引言

某風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)66kV輸電線路接入200kV變電站,當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功損耗通過(guò)變電站補(bǔ)償會(huì)增加輸電線路、風(fēng)電場(chǎng)主變的有功損耗,但通過(guò)風(fēng)電場(chǎng)主變低壓側(cè)的電容器組補(bǔ)償時(shí),如果電容器組有功功率損耗大于輸電線路、風(fēng)電場(chǎng)主變的有功減少損耗,此時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償也不經(jīng)濟(jì)。因此,在保證系統(tǒng)電壓合格的前提下,研究何時(shí)投入電容器組,對(duì)風(fēng)電場(chǎng)提高效能具有指導(dǎo)意義。本文采用DL/T686一1999《電力網(wǎng)電能損耗計(jì)算導(dǎo)則》中無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量法對(duì)無(wú)功補(bǔ)償降損電能進(jìn)行計(jì)算。

1風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量計(jì)算

假設(shè)風(fēng)電場(chǎng)輸電線路電壓恒定,風(fēng)電場(chǎng)有功功率、無(wú)功功率恒定,風(fēng)電場(chǎng)所需無(wú)功通過(guò)輸電線路傳輸時(shí),無(wú)功通過(guò)線路和風(fēng)電場(chǎng)主變的有功功率損耗(kW)分別為:

式中,PL、QL為風(fēng)電場(chǎng)不投無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)輸電線路上傳輸?shù)挠泄β?kW)、無(wú)功功率(kvar):RL為輸電線路電阻(Q):UL為輸電線路電壓(kV):PT、QT為風(fēng)電場(chǎng)不投無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)通過(guò)主變的有功功率(kW)、無(wú)功功率(kvar):P0、PK分別為變壓器的空載損耗、負(fù)載損耗(kW):sN為變壓器額定容量(kVA)。

當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置投入后,線路傳輸?shù)牟糠譄o(wú)功通過(guò)線路、主變產(chǎn)生的有功功率損耗(kW)為:

式中,QC為風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置容量(kvar)。

當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置投入后,線路傳輸?shù)牟糠譄o(wú)功通過(guò)線路、主變減少的有功功率損耗(kW)為:

又因?yàn)?

得:

式中,RT為變壓器等值電阻(Q):UN為變壓器額定電壓(kV)。

當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置投入時(shí),其減少有功功率總損耗(kW)為:

無(wú)功補(bǔ)償裝置有功功率為PC(kW),則風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置投入后減少的有功功率凈損耗(kW)為:

無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量為:

無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量就是由于減少無(wú)功功率傳輸而降低的有功功率的損耗值與無(wú)功功率傳輸減少值的比值,單位為kW/kvar。當(dāng)CP=0時(shí)為臨界補(bǔ)償狀態(tài),此時(shí)無(wú)功補(bǔ)償減少的有功損耗與電容器組的有功損耗相等:當(dāng)CP>0時(shí),就地補(bǔ)償有經(jīng)濟(jì)性:當(dāng)CP<0時(shí),就地補(bǔ)償無(wú)經(jīng)濟(jì)性。

假設(shè)UL=UN、QT=QL,滿足臨界條件(CP=0)時(shí)輸電線路的臨界無(wú)功(kvar)為:

當(dāng)輸電線路無(wú)功大于此值時(shí),風(fēng)電場(chǎng)投入無(wú)功補(bǔ)償裝置后才有經(jīng)濟(jì)性。

2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

某風(fēng)電場(chǎng)輸電線路電阻4.08Q,主變額定容量50MVA,額定電壓66kV,負(fù)載損耗166.5kW,風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置為主變低壓側(cè)電容器組一組,有功損耗118.22kW,無(wú)功容量9000kvar,則此風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置投退的線路臨界無(wú)功為11046.57kvar。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,當(dāng)輸電線路無(wú)功為11Mvar時(shí),電容器組投入后減少的有功損耗為120kW,稍大于電容器組的118.22kW:當(dāng)輸電線路無(wú)功為12Mvar時(shí)減少的有功損耗增大,與理論分析一致。由于理論推導(dǎo)時(shí)采用的算法進(jìn)行了一些假設(shè),導(dǎo)致在計(jì)算臨界無(wú)功值時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些誤差,但趨勢(shì)不變。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,當(dāng)線路無(wú)功大于11Mvar時(shí)投入電容器組,無(wú)功優(yōu)化有經(jīng)濟(jì)性。

3結(jié)語(yǔ)

風(fēng)電場(chǎng)電容器組應(yīng)合理分組設(shè)計(jì),如將實(shí)驗(yàn)風(fēng)場(chǎng)的電容器組分成兩組,可大幅改善無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行靈活性并提高補(bǔ)償效益,減少投入時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。在并網(wǎng)點(diǎn)電壓滿足要求時(shí)合理安排電容器組的投切,可以起到風(fēng)電場(chǎng)降損的作用。