段庚勇，冯 琳，李国杰



考虑集电网结构的海上风电场谐振研究

段庚勇，冯 琳，李国杰

(上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海 200240)

海上风力发电已经成为风电领域的重要发展方向。海上风电场中大量应用海底电缆进行电力传输，其较高的对地电容使得风电场的谐振问题更加突出。风电场集电网结构决定了电缆的长度、电气参数与连接方式，直接影响系统的谐振频率与强度。建立了海上风电场电力传输系统的谐波模型，包括风电机组、电缆与变压器模型等。基于模态分析方法，对不同集电网结构下系统的谐振情况进行了仿真计算，并由各节点参与因子分析谐振的主要来源；采用元件参数灵敏度分析方法，评估了主要结构参数对谐振的影响程度；进而针对不同频段谐振给出滤波措施。仿真结果验证了谐振抑制的有效性。

海上风电场；谐振；集电网结构；模态分析；灵敏度；电缆

0 引言

海上风能资源丰富，发电量大，且不占用陆上土地，海上风力发电已经成为风电领域的重要发展方向。截止2014年12月，全球海上风电装机容量已达8 759 MW，约占风电装机总容量的2.4%[1]。随着海上风电的快速发展，其并网产生的谐波对电网系统的安全稳定必然造成威胁。海上风电传输系统中大量应用高容性的海底电缆，当电缆与变压器等感性元件相连时，极易发生并联谐振。一旦风电机组输出的谐波在传输系统中产生谐波谐振，则会引发过电压、过电流导致元件过热损耗，严重时导致绝缘失败，甚至引发严重的电力事故。……