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1項(xiàng)目概述

山西省太古縣風(fēng)光發(fā)電有限公司20MW農(nóng)光互補(bǔ)發(fā)電項(xiàng)目位于山西省晉中市太谷縣水秀鄉(xiāng)東懷遠(yuǎn)村，項(xiàng)目總裝機(jī)容量20MW，已于2015年底并網(wǎng)發(fā)電。

 
圖1光伏現(xiàn)場

本項(xiàng)目總占地面積700余畝，本著以經(jīng)濟(jì)效益為中心，以技術(shù)創(chuàng)新為突破口的原則，按生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的要求，科學(xué)、合理地選擇種植品種、規(guī)模及生態(tài)鏈，組織生產(chǎn)，提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值。

項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，年均發(fā)電量約為2700萬度，25年發(fā)電總量約為67500萬度，共可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約24.3萬噸，減排二氧化氮約67.3萬噸，二氧化硫約2.0萬噸，氮氧化物約1.0萬噸，碳粉塵排放量約18.4萬噸。

本項(xiàng)目的建成投產(chǎn)可在一定程度上調(diào)整當(dāng)?shù)仉娏Ξa(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，解決當(dāng)?shù)卣墓?jié)能減排任務(wù)；光伏農(nóng)業(yè)大棚可為當(dāng)?shù)靥峁o公害、綠色優(yōu)質(zhì)保健農(nóng)產(chǎn)品，豐富城鎮(zhèn)居民的餐桌，提高人們的生活質(zhì)量，同時(shí)該項(xiàng)目可作為產(chǎn)學(xué)研基地及現(xiàn)代科技農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)示范基地，促進(jìn)該區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

為了提高電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，降低大型光伏電站對(duì)電力系統(tǒng)的沖擊，要求大型光伏電站必須具備一定的低電壓穿越能力。如果單純依靠光伏變流器本身的功能，大型光伏電站的低電壓穿越能力較弱，根據(jù)《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》Q/GDW 617-2011要求“大中型光伏電站應(yīng)配置無功電壓控制系統(tǒng)，具備無功功率及電壓控制能力。根據(jù)電力調(diào)度部門指令，光伏電站自動(dòng)調(diào)節(jié)器發(fā)出（或吸收）無功功率，控制光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓在正常運(yùn)行范圍內(nèi)，其調(diào)節(jié)速度和控制精度應(yīng)能滿足電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)的要求。低電壓穿越過程中光伏電站宜提供動(dòng)態(tài)無功支持?！薄禛B/T29321-2012光伏發(fā)電站無功補(bǔ)償技術(shù)規(guī)范》中5.2條款要求，“光伏電站無功補(bǔ)償裝置應(yīng)能夠跟蹤光伏電站處理的波動(dòng)及系統(tǒng)電壓控制要求，并快速響應(yīng)。動(dòng)態(tài)無功響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不大于30ms?！痹摴夥娬緲I(yè)主通過招標(biāo)方式，選擇了新風(fēng)光生產(chǎn)的FGSVG-3.0/35T-O型高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和諧波治理裝置，配置在光伏發(fā)電現(xiàn)場，用于電網(wǎng)無功補(bǔ)償和諧波治理，設(shè)備一次成功投運(yùn)，達(dá)到了預(yù)期目的。
2 FGSVG系列產(chǎn)品特點(diǎn)：

FGSVG系列產(chǎn)品采用現(xiàn)代電力電子、自動(dòng)化、微電子及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，采用先進(jìn)的瞬時(shí)無功功率理論和給予同步坐標(biāo)變換的功率解耦算法，以設(shè)定的無功性質(zhì)及大小、功率因數(shù)、電網(wǎng)電壓為控制目標(biāo)運(yùn)行，動(dòng)態(tài)的跟蹤電網(wǎng)電能質(zhì)量變化調(diào)節(jié)無功輸出，并能實(shí)現(xiàn)曲線設(shè)定運(yùn)行，提升電網(wǎng)質(zhì)量。
  易操作、高性能、高可靠性的FGSVG系列產(chǎn)品為滿足用戶對(duì)提高輸配電網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)、治理諧波、補(bǔ)償負(fù)序電流的迫切需要，做出相應(yīng)設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn)：
（1）模塊化設(shè)計(jì)，安裝、調(diào)試、設(shè)定方便。
（2）動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，響應(yīng)時(shí)間≤5ms。
（3）在補(bǔ)償容量足夠的前提下，輸出電流諧波(THD)≤3%.
（4）多種運(yùn)行模式極大的滿足用戶需求，運(yùn)行模式有：恒裝置無功功率模式、恒考核點(diǎn)無功功率模式、恒考核點(diǎn)功率因數(shù)模式、恒考核點(diǎn)電壓模式、恒考核點(diǎn)無功功率模式2,目標(biāo)值可實(shí)時(shí)更改。
（5）實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)荷變化，動(dòng)態(tài)連續(xù)平滑補(bǔ)償無功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，實(shí)時(shí)治理諧波，補(bǔ)償負(fù)序電流，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量。
（6）抑制電壓閃變，改善電壓質(zhì)量，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。
（7）FGSVG電路參數(shù)精心設(shè)計(jì)，發(fā)熱量小，效率高，運(yùn)行成本低。
（8）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。
（9）主電路采用IGBT組成的H橋功率單元串聯(lián)結(jié)構(gòu)，每組由多個(gè)相同的功率單元組成，整機(jī)輸出由PWM波形疊加而成的階梯波，逼近正弦，經(jīng)輸出電抗器濾波后正弦度好。
（10）FGSVG采用冗余性設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)，滿足系統(tǒng)高可靠性的要求。
（11）功率電路模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)簡單，互換性好。
（12）保護(hù)功能齊全，具有過壓、欠壓、過流、光纖通訊故障、單元過熱、不均壓等保護(hù)，并能實(shí)現(xiàn)故障瞬間的波形錄制，便于確定故障點(diǎn)，易維護(hù)，運(yùn)行可靠性高。
（13）人機(jī)界面友好顯示，對(duì)外通訊提供了RS485、以太網(wǎng)等接口，采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議。除具有實(shí)時(shí)數(shù)字量及模擬量的顯示、運(yùn)行歷史事件記錄、歷史曲線記錄查詢、單元狀態(tài)監(jiān)控、系統(tǒng)信息查詢、歷史故障查詢等功能外，還具有送電后系統(tǒng)自檢、一鍵開停機(jī)、分時(shí)控制、示波器（AD通道強(qiáng)制錄波）、故障瞬間電壓/電流波形記錄等特色功能。
（14）FGSVG設(shè)計(jì)包含與FC配合使用的接口，實(shí)現(xiàn)定補(bǔ)和動(dòng)補(bǔ)的有效結(jié)合，為用戶提供更經(jīng)濟(jì)、更靈活的方案。
（15）投切時(shí)無暫態(tài)沖擊，無合閘涌流，無電弧重燃，無需放電即可再投。
（16）與系統(tǒng)連接時(shí)，不需要考慮交流系統(tǒng)相序，連接方便。
（17）可并聯(lián)安裝，極易擴(kuò)展容量。并機(jī)運(yùn)行使用光纖通訊，通訊速度快，能夠完好的滿足實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)囊蟆?/p>

 
圖2現(xiàn)場整體外觀圖

3現(xiàn)場接線方式

現(xiàn)場采用降壓式接入方式，10kVSVG通過變壓器接入35kV電網(wǎng)，考核點(diǎn)在35kV側(cè)，SVG通過并網(wǎng)變壓器接入電網(wǎng)，變壓器接入點(diǎn)與考核點(diǎn)相同。如圖3所示。PT信號(hào)連接到PT1，并且二次接線端子PTA1與接入點(diǎn)電網(wǎng)一次端  子A必須是同一相；PTB1與接入點(diǎn)電網(wǎng)一次端子B必須是同一相，PTC1與接入點(diǎn)電網(wǎng)一次端子C必須是同一相。PT1用于SVG計(jì)算并網(wǎng)同步信號(hào)，還用于計(jì)算考核點(diǎn)處的無功。

圖3 SVG現(xiàn)場接線圖

4現(xiàn)場調(diào)試
現(xiàn)場安裝完成后可進(jìn)行調(diào)試。現(xiàn)場調(diào)試包括模擬調(diào)試與并網(wǎng)調(diào)試兩部分。
4.1模擬調(diào)試

主要是與現(xiàn)場高壓開關(guān)柜的連鎖調(diào)試、現(xiàn)場與后臺(tái)的通訊對(duì)接及與變壓器的保護(hù)對(duì)接及與戶外隔離刀閘的對(duì)接等。

與高壓開關(guān)柜的連鎖包括高壓合閘允許信號(hào)、高壓就緒信號(hào)及SVG故障連跳高壓信號(hào)。合閘允許及連跳高壓都是SVG給現(xiàn)場高壓開關(guān)柜的信號(hào)，而高壓就緒信號(hào)則是現(xiàn)

高壓開關(guān)柜給SVG的信號(hào)，可將SVG與現(xiàn)場高壓開關(guān)柜對(duì)接后進(jìn)行調(diào)試，直到信號(hào)都正常。

現(xiàn)場與后臺(tái)的通訊調(diào)試主要是SVG與后臺(tái)的信號(hào)與操作命令的傳輸。包括SVG傳給后臺(tái)的遙信、遙測信號(hào)以及后臺(tái)控制SVG的遙調(diào)、遙控指令?？赏ㄟ^人機(jī)界面的“信息查詢”/“遙信遙測”界面模擬生成數(shù)據(jù)，每個(gè)地址里生成不同的數(shù)據(jù)，在界面上觀測看到的數(shù)據(jù)是否與生成的一致進(jìn)行對(duì)比調(diào)試。如圖4所示。

 
圖4通訊點(diǎn)表圖

變壓器的保護(hù)調(diào)試包括變壓器的超溫、超壓、油壓低報(bào)警及瓦斯高報(bào)警等，可對(duì)照變壓器的圖紙一一對(duì)接進(jìn)行模擬調(diào)試。
戶外隔離刀閘的調(diào)試包括主刀、地刀的合分，是否到位，是否分合靈便，主刀與地刀在人機(jī)界面上的顯示狀態(tài)與實(shí)際是否相符，等等，都要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試。
以上調(diào)試正常后，還要模擬運(yùn)行一下，看風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向是否與風(fēng)機(jī)所表示的方向一致，以免運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)造成單元或整機(jī)過熱保護(hù)而跳閘。
4.2并網(wǎng)調(diào)試
并網(wǎng)調(diào)試必須在模擬調(diào)試都正常的情況下進(jìn)行帶高壓調(diào)試。調(diào)試的難點(diǎn)主要在PT信號(hào)與一次線的相序查找上，若相序不對(duì)，勢必造成SVG的輸出與電網(wǎng)不同步而過負(fù)荷跳閘。
利用SVG上主電高壓時(shí)對(duì)單元內(nèi)的電容的充電電流，以及合閘閉合接觸器時(shí)的充電電流與一次電壓采集的波形相比較，電流與電壓相位一致就說明相序正確，否則就不對(duì)，可通過調(diào)整PT到SVG的二次線的順序（三線六種接法，即ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA）進(jìn)行調(diào)整，直到觀測到的波形如圖5所示才為正確。

 
 
圖5相序檢測波形圖

波形正常后，才能開機(jī)運(yùn)行，首次開機(jī)要先限制功率，額定功率改為0.5MVar，額定電流改為20A，運(yùn)行模式改為恒功率模式，即手動(dòng)調(diào)節(jié)模式，無功給定設(shè)置為0.1MVar，點(diǎn)擊開機(jī)按鈕，觀察裝置實(shí)際輸出的無功是否基本等于設(shè)定值，以及裝置電流是否正常。正常后，逐步放大功率限制值直到額定值。在整個(gè)手動(dòng)調(diào)試期間，不出現(xiàn)保護(hù)，即表明并網(wǎng)成功，如開機(jī)保護(hù)，可以在“故障錄波”界面觀測保護(hù)時(shí)的三相電網(wǎng)電壓及三相裝置電流，并網(wǎng)失敗的原因可能是PT信號(hào)線與一次端子不對(duì)應(yīng)。

對(duì)于CT的對(duì)接，可以通過SVG裝置與后臺(tái)的系統(tǒng)無功、有功及電流進(jìn)行對(duì)比。如圖6所示。若沒有可以對(duì)比的數(shù)據(jù)，可以讓SVG工作在手動(dòng)控制模式，并網(wǎng)使SVG輸出無功，假如負(fù)載沒有投入，則系統(tǒng)上的無功、有功、電流應(yīng)該與SVG裝置輸出一致，如果負(fù)載在運(yùn)行，可以設(shè)置SVG輸出與系統(tǒng)側(cè)不同性質(zhì)的無功，觀察能否抵消掉系統(tǒng)的無功，如SVG顯示系統(tǒng)無功為1MVar，并網(wǎng)后控制SVG輸出-0.5MVar無功，觀察系統(tǒng)無功是否從1MVar減小到0.5MVar。CT不正常可以通過修改CT的設(shè)置“CT定義”和“工程變比”，其中“工程變比”可以根據(jù)需要設(shè)置成負(fù)數(shù)，實(shí)現(xiàn)反相的功能。

 
圖6系統(tǒng)數(shù)據(jù)圖

SVG計(jì)算的系統(tǒng)無功、負(fù)載無功正常后可以改為需要的自動(dòng)補(bǔ)償模式，第一次自動(dòng)模式需要限制額定功率、額定電流，工作正常后，再逐步放寬額定功率、額定電流的設(shè)置直到出廠額定值。
5系統(tǒng)運(yùn)行情況

經(jīng)過認(rèn)真調(diào)試，SVG裝置按用戶要求，已投入正常運(yùn)行，現(xiàn)按功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償運(yùn)行，功率因數(shù)設(shè)定值為97%，投運(yùn)后工作正常，用戶十分滿意，如圖7是運(yùn)行的人機(jī)界面圖。

 
圖7運(yùn)行狀態(tài)圖

6總結(jié)

在新能源建設(shè)中，由于風(fēng)電、光電或水利發(fā)電一般都建設(shè)在較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，距離城市及用戶較遠(yuǎn)，在負(fù)荷較重的情況下，電壓跌落較大，使電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，功率因數(shù)較低，不能保證發(fā)電能量的正常傳輸。因此國家在推廣新能源的建設(shè)過程中，首先著力推薦使用無功補(bǔ)償裝置，而現(xiàn)在無功補(bǔ)償?shù)妮^先進(jìn)的技術(shù)就是SVG，即靜止無功發(fā)生器。通過去年我公司一批及在國外如墨西哥、朝鮮、蒙古、印度、印尼等國家SVG的應(yīng)用，在產(chǎn)品性能、穩(wěn)定性、可靠性及滿足用戶要求等方面都體現(xiàn)了極大的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。SVG通過串聯(lián)于電網(wǎng)中的電感，時(shí)時(shí)監(jiān)測SVG與電網(wǎng)端的電壓，當(dāng)電網(wǎng)電壓高于SVG電壓時(shí)，SVG工作在感性運(yùn)行模式，從電網(wǎng)吸收無功，當(dāng)電網(wǎng)低于SVG電壓時(shí)，SVG工作在容性運(yùn)行模式，向電網(wǎng)發(fā)送無功，從而保證電網(wǎng)的無功在可容許的范圍，保證系統(tǒng)的無功穩(wěn)定，從而也穩(wěn)定了電網(wǎng)電壓。
（2）增強(qiáng)輸電能力，降低了變壓器及線路的損耗，提高了到用戶的電能利用率，保證了可靠的供電能力。
（3）降低了電網(wǎng)的諧波，減小了無功損耗。SVG本身不產(chǎn)生諧波，而且在一定范圍內(nèi)還有抑制諧波的能力。比起其他的無功補(bǔ)償模式，如SVC，電容組濾波等都有明顯的優(yōu)勢。
（4）穩(wěn)定并提高了電網(wǎng)的功率因數(shù)，滿足了用戶對(duì)電網(wǎng)功率因數(shù)的要求，如本例光伏電站SVG始終穩(wěn)定在97%左右，符合國家對(duì)電網(wǎng)的要求。
（5）節(jié)能降耗，提高了輸配電的效率。由于穩(wěn)定了系統(tǒng)無功，減少了線路及變壓的損耗，客觀上節(jié)約了電能，實(shí)現(xiàn)了清潔能源供電，深受用電戶的青睞。
總之，SVG是近年來發(fā)展起來的一種有效、優(yōu)質(zhì)的無功補(bǔ)償措施。在新能源的建設(shè)中，值得大力推廣。