Компенсация реактивной мощности для ветровых электростанций

При содействии: E.H. Camm, M. R. Behnke, O. Bolado, M. Bollen, M. Bradt, C. Brooks, W. Dilling, M. Edds, W. J. Hejdak, D. Houseman, S. Klein, F. Li, J. Li, P. Maibach, T. Nicolai, J. Patiño, S. V. Pasupulati, N. Samaan, S. Saylors, T. Siebert, T. Smith, M. Starke, R. Walling

Аннотация. Данный технический документ содержит основные направления для применения реактивной системы компенсации, которая будет использоваться в качестве части ветровой электростанции.

Краткая история. Ветер реактивной завода Система компенсации обсуждается, то основные потребности Поэтому компенсация реактивной требуется. В этом документе будут затем обеспечить некоторые альтернативы для компенсации реактивной, как размер компенсации реактивной и, наконец, некоторые принципы, как различные устройства компенсации работают.

Индекс: асинхронный генератор, реактивной мощности, ветроэнергетика.

I. ВВЕДЕНИЕ

Применение ветряных электростанций резко возросло в недавнем прошлом. Исторически ветряные электростанцие (ВЭС) были меньше чем мегаватт на станцию. Количество ветра не было проблемой для многих приложений. В условиях продолжающегося роста / увеличение индивидуальный размер турбины и числа турбины подключенных к сети в одной точке соединения, ВЭС легко могут быть в сотни мегаватт. Традиционные турбины - простой генератор мало возможностей для регулировки напряжения или коэффициент мощности управления.

Во время системных нарушений ВЭС скорее всего отключалась. Кроме того, ВЭС не имели дополнительные возможности, такие как контроль напряжения, регулировка вырабатываемой мощности, динамическая поддержка системы и т.д. В целом, старые ВЭС не требуют установок компенсации реактивной мощности. Турбин последнего поколения имеет гораздо больше возможностей. Система централизованного контроля на ВЭС может обеспечить вспомогательные возможности, необходимые при согласном присоединении.

Кроме того, более высокие требования применяются к ВЭС, которые реагируют как традиционные синхронной машины, в условиях неисправности, а также имеют динамическое реагирование и возможность управления. Все эти факторы требуют от ветроустановки иметь коллекторную систему, которая может учесть эти условия.

II. Компенсации реактивной мощности

Требования и тип компенсации реактивной мощности в сочетании с коллекторной системой являются ключом к наличию совместимым системам ВЭС.

A. Требования

Есть несколько областей для рассмотрения при принятии на систем компенсации реактивной мощности на ВЭС. Вид коллектора . Большинство ВЭС имеют взаимосвязь, которое может определить параметры того, что требуется.

В Соединенных Штатах Большой Взаимосвязь Генератор

Соглашение о взаимосвязи генераторов (LGIA) для ВЭС оценено 20 МВт и более определяет требованиями, связанные с реактивной мощностью компенсации. Эти требования могут относиться к определенным стандартам, принятые НКРЭ, местным требованиям ISO таких как ERCOT и WECC или местным требованиям полезности.

Некоторые требования могут быть результатом воздействия системы, которые могут быть выполнены. Приказ FERC 661-A [1] определяет минимальный коэффициент мощности и требования к VRT взаимосвязь ВЭС передачей поставщиков под юрисдикции FERC.

Помните, что компенсатор реактивной мощности сам по себе может не обеспечить низкое напряжение для ветроэнергетической установки.

Взаимодействие с сеткой реактивной мощности компенсатора с конкретной ветровой турбиной генераторов на ВЭС, рассматривается как система, которая влияет на соблюдение этих требований.

Как только основные требования известны существует вторичный листинг, который может далее определить такие параметры, как время отклика, требования к напряжению управления, коэффициент мощности, как часть ветроэлектростанции и компенсации реактивной системы.

1) Требования к коэффициенту мощности

Приказ FERC 661-WPP требуется работать на коэффициент мощности от 0,95 ведущей через сдвиг фаз 0.95, если исследование воздейтвия на распределительную сеть показывает, что такое требование необходимо для обеспечения операционной безопасности системы.

Обычно заявляется, что коэффициент мощности ВЭС должен быть соответствовать точке присоединения. ВЭС разрешено принимать коэффициент мощности соответсвующего ветрогенератора, стационарноого и переключающегося шунта конденсатора / реакторыа или комбинации этих двух. ВЭС обычно требуется следовать графику напряжения (статического напряжения), введенные энергоснабжающей огранизацией, которая, следовательно, определяет коэффициент мощности ВЭС в любой момент времени.

Признается, что ВЭС может быть не в состоянии обеспечить коэффициент мощности при всех возможных системных сценариях. Например, когда есть около нулевой мощности и только пару турбин может быть включенными в сеть с низким уровнем мощности, некоторые энергоснабжающие компании позволят более низкое количество коэффициента мощности [9].

2) Требования поддержания динамического напряжения. Приказ FERC 661-ВЭС гласит, что можно обеспечивать достаточную поддержку динамического напряжения (в противоположность статической) вместо энергосистемы и автоматического стабилизатора регулирования напряжения условных единиц генерирующего. Такие требования предъявляются, только если энергоснабжающая компания делает вывод, что динамические возможности ВЭС необходимы для оперативной безопасности системы.

Некоторые ISOs/RTOs определяют время отклика для реактивной поддержки.

3) Требования к регулированию к низкого уровня напряжения

ВЭС должны продемонстрировать низкую способность регулирования напряжения, которые взаимодействуют с системой передачи. Приказ FERC 661-утверждает, что ВЭС должны оставаться в эксплуатации в течение трехфазных КЗ с освобождением времени от 4 до 9 циклов. Другими словами, WTGs не должны отключатся в отсутствии напряжения на стороне высокого напряжения ВЭС трансформаторной подстанции продолжительностью до 0,15 секунд. ВЭС должны также оставаться в эксплуатации в течение однофазного замыкания на землю, связанные с восстановлением и последующим пост-аварийное напряжение

Восстановление предварительного аварийного напряжения. LVRT требует не допускать замыкание между клеммами ВГ и стороной веского напряжения ВЭС. Требования настоящего стандарта по производительности генераторы или путем установки дополнительного оборудования или оба.

LVRT требований в порядке FERC представляет минимальные требованияе. Некоторые ISOs/RTOs приняли эти требований, а другие, такие как WECC предложили дополнительные требования.WECC есть предложение [2], что является в настоящее время для получения замечаний и голосование которая применяется ко всем энергоблоков, в том числе WTGs. В этом предложении, рядом с ранее упомянутых требований LVRT, генератора система защиты требуется, чтобы не привести генератор к низкому напряжения отклонения на 20% в течение 40 циклов (после нарушения пониженного напряжения) на стороне высокого напряжения подстанции ВЭС трансформатора. Это также требует, чтобы владелец ВЭС имел доказательства, что их системы защиты ВГ не выводили из работы генераторы при трехфазных КЗ (в течение максимум 9 циклов).

B. Подробности ветровых электростанций

После фактического проектированич и расчета, можно приступить к реактивной компенсации.

ВЭС должна включать следующие пункты:

• Точка соединения (POI).

• Минимальные и максимальные уровни короткого замыкания с

связанные X / R соотношения в точке соединения.

• Производитель, модель, МВт рейтинг и количество ветровых турбин

генераторы (WTGs).

• Режим управления (ы) на POI; (т.е. управляющее напряжение,

контроль коэффициента мощности, постоянного контроля реактивной)

наряду с приемлемыми допусками, мертвые зоны,

склонах, или других мерах динамических характеристик для

этих пунктов.

• Расположение турбин по отношению к POI.

• Коэффициент мощности WTG возможности, контроль режимов

(то есть, коэффициент мощности, напряжения или реактивной мощности).

• WTG и ветроэлектростанция SCADA динамические

время отклика, WTG VRT возможности.

• WTG повышающего трансформатора детали (MVA, процентов

сопротивление, X / R отношение, а также имеющиеся краны).

• Коллектор кабеля графики, в том числе кабелей типов, размеров,

и длины.

• Если необходимо, сведения о коллекторе подстанции

трансформатор (ы) (MVA, процентов сопротивление, X / R отношение,

и имеющихся кранов)

• Если необходимо, линии передачи данных (R, L, C) и

расстояние от трансформатора подстанции коллектора.

C. Анализ ВЭС.

Как упоминалось ранее, исследование воздействия системы может быть завершена при обеспечении требований системы компенсации реактивной мощности для ветроэнергетики. Для этого нужно провести более подробные исследования, для дальнейшего определения фактических компонентов реактивной мощности. Система компенсации. Некоторые из стандартных исследований, которые сделаны в сочетании с реактивной системы компенсации являются статическая нагрузка потока, динамический (или стабильность напряжения) и гармонического анализа. Исследования будут учитывать требования, ветроэлектростанции и фактической деталей ветрянной энергии. Тип реактивной компенсация может быть из любой комбинации WTGs, механически с коммутацией устройств (например, конденсатор шунта или реактора банков), STATCOMS, SVC, и т.д.