曹延超

（青海绿电电力运维技术有限公司，青海 西宁 810001）

1 沙珠玉风电场无功损耗的组成

（1）沙珠玉风电场中的箱式变压器是一台风机、一台箱式变压器，可以把风机电压从690 V升到35 kV。沙珠玉风电场共有8台风机、8台箱式变压器。（2）沙珠玉风电场35 kV输线路与集电线路：运用箱式变压器经过集电线路把风机电力送到风电场开关站3520开关，在经过3521开关到西台变电所（3521到西台变距离15.1 km）。

2 计算沙珠玉风电场的无功损耗

例如，先计算一下共和沙珠峪风电场的无功损耗，沙珠玉风电场共8台风机的总容量是14 MW。里边的2台是使用联合动力公司生产的单机容量1 500 kW的双馈异步风电机组，2台采用东汽公司生产的单机容量1 500 kW双馈异步风电机组，4台采用湘电公司出厂的直驱风电机组的单机容量是2 000 kW，采用变桨方式、变速来调节风机功率，永磁发电机与双馈异步发电机是发电机的两种类型。沙珠玉风电场建设一个35 kV开关站，开关站用一回15.1 km LGJ-95型号的35 kV送电线路接入西台变电站。

箱式变压器无功损耗计算公式：

式中：XT*—变压器电抗的标幺值；

XT—变压器电抗的有名值；

Se—变压器的固定容量；

Sj—系统基准功率；

Ue—额定电压；

Uj—基准电压；

P—有功功率；

Q—无功功率；

ΔQT—变压器的无功损耗；

I0%—变压器的空载电流；

Uk%—变压器的短路电压；

N—变压器并列运行的台数。

35 kV线路无功损耗的计算公式：

式中：Q—线路无功损耗；

X—线路电抗；

P—有功功率；

Q—无功功率；

U—系统电压。

沙珠玉风电场35 kV开关站到西台变电所的送出线路是15.1 km，送出线路的电缆是LGJ-185D的电缆， LGJ-185电缆的电抗值是X=0.365/km×15.1=5.512。

风电场送出线路功率损耗和压降的公式如下：

式中：ΔS、ΔU分别为线路的功率损耗和电压降；R+JX—线路的电抗；U2、P2和Q2分别为风电并网点的电压、有功和无功，其中，有功功率方向为风电场侧流向系统侧。在公式（6）中，一般虚部可忽略不计，值得注意的是在实部中，若考虑风电场出口功率因数为1.0，则P2和Q2的方向相反，也正是由于方向相反，ΔU比P2和Q2的方向相同的情况下要小，也就是说想要使风电场到并网点的压降最小，风电送出线路的有功和无功最好方向相反。同时，由于送电线路的电抗比电阻要大，只要从系统侧倒送很少一部分无功就可以保证系统的电压要求。

经过计算沙珠玉风电场8台箱式变压器的总无功损耗大约为640 kvar，35 kV输电线路的无功损耗大约为850 kvar，沙珠玉风电场总的无功损耗大约在1 380 kvar，考虑到风机本身可发无功，沙珠玉风电场总的无功损耗计算应该减去风机本身可发的无功容量。

沙珠玉风电场三个厂家(联合动力UP86-1500型风机的功率因数是-0.95～0.95、东汽FD93型风机的功率因数0.975、湘电XE93-2000型风机的功率因数是0.93～1，进行无功配置时应充分考虑利用风机发出的无功，风电场8台风机自身发出的无功就可以满足沙珠玉风电场的无功损耗的要求，可以不用另外配置无功补偿装置。

现在沙珠玉风电场配置的无功补偿SVC-MCR系统的额定容量为4 000 kvar，动态无功补偿容量过大，35 kV开关站配置的电容器的系统额定电压最高为38.5 kV，沙珠玉风电场35 kV送出线路电压已经很高达到38 kV左右，投入无功补偿后系统电压更高，超过电容器额定电压最高值时会造成电容器保护过电压保护动作开关跳闸。开关的频繁动作就会造成开关跳合闸线圈的烧坏（3531开关的跳闸线圈、F10辅助开关的烧毁就是以上原因造成的），综合以上数据分析得到结论，如果投运无功补偿装置，会造成风电场的运行费增高，设备损坏故障率增加，维护成本增加等弊端。因此，建议暂时不要投入无功补偿装置，等风电场扩建风机，容量增加需要投入无功补偿时再投入装置。

接入电力系统后的风电场，动态过程中无功吸收系统引起的电压降低是最令人担忧的问题，使系统的平稳性受到威胁。文献[1]规定了风机的低压穿越，但没有相关的资料来说明风电场在低压过程中的状态。不一样的风机厂家生产的风机特点肯定是不一样的，唯一有相似之处的就是低电压。无功电流与有功电流都是由风机发出的电流，电流风电场的极限值就是有功电流和无功电流，

当电压降到50%时，如果系统电压降低1%，无功电流增加2%，风机的无功电流比正常值增加40%。Al模式，即此时风机的有功输出大幅下降，无功电流注入系统以支持系统电压。因此，在动态降压过程中，风机不吸收系统的无功功率，风电场开关站不需要增加无功功率来应对动态过程，功率补偿能力。

3 结语

（1）需要计算才能算出无功补偿的容量。不可以按照风电场的比例配置。需要首先运用风力发电机组本身的无功功率。

（2）风电场无功损耗容量为集电线路、馈电线、升压站箱式变压器、升压变压器，减去风机本身的无功容量。

（3）需要依据整体的情况进行研究计算，风电场输电线路的无功补偿是否需要补偿，需要综合研究无功补偿，对系统变电所侧一定容量的无功进行补偿是最适合的补偿方法。

（4）当系统故障出现电压降低这种情况时，无功电流加大，风机的有功电流变小，风电场开关站不需要预留相应的无功功率来应对动态过程。