[发明专利]风电场应急电源系统消除谐波谐振的系统设计方法

权利要求书

1.一种风电场应急电源系统消除谐波谐振的系统设计方法，其特征在于：应急电源启动时，母线处于空载状态，柴油发电机通过升压变给母线充电，并经过连接在母线上的若干条集电线路给偏航电机提供电源，电缆的等值电感很小，可忽略不计，此时系统等值电抗和容抗分别为：

X＝X_GT＝X_T+X_G“ (1)

式中，X为系统等值电抗，X_GT为柴油发电机到母线处的等值电抗，X_T及X_G“分别为柴油发电机和升压变等值电抗，X_JC为集电线路容抗，按照每条集电线路总电缆长度大约10km计算，典型值为700～2100Ω，∑_n＝1C_n为各集电线路等值对地电容；

在风电场应急电源系统中，柴油发电机及升压变的容量一般为1200～2000KVA，阻抗分压比选择6-10％，令：

此时的风电场应急电源系统的等值电路固有的谐振频率见下表，全投三条集电线路，采用零起升压对全站应急负荷供电：

投一条集电线路固有谐振频率为：

投两条集电线路时固有谐振频率为：

上述计算是按集电线路均是电力电缆，若为架空线路，则等值电容可按照电力电缆等值电容的一半简化计算即可；

通过增加移频电容器改变对地C值，同时取消阻尼回路，使得并联谐振的频带移到在1.2-1.8次之间，避免造成2～7次谐波谐振；此时系统的总电抗、总容抗为：X_L＝(X_T+X_G“)//X_BK (4)

X_C＝(X_BC-X_CK)//X_JC (5)

其中，X_BK为并联电抗器电抗，X_BC为移频并联电容器组容抗，XcK为移频电容器组用串联电抗器电抗，串联电抗器电抗率K选5-6％

令X_L＝X_C，得系统并联谐振频次H_o：

上式中后缀带“1”为工频下的感抗或容抗；

同时，上式需满足在应急电源投入时，保证母线无功平衡，即：

由于在母线上无功补偿总体应呈现小感性，此时应满足：

X_C1＞X_L1 (8)

风电场应急电源谐波谐振的扰动源为变压器的励磁涌流，是以2～9次为特征频谱，为避免谐波谐振，应控制系统固有并联谐振频次小于2；

综上可知：1＜H_o＜2。

2.根据权利要求1所述的风电场应急电源系统消除谐波谐振的系统设计方法，其特征在于：升压变的阻抗百分比为6-10％。

3.根据权利要求1所述的风电场应急电源系统消除谐波谐振的系统设计方法，其特征在于：当考虑集电线路在特殊原因下，某条线路无法投运时，只有一条、两条或三条同时运行时，则移频电容器组或并联电抗器应设置有分组开关/分接头，并满足移频控制也满足系统固有谐振频率在50-100HZ之间的要求。

4.根据权利要求1所述的风电场应急电源系统消除谐波谐振的系统设计方法，其特征在于：所述移频电容器组容量为母线应具备的容量，若母线上已有电容器组，可根据上表电容器组总容量不变的原则，装设合适的电容组组。

5.根据权利要求1所述的风电场应急电源系统消除谐波谐振的系统设计方法，其特征在于：所述移频电容器组可根据母线正常发电方式下的谐波情况，设计成补偿及滤波兼容的装置。

6.根据权利要求1所述的风电场应急电源系统消除谐波谐振的系统设计方法，其特征在于：在应急电源非运行期间，根据母线负荷性质及运行状况，选择并联电抗器组或移频电容组的投切。

7.根据权利要求1所述的风电场应急电源系统消除谐波谐振的系统设计方法，其特征在于：并联电抗器在35kV母线上进行补偿，也在升压变0.4kV侧进行补偿，集中补偿或分组补偿。