低电压穿越

内容

　　低电压穿越网

　　英文:Low voltage ride through

　　缩写: LVRT

　　低电压穿越（LVRT），指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。LVRT是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同。目前在一些风力发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则，定量地给出了风电系统离网的条件（如最低电压跌落深度和跌落持续时间），只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越（LVRT）能力，同时能方便地为电网提供无功功率支持，但目前的双馈型风力发电技术是否能够应对自如，学术界尚有争论，而永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出色的性能。

风电场低电压穿越要求

　　基本要求

　　对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的省（区域）级电网，该电网区域内运行的风电场应具有低电压穿越能力。

　　a) 风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力；

　　b) 风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。

　　不同故障类型的考核要求

　　对于电网发生不同类型故障的情况，对风电场低电压穿越的要求如下：

　　a) 当电网发生三相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。

　　b) 当电网发生两相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。

　　c) 当电网发生单相接地短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各相电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。

　　有功恢复

　　对电网故障期间没有切出电网的风电场，其有功功率在电网故障切除后应快速恢复，以至少10%额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。

　　动态无功支撑

　　对于百万千瓦（千万千瓦）风电基地内的风电场，其场内风电机组应具有低电压穿越过程中的动态无功支撑能力，要求如下：

　　a) 电网发生故障或扰动，机组出口电压跌落处于额定电压的20%~90%区间时，机组需通过向电网注入无功电流支撑电网电压，该动态无功控制应在电压跌落出现后的30ms内响应，并能持续300ms的时间。

　　b) 机组注入电网的动态无功电流幅值为：K(1.0-Vt)In。 In为机组的额定电流；Vt为故障区间机组出口电压标幺值；Vt=V/Vn,其中V为机组出口电压实际值，Vn为机组的额定电压，K≥2。

机组造价影响

　　风电机组低电压穿越（LVRT）能力的深度对机组造价影响很大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要。对变速风电机组LVRT原理 进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立双馈变速风电机组及LVRT功能 模型。以地区电网为例,详细分析系统故障对风电机组机端电压的影响,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的 LVRT能力设计。结果表明,风电机组LVRT能力的深度主要由系统接线和风电场接入方案决定，设计风电机组LVRT能力时,机组运行曲线的电压限值应根 据具体接入方案进行分析计算。

解决方法

　　需要改动控制系统，变流器和变桨系统。我国的标准将是20%电压，625ms，接近awea(american wind energy association)[美国风能协会]的标准。

　　针对不同的发电机类型有不同的实现方法，最早采用也是最普遍的方案是采用CROWBAR,有的已经安装在变频器之中，根据不同的系统要求选择低电压穿越能力的大小，即电压跌落深度和时间，具体要求根据电网标准要求。

　　风电制造商采用得较多的方法，其在发电机转子侧装有crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机 励磁变流器，同时投入转子回路的旁路（释能电阻）保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行（此时双馈 感应发电机按感应电动机方式运行）。也就是在变流器的输出侧接一旁路CROWBAR，先经过散热电阻,再进入三相整流桥,每一桥臂上为晶闸管下为一二极 管，直流输出经铜排短接.当低电压发生后,无功电流均有加大，有功电流有短时间的震荡，过流在散热电阻上以热的形式消耗,按照不同的标准，能坚持的时间要 根据电压跌落值来确定。当然，在直流环节上也要有保护装置.详细就不讨论.具体的讨论再联系。FRT的实物与图片可供大家参考。但是大家所提到的FRT只是老式的,新式是在直流环节有保护装置，但输出侧仍是无源CROWBAR。

　　CROWBAR触发以后，按照感应电动机来运行，这个只能保证发电机不脱网，而不能向电网提供无功，支撑电网电压。现在LVRT能提供电网支撑的风机很少，这个是LVRT最高的level。德国已经制定标准了。最后还是得增加转子变频器的过流能力。

　　另外，控制系统要嵌入动态电压暂降补偿器，当有暂降时瞬时将电压补偿上去，先保住控制系统不跳。ABB号称采用了一种ACtive CROWBAR来实现低压穿越功能。