[发明专利]海上风电场长距离220kV海缆送出无功补偿分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海上风电场长距离220kV海缆送出无功补偿分析方法，尤其是一种适用于大型海上风电场220kV且海缆长度超过20km的，并对此进行高压并联电抗器、场内动态无功补偿装置容量的计算，为一种无功补偿容量的计算方法。

背景技术

随着沿海省份的陆地资源日益紧张，建设大规模海上风电场成为未来风电发展的方向。海上风电有以下特点：

(1)风电场规划面积大，35kV集电海缆长度长。

(2)采用海上升压站+陆上集控中心的方式，主变压器、35kV配电装置、高压配电装置及动态无功补偿装置等布置在海上升压站主平台上；中控室、集控二次屏柜及集控室等布置在陆上集控中心。

(3)海上风电场风电机组通过机端升压变以“一机一变”单元接线方式升压至35kV，组成35kV联络单元接至风电场海上升压站35kV母线，再通过升压站主变压器升压220kV后通过长距离海缆接入系统。

大型海上风电场在国内属于新事物，目前暂无相关的标准及统一的计算方法来计算长距离海缆的无功补偿。海上风电投运后，其长距离海缆的充电功率及风机出力的随机性，均会对电网的电压产生较大影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：风电场风机出力的随机性及220kV长距离海缆会对电网的电压产生较大影响，通过采用合理的计算方法，使得风电场对电网电压的影响控制在合理范围内；可解决风电场出力的随机性在PCC点引起的电压波动，并在电网高峰、低谷负荷时段，可按电网需要送出或吸收一定容量的无功出力，起到对电网电压调节的作用。

本发明提供一种海上风电场长距离220kV海缆送出无功补偿分析方法。

本发明的技术方案是一种海上风电场长距离220kV海缆送出无功补偿分析方法，充分利用海上风电场风电机组无功调节能力的基础上，分别计算220kV高压并联电抗器容量和场内动态无功补偿容量；其中，所述风电机组自身不具备功率因数动态调节能力时，具体计算方法包括以下步骤：

A、为充分发挥风电场风电机组的无功出力，平衡风电场升压站主变、内部集电线路及机端升压变的无功损耗，运动电力运算软件，可得出风机合适的功率因数设定值；

1.1具体计算中，风电机组出力可按正常运行时出现概率较高的最大出力情况作为计算条件；

1.2依据使风电机组无功出力、内部集电线路的充电功率与风电场升压站主变、内部集电线路、机端升压变的无功损耗基本平衡的计算条件，调节风电机组的功率因数，选择出合适的风电机组合适的风机功率因数；

B、根据220kV送出线路的长度及截面，计算出送出线路的充电功率，并计算得出各种补偿度下所需的高压并联电抗器补偿容量；

1.1具体计算中，风电机组功率因数可按风机电势最高的选择、即功率因数取最低值，该情况下工频电压、工频过电压值最大；

1.2计算系统正常运行方式时风电场公共连接点、并网点工频电压和风电场送出线路故障方式下工频过电压；

1.3依据前述步骤B中的1.2条款计算出的工频电压、工频过电压均与国家标准有关限值要求比较，当超过国家标准的要求时，通过计算装设的高压并联电抗器容量，使工频电压、工频过电压满足国家标准要求；此步骤计算出高压并联电抗器的容量；

C、根据步骤A确定的风机功率因数及步骤B确定的高压并联电抗器容量后，为满足国家标准中关于风电场应具备电压控制及无功调节能力的要求，计算出需装设的场内动态无功补偿装置容量；

1.1具体计算中，按照风电场送出线路电网侧功率因数高峰+0.98~+0.99，低谷-0.98~-0.99来计算出需装设的场内动态无功补偿装置容量，满足国家标准中关于风电场应具备电压控制及无功调节能力的要求。

一种海上风电场长距离220kV海缆送出无功补偿分析方法，充分利用海上风电场风电机组无功调节能力的基础上，分别计算220kV高压并联电抗器容量和场内动态无功补偿容量；其中，所述风电机组自身具备功率因数动态调节能力时，具体计算方法包括以下步骤：

A、根据220kV送出线路的长度及截面，计算出送出线路的充电功率，并计算得出各种补偿度下所需的高压并联电抗器补偿容量；

1.1计算中，风电机组功率因数可按风机电势最高的选择、即功率因数取最低值，该情况下工频电压、工频过电压值最大；

1.2计算系统正常运行方式时风电场公共连接点、并网点工频电压和风电场送出线路故障方式下工频过电压；