出力增加，地区电网电压质量无法保证的现象。风电场对接入电网电压／无功的影响已经成为了限制风电场装机容量的主要障碍之一。
　　为满足风电机组运行要求和电网对并网风电场无功功率与电压调节的要求，风电场装设电压无功综合控制系统成为了必然选择。为了改善电压质量和降低线路损耗，新建的变电站中均装设了无功自动控制装置，通过装设灵活的调节装置来改善系统的运行性能。
　　2 大风坝风电场无功补偿系统设计
　　2.1 大风坝风电场简介
　　大理大风坝风电场位于云南省大理市南面与南诏古城巍山县交界的山脊上，海拔2400m–2800m，是我国建成投产的第一个高原风电场，安装了主机型号为WD50/750 的定桨失速风力发电机64 台，风电机组沿山脊单线布置，总装机容量为4.8 万kW。根据电网要求，大风坝风电场配置35kV 高压动态无功补偿控制装置一套，容量为容性12000kVar、感性12000kVar。
　　2.2 电网要求
　　电网对大风坝风电场的技术要求如下：
　　1）调度自动化设备月可利用率不低于99%，单次故障持续时间不超过1 小时；
　　2）用电按照无功补偿就地平衡的原则，合理装置和投切无功补偿装置。功率因素在电网高峰时段应达值为0.9。
　　2.3 无功补偿方案设计
　　于2006 年9 月15 日印发的关于《国家电网公司风电场接入电网规定（试行）》和《国家电网公司风电场接入系统设计内容深度规定（试行）》，规定了有关无功功率的要求，以降低整个风电场电网的无功损失，提高输电效率和电能质量。
　　针对供电环节，调节有载调压变压器分接头和投切无功补偿设备是对电压无功进行控制的主要手段，合理的无功补偿点的选择以及补偿容量的确定，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用。
　　2.3.1 无功补偿容量计算方法
　　电网中无功补偿设备的合理配置，与电网的供电电压质量关系十分密切，合理安装补偿设备可以改善电压质量。
　　负荷（P+JQ）电压损失ΔU 简化计算如下：
　　ΔU=（PR+QX）/U
　　式中：U– 线路额定电压，kV
　　P– 输送的有功功率，kW
　　Q– 输送的无功功率，kVar
　　R– 线路电阻，Ω
　　X– 线路电抗，Ω
　　安装补偿设备容量Qc 后，线路电压降为ΔU1，计算如下：ΔU1=[PR ＋（Q － Qc）X]/U
　　很明显，ΔU1 ＜ ΔU，即安装补偿电容后电压损失减小了。由式（1）、（2）可得接入无功补偿容量Qc 后电压升高计算如下：