【风电并网的电压波动、谐波电压和三相电压不平衡的问题分析2300字】

风电并网的电压波动、谐波电压和三相电压不平衡的问题分析综述1电压波动问题（1）电压波动的基本概念及计算方法如果在供电系统中接入了具有波动特性的供电装置，则连接节点的电压就会产生波动。GB/T12325-2008《电能质量电压波动和闪变》中规定，电压波动程度通常为最高运行电压和最低运行电压之间的均方根值（有效值）之差，与整个系统标准电压之比，以百分数表示，如式（2-9）所示。(2-9)式中：——电压均方根值曲线上的两个极值（V）；——系统的标称电压（V）。(2）风电并网后的电压波动成因分析如果风电机组的输出功率不稳定，会导致电网电压波动。在风力发电机工作时，由于风力场和气流扰动的剧烈变化，导致风机的输出功率发生振动。从而会对电力系统与电网的交流产生影响，最终造成风机并网侧的出线电压出现波动及闪变；同时，由于风力发电装置的出力振荡，最终在风电机组并网后出现了一定的压力波动。例如塔影效应，风剪切，偏航误差等。风电场的能源来源于自然界，当机组处于连续运行状态时，其电力的输出也会随著风速的改变而改变。风电设备的电压波动随着风速的增加而增加，同时其电压的起伏也与风电的波动性成比例，同时，由于风力发电系统在转换时存在着一定的电压不稳定。此外，在不同的电网结构下，风电机组的接入也会导致电网电压的波动。风能发电设备的电压波动最大的因素是：风电场的公用连接点短路电流比、电感电阻比、电感电阻比。电压波动的危害在现实生活中，有些精细仪表生产企业受压力波动性的负面影响较大，从而给公司带来了巨大的损失。此外，一些精密电子产品的工作性能也会因气压波动而出现不良的工作性能。电流的改变不仅会造成设备的损伤，而且也会对发电机的器件造成一定的损害。因此，对于电力供应系统中不同级别的电源电压的变动，都有专门的规定。同时，对整个系统的电源电压也要控制在合理的范围内。2谐波电压问题（1）电压谐波畸变率的基本概念及计算从严格的意义来讲，所谓的“谐波”，就是指电流中所包含的频率是基波的整数倍，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。国标GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》中使用电流总谐波畸变率（）描述谐波指标。电压总谐波畸变率的计算公式如式（2-10所示）。（2-10）式中：——电压基波分量的方均根值（V）；——h次高次谐波电压分量的方均根值（V）；n——经傅立叶分解处理所得谐波最高次数。（2）风电并网时的谐波成因分析通过分析了风电机组的电磁性能，发现其自身也有一定的谐波。风电机组在正常工作中也会出现一些谐波，但由于其他原因造成的谐波成分较少，几乎可以忽略不计。对风力发电系统的谐波成分进行了分析，发现其主要原因是风力发电系统中的功率电子元件，其工作时产生的非线性负荷会造成电压波形畸变。对于定速风力发电机，没有任何的谐波成份，因为它的装置中没有功率电子部件。在风力发电机并网运行时，某些电子部件会被激活，从而引起谐波。但这种谐波只是一种暂态的，而且投入时间很短，所以可以被忽视。双馈异步风力发电机的定子绕组与交流电网直接连接，而在电网侧则利用PWM逆变器实现了逆变。当并网运行后，定子绕组的端口总是输出电力；转子绕组连接到一个双向功率转换器，在一定的转速差时，转子绕组将有功功率和无功功率分开输出。变速风电机组在并网后，电网中的换流器一直在工作，因而会有连续的谐波电流出现，因而需要引起人们的注意。（3）谐波的危害电力电子装置在进行功率控制和处理时，由于其自身的电磁性质，难免会出现非正弦波。这样就可以在电网中输入谐波。将谐波输入到电网，将会使注入点（公用连接点PCC）的电压波形发生畸变，从而对电网的稳定运行造成严重的影响，并对周边的电气环境造成严重的影响。谐波的危害十分严重。谐波会降低电能的生产、传输和利用效率，造成电力设备过热、振动、噪音、绝缘老化、寿命缩短。甚至有可能出现故障或烧毁。谐波会导致电网局部并联或串联共振，从而增大谐波含量，导致电容器等器件的烧毁。同时，由于谐波的存在，会导致继电保护和自动设备的误动作，造成电能测量的混乱。在电力系统的外部，由于谐波的存在，会对通讯和电子设备造成很大的影响。3三相电压不平衡问题（1）三相电压不平衡度的概念及计算方法三相电压不平衡度是指三相电力系统中各相电压的差异程度。GB/T15543-2008《电能质量三相电压不平衡》中规定，三相电压不平衡度是指三相系统中负序电压的基波分量的方均根值与正序电压的基波分量的方均根值之间的百分比，在实际应用中的计算公式如式（2-11）所示。(2-11)式中：——电压正序分量有效值（V）；——电压负序分量有效值（V）。（2）三相电压不平衡产生的原因当电网在正常工作时，由于各个相上的各个部件的实际参数不对称，会使三相电压、电流幅值、相位发生偏离，从而给电网和电网的使用带来很大的危险。通过对实际用户的用电量统计和分析，发现三相负荷不均衡是导致三相负荷变化的主要原因，此外还有：机械设备与电线的连接不佳；三相系统中有大量的无效功率，其中的高次谐波会导致三相间的不均衡；由于外部因素，三相负载失衡，造成三相不平衡。（3）三相不平衡度的危害三相不平衡会使旋转电机产生额外的热量和振动，从而影响到它的安全和正常输出；导致许多由负序成分作为启动部件的保护出现故障（尤其是在电网中存在谐波时），对电力系统的安全运行构成了极大的威胁；不均衡的电压会降低发电机的功率利用率；三相负载失衡会造成一相绕组过热，从而缩短其使用寿命。在三相不平衡条